JP2012219210A - Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer - Google Patents

Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer Download PDF

Info

Publication number
JP2012219210A
JP2012219210A JP2011087909A JP2011087909A JP2012219210A JP 2012219210 A JP2012219210 A JP 2012219210A JP 2011087909 A JP2011087909 A JP 2011087909A JP 2011087909 A JP2011087909 A JP 2011087909A JP 2012219210 A JP2012219210 A JP 2012219210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
molecular weight
low molecular
bond
pet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011087909A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiko Tanahashi
光彦 棚橋
Mitsuo Hori
光雄 堀
Ai Noritake
愛 法武
Akira Saito
晃 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MITSUIYA KOGYO KK
AS R&D LLC
Original Assignee
MITSUIYA KOGYO KK
AS R&D LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MITSUIYA KOGYO KK, AS R&D LLC filed Critical MITSUIYA KOGYO KK
Priority to JP2011087909A priority Critical patent/JP2012219210A/en
Publication of JP2012219210A publication Critical patent/JP2012219210A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a low-molecular polymer, capable of easily obtaining a low-molecular polymer from a high-molecular polymer which is synthesized by condensation polymerization and has a bond of -C(=O)O- or -C(=O)N- in a straight chain of the molecule, and further obtaining a low-molecular polymer without a need of separating operation even in a product including a combination of high-molecular polymer and metal, and to provide a low-molecular polymer obtained by the method, and a coating material, a powder coating material, an adhesive, a fiber and a nonwoven fabric each using the low-molecular polymer.SOLUTION: The high-molecular polymer synthesized by condensation polymerization and having a bond of -C(=O)O- or -C(=O)N- in a straight chain of the molecule is brought into contact with water under high temperature and high pressure, whereby the bond of -C(=O)O- or -C(=O)N- is broken to reduce the molecular weight of the polymer to 90% or less of that before bond dissociation.

Description

本発明は、低分子ポリマーの製造方法、その方法により得られる低分子ポリマー、その低分子ポリマーを用いた塗料、粉体塗料、接着剤、繊維及び不織布に関する。   The present invention relates to a method for producing a low molecular weight polymer, a low molecular weight polymer obtained by the method, a coating material using the low molecular weight polymer, a powder coating material, an adhesive, a fiber and a nonwoven fabric.

縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーは、タイヤ、シート、パイプ材料、電線やケーブルの被覆材料をはじめとして広範な分野に利用されている。   A high molecular polymer synthesized by condensation polymerization and having a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— in the linear chain of the molecule is a coating material for tires, sheets, pipe materials, electric wires and cables. And is used in a wide range of fields.

しかし、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマー、例えばポリエステルやポリウレタンといった高分子ポリマーの場合、使用後の多くは、埋め立てるか焼却処分するかのいずれかの処分がなされていた。   However, in the case of a high molecular polymer having a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— on the linear chain of the molecule, for example, a high molecular polymer such as polyester or polyurethane, much after use is reclaimed. Either disposal or incineration was done.

しかし、埋め立ての場合、第1に埋め立て用地の確保が難しいという問題があり、粉砕などにより減容して埋め立て効率を高める場合、粉砕などに多額の費用が発生するという問題があった。   However, in the case of landfill, there is a problem that firstly it is difficult to secure a landfill site, and when the volume is reduced by pulverization or the like to increase the landfill efficiency, there is a problem that a large amount of cost is required for pulverization or the like.

使用後の高分子ポリマーを焼却する場合は、焼却時に人体や環境に有害なガスが発生したり、そのガスによって焼却炉が損傷するという問題もあった。   When incinerating high-molecular polymers after use, there is a problem that gases harmful to human bodies and the environment are generated during incineration, and the incinerator is damaged by the gases.

このような高分子ポリマーについても再生利用を目的とした検討がなされており、例えばポリウレタンフォーム廃材をその密度別に分別し、粉砕してチップとし、所定の密度の再生成形品を得るように該分別廃材チップから密度の異なる2種もしくはそれ以上の廃材チップの組合せとして選択し、該組合せチップにバインダーを塗布した後、これを金型内に充填し、成形する、再生方法が提案されている(特許文献1参照)。   Such high molecular weight polymers have also been studied for the purpose of recycling. For example, waste polyurethane foam is classified according to its density and pulverized into chips to obtain a regenerated molded product having a predetermined density. A recycling method has been proposed in which a waste chip is selected as a combination of two or more types of waste chips having different densities, a binder is applied to the combined chip, the mold is then filled and molded ( Patent Document 1).

しかし、上記再生品を得るには、廃材の分別、粉砕、粉砕後の廃材チップの組合せ、バインダーの塗布、及び成形といった多数の工程を必要とし、再生コストが高いため、実用化に至っていないのが現状であった。   However, in order to obtain the above-mentioned recycled products, many steps such as waste material separation, pulverization, combination of waste material chips after pulverization, binder application, and molding are required, and the recycling cost is high, so it has not been put into practical use. Was the current situation.

また、電線、ケーブル、タイヤなど、高分子ポリマーと金属とを組み合わせたものを廃棄する場合、ポリマーの部分と金属の部分とを分離しなければならないところ、その分離作業には多くの手間と費用を必要とし、分離しないまま焼却処分し、焼け残った金属の部分のみを再利用するという方法が採られていた。   Also, when disposing of a combination of polymer and metal, such as electric wires, cables, tires, etc., it is necessary to separate the polymer part from the metal part. In other words, it was incinerated without separation, and only the remaining metal parts were reused.

特開2005−238604号公報JP 2005-238604 A

本発明は、このような技術的課題に鑑みなされたものであり、縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーから低分子ポリマーを簡単に得ることができ、さらに高分子ポリマーと金属とを組み合わせた製品であっても、分離作業を必要としないで低分子ポリマーを得ることができる、低分子
ポリマーの製造方法、その方法により得られる低分子ポリマー、その低分子ポリマーを用いた塗料、粉体塗料、接着剤、繊維及び不織布を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of such technical problems, and is synthesized by condensation polymerization and has a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— in the linear chain of the molecule. A low-molecular polymer that can easily obtain a low-molecular polymer from a high-molecular polymer, and even a product that combines a high-molecular polymer and a metal can be obtained without requiring separation work. It is an object of the present invention to provide a production method, a low molecular polymer obtained by the method, a coating material, a powder coating material, an adhesive, a fiber and a nonwoven fabric using the low molecular polymer.

上記目的を達成するため、請求項1〜7記載の発明は、縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーを高温高圧下で水と接触させることにより、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断して、ポリマーの分子量を結合切断前の90%以下とすることを特徴とする低分子ポリマーの製造方法をその要旨とした。   In order to achieve the above object, the inventions of claims 1 to 7 are synthesized by polycondensation and have a high bond having a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— in the linear chain of the molecule. By contacting the molecular polymer with water under high temperature and high pressure, the —C (═O) O— or —C (═O) N— bond of the polymer is cleaved, and the molecular weight of the polymer is reduced before the bond is cleaved. The gist of the present invention is a method for producing a low molecular weight polymer, characterized by being 90% or less.

請求項1〜7記載の方法により得られる低分子ポリマーとは、縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーにおける、前記−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合が切断されて、ポリマーの分子量が結合切断前の90%以下とされた、例えばモノマー或いはオリゴマーのレベルにまで分解されたポリマーをいう。   The low molecular weight polymer obtained by the method according to claim 1 is synthesized by condensation polymerization, and has a high molecular weight having a —C (═O) O— or —C (═O) N— bond on the linear chain of the molecule. In the molecular polymer, the —C (═O) O— or —C (═O) N— bond is cleaved, and the molecular weight of the polymer is reduced to 90% or less before the bond breakage, for example, a monomer or oligomer level. Refers to a polymer that has been degraded to

請求項8及び9記載の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の低分子ポリマーの製造方法により得られる低分子ポリマーを提案し、請求項10〜13記載の発明は、その低分子ポリマーを用いたことを特徴とする塗料、粉体塗料、接着剤、繊維及び不織布を提案するものである。   The invention according to claims 8 and 9 proposes a low molecular weight polymer obtained by the method for producing a low molecular weight polymer according to any one of claims 1 to 7, and the invention according to claims 10 to 13 proposes a low molecular weight polymer. The present invention proposes a paint, a powder paint, an adhesive, a fiber, and a nonwoven fabric characterized by using a polymer.

本発明の低分子ポリマーの製造方法によれば、高温高圧下で水と接触させるという簡単な処理で、使用済みの分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーを結合切断前の90%以下のモノマーやオリゴマーのレベルに分解することができる。このため、大規模な処理設備を必要とせず、低分子ポリマーの製造に必要なエネルギー、手間並びにコストを大幅に削減することができる。また、本発明の方法には有機溶剤や触媒などを用いないため、環境に悪影響を与えることもない。また、本発明の方法によれば、使用済みの高分子ポリマーを結合切断前の90%以下のレベルに分解することができ、得られる低分子ポリマーは、そのままで或いは架橋剤と混合することで再生重合原料として利用することができる。また、本発明の方法によれば、高分子ポリマーと金属とを組み合わせた製品を再生処理する場合でも、分離作業を必要としないで低分子ポリマーを得ることができる。洗浄工程も不要である。   According to the method for producing a low molecular weight polymer of the present invention, -C (= O) O- or -C (= O) is added to a linear chain of a used molecule by a simple treatment of contacting with water at high temperature and high pressure. It is possible to decompose a high molecular polymer having an N- bond to a level of 90% or less of a monomer or oligomer prior to bond cleavage. For this reason, large-scale processing equipment is not required, and the energy, labor, and cost required for the production of the low-molecular polymer can be greatly reduced. Further, since the method of the present invention does not use an organic solvent or a catalyst, it does not adversely affect the environment. Further, according to the method of the present invention, the used high molecular polymer can be decomposed to a level of 90% or less before bond breaking, and the obtained low molecular weight polymer can be used as it is or mixed with a crosslinking agent. It can be used as a raw material for regeneration polymerization. In addition, according to the method of the present invention, a low molecular weight polymer can be obtained without requiring a separation operation even when a product combining a high molecular weight polymer and a metal is regenerated. A washing step is also unnecessary.

また、本発明の低分子ポリマーの製造方法は、未使用の高分子ポリマーをその用途や要求される性能(性質)に応じた分子量に調整する新規な方法を提案するものでもある。つまり、未使用の分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーを高温高圧下で水と接触させて、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断することにより、結合切断前の90%以下の要求される性能(性質)に応じた分子量を持つ低分子ポリマーを触媒不存在下で、しかも高温高圧下で水と接触させるという簡単な処理で製造できるという利点がある。   The method for producing a low molecular weight polymer of the present invention also proposes a novel method for adjusting an unused high molecular polymer to a molecular weight according to its use and required performance (property). That is, a high molecular polymer having a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— in a linear chain of an unused molecule is brought into contact with water under high temperature and high pressure, and By cleaving the bond of —C (═O) O— or —C (═O) N—, a low molecular polymer having a molecular weight corresponding to the required performance (property) of 90% or less before the bond cleavage is obtained. There is an advantage that it can be produced by a simple treatment of contacting with water in the absence of a catalyst and under high temperature and pressure.

PETの分解物の分析手順を示した模式図。The schematic diagram which showed the analysis procedure of the decomposition product of PET. 高温高圧下で水と接触させる処理(200℃、1.6MPa)の処理時間による外観の変化を示す写真。The photograph which shows the change of the external appearance by the processing time of the process (200 degreeC, 1.6 MPa) made to contact with water under high temperature high pressure. 高温高圧下で水と接触させる処理(200℃、1.6MPa)の処理時間による粒径サイズの変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the particle size with the processing time of the process (200 degreeC, 1.6 MPa) made to contact with water under high temperature high pressure. PETの分解物表面の状態を示す電子顕微鏡写真。The electron micrograph which shows the state of the decomposition product surface of PET. テレフタル酸の表面の状態を示す電子顕微鏡写真。An electron micrograph showing the surface state of terephthalic acid. 処理時間によるTG曲線の変化を示すグラフ。The graph which shows the change of TG curve by processing time. 処理時間(200℃、1.6MPa)によるDSC曲線の変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the DSC curve by processing time (200 degreeC, 1.6 MPa). PETの結晶構造を示す模式図。The schematic diagram which shows the crystal structure of PET. 高温高圧下で水と接触させる処理によるPETのX線パターンの変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the X-ray pattern of PET by the process made to contact with water under high temperature / high pressure. 高温高圧下で水と接触させる処理によるCP/MAS13C−NMRスペクトルの変化を示すグラフ。Graph showing changes in CP / MAS 13 C-NMR spectra by treatment of contacting with water at high temperature and high pressure. GPCによる分子量および分子量分布の測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the molecular weight and molecular weight distribution by GPC. 未処理PETの1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of untreated PET. 30分間処理したPETの1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET processed for 30 minutes. 60分間処理したPETの1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET processed for 60 minutes. 120分間処理したPETの1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET processed for 120 minutes. 180分間処理したPETの1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET processed for 180 minutes. 240分間処理をしたPET(液体2)の1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET (liquid 2) processed for 240 minutes. 30分間処理(225℃)したPET(液体2)の1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET (liquid 2) processed for 30 minutes (225 degreeC). 60分間処理(225℃)したPET(液体2)の1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET (liquid 2) processed for 60 minutes (225 degreeC). 120分間処理(225℃)したPET(液体2)の1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of PET (liquid 2) processed for 120 minutes (225 degreeC). 240分間処理したPETの固体部分(固体2)の1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of the solid part (solid 2) of PET processed for 240 minutes. 処理時間と温度による数平均分子量変化を示すグラフ。The graph which shows the number average molecular weight change by processing time and temperature. 処理時間と温度によるテレフタル酸(TPA)の比率を示すグラフ。The graph which shows the ratio of the terephthalic acid (TPA) by processing time and temperature. 処理時間(200℃)による水酸基価および酸価の変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the hydroxyl value and acid value by processing time (200 degreeC). 処理時間(225℃)による水酸基価および酸価の変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the hydroxyl value and acid value by processing time (225 degreeC). 240分間処理したPETの液体部分(液体1)の1H−NMRスペクトルを示すグラフ。The graph which shows the < 1 > H-NMR spectrum of the liquid part (liquid 1) of PET processed for 240 minutes. 処理時間によるPETボトルの変化(200℃、1.6MPa)を示す写真。The photograph which shows the change (200 degreeC, 1.6 MPa) of the PET bottle by processing time. PETおよびPETの分解物を用いたエポキシ化合物の粘弾性(tanδ)を比較したグラフ。The graph which compared the viscoelasticity (tan-delta) of the epoxy compound using the decomposition product of PET and PET.

以下、本発明の低分子ポリマーの製造方法(以下、単に方法という)、その方法により得られる低分子ポリマー、その低分子ポリマーを用いた塗料、粉体塗料、接着剤、繊維及び不織布について、更に詳しく説明する。   Hereinafter, a method for producing a low molecular weight polymer of the present invention (hereinafter simply referred to as a method), a low molecular weight polymer obtained by the method, a coating material using the low molecular weight polymer, a powder coating material, an adhesive, a fiber and a nonwoven fabric, explain in detail.

本発明は、縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーを、結合切断前の90%以下のモノマーやオリゴマーのレベルに分解することができる、新規な低分子ポリマーの製造方法を提案するものである。   The present invention relates to a polymer synthesized by condensation polymerization and having a polymer having a bond of -C (= O) O- or -C (= O) N- on the straight chain of the molecule, with 90% or less of the monomer before bond cleavage. It proposes a novel method for producing a low molecular weight polymer that can be decomposed to the level of oligomers.

本発明の方法によって処理される高分子ポリマーは、縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つものである。具体的には1種のモノマーを重合させたポリマー、或いは複数種のモノマーを共重合させた共重合ポリマーにより構成される鎖状、或いは網目状構造を持ち、かつ分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持っているものである。さらに具体的には、エステル、ウレタン、エーテル、イミド、アミド、尿素、カーボネートからなる群から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上を主たる結合として分子の直鎖に持つポリマーを挙げることが
できる。
The high molecular polymer to be treated by the method of the present invention is synthesized by condensation polymerization and has a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— in the linear chain of the molecule. Specifically, it has a chain or network structure composed of a polymer obtained by polymerizing one kind of monomer or a copolymer obtained by copolymerizing plural kinds of monomers, and -C ( ═O) O— or —C (═O) N— bond. More specifically, a polymer having one or more selected from the group consisting of esters, urethanes, ethers, imides, amides, ureas, and carbonates as the main bonds can be mentioned.

尚、本発明の方法によって処理される高分子ポリマーの範疇には、該高分子ポリマーの成形物、電線、ケーブル、タイヤなど、架橋ポリマーまたは高分子ポリマーと金属とを組み合わせた複合物が含まれる。   The category of the high molecular polymer to be treated by the method of the present invention includes a crosslinked polymer or a composite of a high molecular polymer and a metal, such as a molded product of the high molecular polymer, an electric wire, a cable, and a tire. .

次に、上記高分子ポリマーを高温高圧下で水を接触させることについて説明する。本発明の方法において、高分子ポリマーは、高温高圧下、好ましくは100℃ 以上、0.1MPa以上の条件下で水と接触される。水は飽和水蒸気となって高分子ポリマーと接触し、該高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断するよう作用する。接触時における温度と圧力が、100℃未満、0.1MPa未満の場合、ポリマーの分解が効果的に進行しないばかりか、処理時間が長くなり、却ってエネルギーコストが高くなることになる。   Next, the contact of water with the high molecular polymer under high temperature and high pressure will be described. In the method of the present invention, the polymer is contacted with water under high temperature and high pressure, preferably at 100 ° C. or higher and 0.1 MPa or higher. Water becomes saturated water vapor and comes into contact with the polymer, and acts to break the —C (═O) O— or —C (═O) N— bond of the polymer. When the temperature and pressure at the time of contact are less than 100 ° C. and less than 0.1 MPa, not only the decomposition of the polymer does not proceed effectively, but also the treatment time becomes longer and the energy cost becomes higher.

接触時における温度と圧力の条件は、より好ましくは400℃、0.2〜3.0MPaである。この場合、該高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合の切断作用がより効果的に進行し、処理時間を短縮することができ、エネルギーコストの低減化を図ることができるというメリットを有する。   The conditions of temperature and pressure at the time of contact are more preferably 400 ° C. and 0.2 to 3.0 MPa. In this case, the action of cleaving the bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— of the high molecular polymer proceeds more effectively, and the treatment time can be shortened. It has the merit that reduction can be achieved.

また、高分子ポリマーを高温高圧下で水を接触させる時間は、ポリマーの種類、処理する体積の多少、高分子ポリマーが成形物の場合、その大きさや形状に応じ、適宜変更して行うのがよい。具体的は1〜300分が好ましく、より好ましくは30〜250分間である。接触時間が1分を満たない場合、高分子ポリマーと水との接触が不十分となり、高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合が切断されないか、若しくは結合が切断されたとしても不十分な分解となる。接触時間が300分を上回る場合には、接触時間が多くなっても、分解はそれ以上進行しないため、処理自体が無駄となる。   In addition, the time for which the polymer is brought into contact with water under high temperature and high pressure is appropriately changed depending on the type of polymer, the volume of the polymer to be treated, and when the polymer is a molded product, depending on its size and shape. Good. Specifically, it is preferably 1 to 300 minutes, more preferably 30 to 250 minutes. If the contact time is less than 1 minute, contact between the polymer and water is insufficient, and the —C (═O) O— or —C (═O) N— bond of the polymer is not broken. Or, even if the bond is broken, the decomposition is insufficient. When the contact time exceeds 300 minutes, even if the contact time increases, the decomposition does not proceed any further, so that the processing itself is wasted.

本発明の方法は、高分子ポリマーを例えば100℃ 以上、0.1MPa以上といった高温高圧下で水と接触させて行うことから、使用する反応器には、このような温度及び圧力に十分に耐え、かつポリマーの投入並びに排出が容易なものが望ましい。具体的には反応器内でポリマーと水が十分に接触するように、水(水蒸気)の流れが乱流になるものが望ましい。   The method of the present invention is carried out by contacting the polymer with water at a high temperature and high pressure such as 100 ° C. or higher and 0.1 MPa or higher. Therefore, the reactor used is sufficiently resistant to such temperature and pressure. It is desirable that the polymer can be easily charged and discharged. Specifically, it is desirable that the flow of water (water vapor) becomes turbulent so that the polymer and water are sufficiently in contact in the reactor.

尚、反応器への水(高圧水蒸気)の供給方法としては、例えば反応器内の水を加熱して圧力を上げるオートクレーブのような方法のほかに、強制循環ボイラ、立てボイラ、炉筒ボイラ、自然循環ボイラなどのボイラを使用する方法を採ることができる。   In addition, as a method for supplying water (high pressure steam) to the reactor, for example, a method such as an autoclave for heating water in the reactor to increase the pressure, a forced circulation boiler, a vertical boiler, a furnace boiler, A method using a boiler such as a natural circulation boiler can be adopted.

本発明の方法により得られる低分子ポリマーは、ポリマーの種類、条件(温度、圧力、接触時間)によって、液状、ペースト状、或いは粒状といった形態となる。   The low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention is in the form of liquid, pasty, or granular depending on the type of polymer and conditions (temperature, pressure, contact time).

本発明の方法で得られた低分子ポリマーは、そのままで、或いはジイソシアネート、ビスウレタン、ジアミン、ジカルボン酸、二塩素酸誘導体などの架橋剤と混合することで再生重合原料として利用することができる。   The low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention can be used as a raw material for regenerated polymerization as it is or by mixing with a crosslinking agent such as diisocyanate, bisurethane, diamine, dicarboxylic acid or dichloric acid derivative.

本発明の方法で得られた低分子ポリマーの分子中には、水酸基やアミノ基などの反応基が存在する。これらの反応基は該低分子ポリマーを再生重合原料として再反応させるとき、或いは架橋剤を混合した混合物を再生重合原料として、これら低分子ポリマー及び架橋剤を反応させるときに、これら再反応又は低分子ポリマー及び架橋剤の反応における反応量を決定する機能を持つ。   In the molecule of the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention, there are reactive groups such as hydroxyl groups and amino groups. These reactive groups are used when the low molecular weight polymer is re-reacted as a regenerative polymerization raw material, or when the low molecular weight polymer and the cross-linking agent are reacted as a regenerative polymerization raw material with a mixture of cross-linking agents. It has a function of determining the reaction amount in the reaction of the molecular polymer and the crosslinking agent.

すなわち、本発明の方法で得られた低分子ポリマーをそのままで、或いは低分子ポリマーに架橋剤を混合して、これらを再生重合原料として再生重合物を製造する場合、低分子ポリマーに含まれる反応基の量の分だけ、再反応又は低分子ポリマーと架橋剤との反応が生じるため、その量が少なければ少ないほど、再生重合物を得るのに必要な反応時間は短縮され、架橋剤量も少なくなるのである。反対に反応基量が多ければ多いほど、再生重合物を得るのに必要な反応時間は長くなり、架橋剤量も多くなるのである。   That is, when a regenerated polymer is produced using the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention as it is or by mixing a cross-linking agent with the low molecular weight polymer and using them as a regenerative polymerization raw material, the reaction contained in the low molecular weight polymer. Since the re-reaction or the reaction between the low molecular weight polymer and the cross-linking agent occurs by the amount of the group, the smaller the amount, the shorter the reaction time required to obtain the regenerated polymer, and the cross-linking agent amount also increases. It will be less. Conversely, the greater the amount of reactive groups, the longer the reaction time required to obtain the regenerated polymer, and the greater the amount of cross-linking agent.

このような作用効果を有する反応基は、高分子ポリマーを高温高圧の条件下で水と接触させることにより、高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−結合が切断されるときに生じるため、温度や圧力の条件を適宜変更することで、反応基の量をコントロールすることができるのである。つまり、温度及び圧力が低く、接触時間が短いときは、ポリマーの低分子化、分解は進行しないため、得られる低分子ポリマーにおける反応基の量も少なく分子量も大きくなる。一方、温度及び圧力を高くし、接触時間を長くしたとき、ポリマーの低分子化(分解)は効果的に進行し、得られる低分子ポリマーにおける反応基の量も多くなり分子量も小さくなるのである。   The reactive group having such an action effect is obtained by bringing a high molecular polymer into contact with water under high-temperature and high-pressure conditions, whereby a —C (═O) O— or —C (═O) N— bond of the high molecular polymer is obtained. The amount of reactive groups can be controlled by appropriately changing the temperature and pressure conditions. That is, when the temperature and pressure are low and the contact time is short, the polymer does not decrease in molecular weight or decompose, so the amount of reactive groups in the resulting low molecular weight polymer is small and the molecular weight is large. On the other hand, when the temperature and pressure are increased and the contact time is lengthened, the lowering (decomposition) of the polymer proceeds effectively, and the amount of reactive groups in the resulting low molecular polymer increases and the molecular weight also decreases. .

例えばポリウレタンからなる高分子ポリマーを高温高圧下で水と接触させたとき、得られる低分子ポリマーの分子中には水酸基やアミノ基が存在し、これらの反応基は水酸基価及びアミン価として現れる。これら水酸基価及びアミン価の大小に従って、架橋剤、すなわちジイソシアネート量を適宜増減させて低分子ポリマーに混合することで、新たなポリウレタン成形物が得られるのである。   For example, when a high molecular polymer made of polyurethane is brought into contact with water under high temperature and high pressure, hydroxyl groups and amino groups are present in the resulting low molecular weight polymer molecule, and these reactive groups appear as hydroxyl value and amine value. A new polyurethane molded product can be obtained by mixing the low-molecular polymer by appropriately increasing or decreasing the amount of the cross-linking agent, that is, the diisocyanate according to the magnitude of the hydroxyl value and the amine value.

また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーは、これを用いた塗料、粉体塗料、接着剤、繊維及び不織布を製造することができる。まず、本発明の方法で得られた低分子ポリマーを用いた塗料について説明する。上述の如く本発明の方法により得られる低分子ポリマーは、ポリマーの種類、条件(温度、圧力、接触時間)によって、液状、ペースト状、或いは粒状といった形態となる。本発明の方法により得られる低分子ポリマーを塗料に適用する場合には、粒状の形態を持つ低分子ポリマーが望ましい。   Moreover, the low molecular polymer obtained by the method of the present invention can produce a coating, a powder coating, an adhesive, a fiber and a nonwoven fabric using the polymer. First, the paint using the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention will be described. As described above, the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention is in the form of liquid, paste, or granular depending on the type of polymer and conditions (temperature, pressure, contact time). When the low molecular polymer obtained by the method of the present invention is applied to a coating material, a low molecular polymer having a granular form is desirable.

塗料に適用する低分子ポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、およびエポキシなどの架橋ポリマー又は高分子ポリマーから得られるものが好ましく、これらの低分子ポリマーを塗料の塗膜形成用樹脂として用いるのである。また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーをメインバインダー樹脂として用いる塗料には、溶剤のほかに着色顔料、防錆顔料、体質顔料を含む各種顔料、分散剤、消泡剤、レベリング剤といった各種添加剤を添加することができる。塗料の調製は、上記成分をプロペラ型攪拌機、ホモジナイザーなど従来公知の混合機を用いて混合することによって、容易に行うことができる。   As the low molecular weight polymer applied to the coating material, those obtained from a crosslinked polymer or a high molecular weight polymer such as polyester, polyurethane, polyether, and epoxy are preferable, and these low molecular weight polymers are used as a coating film forming resin of the coating material. is there. The paint using the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention as a main binder resin includes, in addition to the solvent, various pigments including color pigments, rust preventive pigments, extender pigments, dispersants, antifoaming agents, and leveling agents. These various additives can be added. The coating material can be easily prepared by mixing the above components using a conventionally known mixer such as a propeller-type stirrer or a homogenizer.

本発明の方法で得られた低分子ポリマーは、溶剤を使用しないで、基材に塗布した後、焼き付けで硬化させることで、基材表面に塗膜を形成することができる粉体塗料に適用することもできる。本発明の方法で得られた低分子ポリマーを粉体塗料に適用する場合、塗料に適用する場合と同じく、使用する低分子ポリマーは、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、およびエポキシなどの架橋ポリマー又は高分子ポリマーから得られる粉粒状のものが好ましく、これらの低分子ポリマーを塗料の塗膜形成用樹脂として用いるのである。   The low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention is applied to a powder coating that can form a coating film on the surface of the substrate by applying it to the substrate without using a solvent and then curing it by baking. You can also When the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention is applied to a powder coating, the low molecular weight polymer used is a cross-linked polymer such as polyester, polyurethane, polyether, and epoxy, Powdery particles obtained from molecular polymers are preferred, and these low molecular weight polymers are used as coating film forming resins for paints.

本発明の方法で得られた低分子ポリマーを粉体塗料に適用する場合、該粉体塗料は、低分子ポリマーからなる粉体樹脂及び硬化剤のほかに、必要に応じて着色顔料をミキサーでドライブレンドすることで得ることができる。また、ドライブレンドした後、2軸エクストルーダー等の混練機を使用して加熱溶融混練し、冷却、粉砕して製造することもできる
When the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention is applied to a powder coating material, the powder coating material may contain, in addition to a powder resin composed of the low molecular weight polymer and a curing agent, a coloring pigment if necessary with a mixer. It can be obtained by dry blending. Moreover, after dry blending, it can also be produced by heat-melting and kneading using a kneader such as a twin screw extruder, cooling and pulverizing.

また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーは、これを接着成分として用いることもできる。本発明の方法で得られた低分子ポリマーを接着剤の接着成分として用いる場合、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、およびエポキシなどの架橋ポリマー又は高分子ポリマーから得られる低分子ポリマーを用いるのが好ましい。また、接着剤には、本発明の方法で得られた低分子ポリマーからなる接着成分のほかに、必要に応じて、保湿剤、染料、界面活性剤、防腐剤、防カビ剤、pH調整剤、消泡剤、防錆剤などの添加剤を、接着成分の効果を阻害しない限度において、適宜添加することができる。接着剤の調製は、プロペラ型攪拌機、ホモジナイザーなど従来公知の混合機を用いて混合することによって、容易に行うことができる。   The low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention can also be used as an adhesive component. When the low molecular polymer obtained by the method of the present invention is used as an adhesive component of an adhesive, it is preferable to use a low molecular polymer obtained from a crosslinked polymer or a high molecular polymer such as polyester, polyurethane, polyether, and epoxy. In addition to the adhesive component composed of the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention, the adhesive may include a moisturizer, a dye, a surfactant, an antiseptic, an antifungal agent, and a pH adjuster as necessary. Additives such as an antifoaming agent and a rust preventive agent can be appropriately added as long as the effects of the adhesive component are not impaired. The adhesive can be easily prepared by mixing using a conventionally known mixer such as a propeller-type stirrer or a homogenizer.

また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーは不織布の構成繊維相互を結合するバインダー成分として用いることもできる。本発明の方法で得られた低分子ポリマーをバインダー成分として用いる場合、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、およびエポキシなどの架橋ポリマー又は高分子ポリマーから得られる低分子ポリマーを用いるのが好ましい。本発明の方法で得られた低分子ポリマーをバインダー成分として用いる不織布の構成繊維としては特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリアミド系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維、ポリビニルアルコール繊維、及び合成パルプなどの合成繊維の他、レーヨンなどの半合成繊維、綿及びパルプ繊維などの天然繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維などの無機繊維などを単独で、或いはこれらを組み合わせたものを用いることができる。   Moreover, the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention can also be used as a binder component that binds the constituent fibers of the nonwoven fabric. When the low molecular polymer obtained by the method of the present invention is used as a binder component, it is preferable to use a low molecular polymer obtained from a crosslinked polymer or a high molecular polymer such as polyester, polyurethane, polyether, and epoxy. The constituent fibers of the nonwoven fabric using the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention as a binder component are not particularly limited. For example, polyester fibers such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyolefin fibers such as polypropylene and polyethylene, polyamide Fiber, acrylic fiber such as polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol fiber, synthetic fiber such as synthetic pulp, semi-synthetic fiber such as rayon, natural fiber such as cotton and pulp fiber, glass fiber, ceramic fiber, metal fiber, etc. These inorganic fibers can be used alone or in combination.

また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーからなるバインダー成分には、充填剤、難燃剤、着色剤、耐光剤、抗菌剤、帯電防止剤等も添加することができる。   In addition, a filler, a flame retardant, a colorant, a light-proofing agent, an antibacterial agent, an antistatic agent, and the like can be added to the binder component composed of the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention.

また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーを紡糸材料として用いることもできる。紡糸材料として用いる場合、低分子ポリマーには、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、及びポリカーボネートなどの架橋ポリマーまたは高分子ポリマーから得られるものを用いるのが好ましい。本発明の方法で得られた低分子ポリマーを紡糸材料として用いる繊維としては特に限定されないが、本発明の方法で得られた低分子ポリマーを紡糸材料の全部として溶融紡糸 、乾式紡糸又は湿式紡糸により形成された繊維、或いは、本発明の方法で得られた低分子ポリマーを紡糸材料の一部として、他の紡糸材料と混合して溶融紡糸 、乾式紡糸又は湿式紡糸により形成された繊維を挙げることができる。   Moreover, the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention can also be used as a spinning material. When used as a spinning material, it is preferable to use a low molecular polymer obtained from a crosslinked polymer or a high molecular polymer such as polyester, polyurethane, polyether, polyamide, and polycarbonate. The fiber using the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention as a spinning material is not particularly limited, but the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention is the whole of the spinning material by melt spinning, dry spinning or wet spinning. Examples include fibers formed by melt spinning, dry spinning or wet spinning by mixing the formed fiber or the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention with other spinning materials as a part of the spinning material. Can do.

また、本発明の方法で得られた低分子ポリマーからなる紡糸材料には、充填剤、難燃剤、着色剤、耐光剤、抗菌剤、帯電防止剤等も添加することができる。   Moreover, a filler, a flame retardant, a coloring agent, a light-resistant agent, an antibacterial agent, an antistatic agent, and the like can be added to the spinning material made of the low molecular weight polymer obtained by the method of the present invention.

尚、本発明は、下記実施例に限定されるものではなく、「特許請求の範囲」に記載された範囲で自由に変更して実施することができる。   In addition, this invention is not limited to the following Example, It can implement freely by changing in the range described in the "Claims".

ポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)のリサイクル
PETは、熱可塑性ポリエステルの代表的な樹脂で、テレフタル酸とエチレングリコールが縮合し、エステル結合によって連鎖を形成した構造を持っている。
Recycling of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) PET is a typical thermoplastic polyester resin that has a structure in which terephthalic acid and ethylene glycol are condensed to form a chain by an ester bond.

PETは、当初、繊維やフィルム用材料として使用されていたが、ブロー成形すると透明性、光沢性、剛性に優れたボトルが得られることがわかり、樹脂の価格の低下とともに清涼飲料容器などが多用されるようになってきた。日本では、PETボトルは1977年にしょうゆ業界に最初に採用され、5年後の1982年に厚生省により清涼飲料容器としての使用が許可され、その後PETボトルの使用量は大きく増大し、2005年のPETの消費量は約53万トンであり、1993年の約12万トンと比較すると、この12年で約4倍までに増大している。   PET was initially used as a material for fibers and films, but it was found that blow molding yields bottles with excellent transparency, gloss, and rigidity. It has come to be. In Japan, PET bottles were first adopted in the soy sauce industry in 1977, and five years later, in 1982, they were approved for use as soft drink containers by the Ministry of Health and Welfare. The consumption of PET is about 530,000 tons, which is about four times that in 1993 compared to about 120,000 tons in 1993.

PETボトルのリサイクルは、自治体による分別収集と店頭回収の2種があるが、自治体回収の方が圧倒的に多いのが現状であり、自治体の回収コストの増加が問題となっている。回収されたPETボトルは、分別、洗浄、粉砕工程後、再生品の出発物質となっているフレーク、ペレットなどにされており、この段階にも大きなコストがかけられているのが現状である。   There are two types of PET bottle recycling, separate collection and over-the-counter collection by local governments. However, there are overwhelmingly more local government collections, which raises the problem of increased collection costs for local governments. The collected PET bottles are made into flakes, pellets, etc., which are the starting materials for recycled products after the separation, washing, and pulverization processes.

また、従来のPETのケミカルリサイクルには、液体メタノール中で分解するメタノリシス法、液体のエチレングリコール中で分解するグリコリシス法、液体水中での加水分解法があるが、いずれも反応時間が5時間以上と長く、触媒が必要といった問題がある。さらに、触媒を使用せず、短時間でPETを分解する超臨界での研究も行われている。例えば、300℃、15MPaにて超臨界メタノールを使用した反応では、10分でPETは分解されるが、テレフタル酸ジメチルとしてモノマーが回収されるため、テレフタル酸への加水分解過程が必要となる。さらに、400℃、40MPaの超臨界水中でPETの加水分解を行うと、5分間で完全に分解し、モノマーであるテレフタル酸が高収率にて回収されている。一方、もうひとつのモノマーであるエチレングリコールは、テレフタル酸が酸触媒となりエチレングリコールの分解を促進するため収率が大幅に減少していた。超臨界水よりも条件が温和である300℃の亜臨界水では、10分でPETがほぼ完全に分解され、収率89%および93%でテレフタル酸とエチレングリコールを回収できたという研究報告もある。ただし、高圧高温に耐えうる設備は、3MPaを超えると、ボイラー、耐圧容器、バルブ、配管を特別に製造する必要があり、特に大型の装置になるほどコストが飛躍的に上がり実用性が低くなる。
Conventional PET chemical recycling includes a methanolysis method that decomposes in liquid methanol, a glycolysis method that decomposes in liquid ethylene glycol, and a hydrolysis method in liquid water, all of which have a reaction time of 5 hours or more. However, there is a problem that a catalyst is necessary. Furthermore, supercritical research is being conducted to decompose PET in a short time without using a catalyst. For example, in a reaction using supercritical methanol at 300 ° C. and 15 MPa, PET is decomposed in 10 minutes. However, since the monomer is recovered as dimethyl terephthalate, a hydrolysis process to terephthalic acid is required. Furthermore, when PET is hydrolyzed in supercritical water at 400 ° C. and 40 MPa, it completely decomposes in 5 minutes, and the monomer terephthalic acid is recovered in a high yield. On the other hand, the yield of ethylene glycol, another monomer, was greatly reduced because terephthalic acid was used as an acid catalyst to promote the decomposition of ethylene glycol. Research reports that in subcritical water at 300 ° C, which is milder than supercritical water, PET was almost completely decomposed in 10 minutes, and terephthalic acid and ethylene glycol were recovered in 89% and 93% yields. is there. However, when the equipment capable of withstanding high pressure and high temperature exceeds 3 MPa, it is necessary to specially manufacture a boiler, a pressure resistant container, a valve, and piping. In particular, the larger the device, the more the cost increases and the practicality becomes lower.

本発明の方法は、高温高圧下で水と接触させる処理を利用したPETのリサイクル方法を提案するものであり、該方法によれば、酸やアルカリなどの触媒やエチレングリコール、メタノールなどの溶媒も使用することもなく、PETの加水分解を起こし、処理に必要な手間及びコストを大幅に削減できると考える。   The method of the present invention proposes a PET recycling method using a treatment of contacting with water under high temperature and high pressure. According to the method, a catalyst such as an acid or an alkali or a solvent such as ethylene glycol or methanol is also used. It is thought that PET can be hydrolyzed without use, and the labor and cost required for processing can be greatly reduced.

高温高圧下で水と接触させる処理には、日阪製作所株式会社製のバッチ式爆砕処理試験機を使用した。本装置は、耐圧3.0MPa、ボイラーは、株式会社タクマ製のTMO−300型で最高使用圧力3.0MPa、換算蒸発量300kg/hである。   A batch blasting tester manufactured by Nisaka Manufacturing Co., Ltd. was used for the treatment to be brought into contact with water under high temperature and high pressure. The apparatus has a pressure resistance of 3.0 MPa, the boiler is a TMO-300 type manufactured by Takuma Corporation, has a maximum working pressure of 3.0 MPa, and an equivalent evaporation amount of 300 kg / h.

市販のPETボトルを、3cm×10cmに切断した試料を爆砕装置内に配置し、200℃(1.6Mpa)にて、30分、60分、120分、180分、240分、225℃(2.6Mpa)にて30分、60分、120分間、それぞれ高温高圧下で水と接触させる処理を行った。   A sample obtained by cutting a commercially available PET bottle into 3 cm × 10 cm was placed in a blasting apparatus, and at 200 ° C. (1.6 Mpa), 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 180 minutes, 240 minutes, 225 ° C. (2 .6 MPa) for 30 minutes, 60 minutes, and 120 minutes, respectively, and contact with water under high temperature and high pressure.

PETの高圧水蒸気処理条件
Conditions for high-pressure steam treatment of PET

PET分解物の分析実験
走査電子顕微鏡(SEM)による表面観察
高温高圧下で水と接触させる処理による分解物の表面を観察するため、サンプルは、減圧乾燥した後、オスニウム蒸着しSEM(S−3000N、日立製)を用い、500倍にて観察した。
Analyzing experiment of PET degradation product Surface observation by scanning electron microscope (SEM) In order to observe the surface of the degradation product by contact with water under high temperature and high pressure, the sample was dried under reduced pressure, then osmium-deposited and SEM (S-3000N). , Manufactured by Hitachi) and observed at 500 times.

レーザ回析による粒径分布測定
分散媒としてイソプロピルアルコールをLA−910(堀場製作所製)のフローセルに約200ml、さらに試料を透過光量が95〜70%となるよう加え、超音波分散を4分行い、粒径分布測定を行った。
Measurement of particle size distribution by laser diffraction Add about 200 ml of isopropyl alcohol as a dispersion medium to a flow cell of LA-910 (manufactured by Horiba Ltd.), and add a sample so that the amount of transmitted light is 95 to 70%, and perform ultrasonic dispersion for 4 minutes. The particle size distribution was measured.

TGの測定
10mgのサンプルをプラチナパン(オーブン)に入れ、エスアイアイ・テクノロジー製EXSTAR−6000 TG/DTA6300にて、昇温速度10℃/minにて50℃から1000℃まで測定を行った。
Measurement of TG A 10 mg sample was placed in a platinum pan (oven), and measured with EXSTAR-6000 TG / DTA6300 manufactured by SII Technology from 50 ° C to 1000 ° C at a heating rate of 10 ° C / min.

DSCによるガラス転移点、結晶化度、融点の測定
10mgのサンプルを、アルミパン(オーブン)に入れ、結晶化度を観測するため、HIRANUMA製電気炉にて、300℃で15分間加熱し、急冷した後、エスアイアイ・テクノロジー製 EXSTAR−6000 DSC6200にて、昇温速度5℃/minにて25℃から300℃まで測定を行った。
Measurement of glass transition point, crystallinity, and melting point by DSC A 10 mg sample was placed in an aluminum pan (oven) and heated at 300 ° C. for 15 minutes in an electric furnace manufactured by HIRANUMA, and rapidly cooled. After that, measurement was performed from 25 ° C. to 300 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min with EXSTAR-6000 DSC6200 manufactured by SII Technology.

XRDによる結晶化度の測定
高圧水蒸気処理をしたPET粉末の結晶化度を調べるために、XRD(RINT−Ultima lll/PCrigaku製)にて試料の測定を行った。ターゲットはCuを用いてX線源は、40kV/40mAとし、2θは、10〜40°の範囲で測定を行った。
Measurement of crystallinity by XRD In order to examine the crystallinity of PET powder that had been subjected to high-pressure steam treatment, a sample was measured by XRD (manufactured by RINT-Ultima llll / PCrigaku). The target was Cu, the X-ray source was 40 kV / 40 mA, and 2θ was measured in the range of 10 to 40 °.

13C−NMRによる構造解析
日本電子ECA500にて、CP/MAS13C−NMRにてスペクトル測定を行った。
At structural analysis JEOL ECA500 by 13 C-NMR, was spectrum measured by CP / MAS 13 C-NMR.

固有粘度による分子量測定
200mgのサンプルを採取し、混合溶媒(フェノール:テクラクロロエタン=60:40)50mlを加え、90℃にて試料を溶解した。溶解液は、オストワルド粘度計に10ml計り取り、25℃に保温した後、試験溶液の流出時間を測定し、Mark−Houwink−sakuradaの式より分子量を求めた[11]
[n]=K・Mα
K×104=7.44
α=0.648
Molecular weight measurement based on intrinsic viscosity A 200 mg sample was taken, 50 ml of a mixed solvent (phenol: tecachloroethane = 60: 40) was added, and the sample was dissolved at 90 ° C. 10 ml of the dissolved solution was measured with an Ostwald viscometer and kept at 25 ° C., then the outflow time of the test solution was measured, and the molecular weight was obtained from the Mark-Houwink-sakurada equation [11] .
[n] = K ・ Mα
K × 10 4 = 7.44
α = 0.648

GPCによる分子量測定
試料2mgを0.4mlのクロロホルム/ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)=3/2(v/v)に溶解後、7.6mlのクロロホルムで希釈して試料溶液を調整した(0.025%)。0.2nmのメンブランフィルターでろ過し、得られた試料溶液のGPC分析を以下の条件で実施した。
装置:Shodex GPC SYSTEM−21
カラム:TSKgelGMHXL ×2+TSKgel G2000HXL (TOSOH)
溶液:クロロホルム/HFIP=98/2(v/v)
流速:0.7ml/min
温度:40℃
検出器:UV(254nm)
分子量は、標準ポリスチレン換算で算出した。
Molecular weight measurement by GPC 2 mg of a sample was dissolved in 0.4 ml of chloroform / hexafluoroisopropanol (HFIP) = 3/2 (v / v) and then diluted with 7.6 ml of chloroform to prepare a sample solution (0.025 %). It filtered with the 0.2 nm membrane filter, and GPC analysis of the obtained sample solution was implemented on condition of the following.
Device: Shodex GPC SYSTEM-21
Column: TSKgelGMH XL x 2 + TSKgel G2000H XL (TOSOH)
Solution: Chloroform / HFIP = 98/2 (v / v)
Flow rate: 0.7 ml / min
Temperature: 40 ° C
Detector: UV (254 nm)
The molecular weight was calculated in terms of standard polystyrene.

1H−NMRによる末端基の定量
BRUKER社AVANCE500にて、水酸基末端とカルボン酸末端を以下に示す溶媒を用い測定を行った。なお、200℃にて120分以上、225℃で30分以上処理したサンプルは、どちらの条件も完全に溶解せず白濁したため、遠心分離し、上清を測定した(図1の液体2)。
Quantification of end groups by 1 H-NMR Measurement was carried out using a solvent shown below for the hydroxyl terminal and carboxylic acid terminal in AVANCE 500 manufactured by BRUKER. The sample treated at 200 ° C. for 120 minutes or more and 225 ° C. for 30 minutes or more did not completely dissolve in both conditions, and thus became cloudy. Therefore, the sample was centrifuged and the supernatant was measured (liquid 2 in FIG. 1).

(1)水酸基末端定量
試料7mgを秤量し、CDCl3/HFIP=1/1(v/v)0.3mlに溶解させ、更にCDCl3を0.3mlと重ピリジン30nlを加え、1H−NMR測定した。
(2)酸末端定量
試料7mgを秤量し、CDCl3/HFIP=1/1(v/v)0.3mlに溶解させ、更にCDCl3を0.3mlと0.2Mトリエチルアミンの重クロロホルム溶液を60nlを加え、1H−NMR測定した。
(1) a hydroxyl-terminated quantitative sample 7mg weighed, dissolved in CDCl 3 /HFIP=1/1(v/v)0.3ml, further CDCl 3 added 0.3ml and heavy pyridine 30 nl, 1 H-NMR It was measured.
(2) Determination of acid terminal 7 mg of a sample was weighed and dissolved in 0.3 ml of CDCl 3 / HFIP = 1/1 (v / v), and further 0.3 ml of CDCl 3 and 60 nl of 0.2 M triethylamine in deuterated chloroform were added. And 1 H-NMR measurement was performed.

収率の算出
(1)テレフタル酸の収率
240分間処理をしたPETの分解物の、1H−NMR溶媒への不溶物を遠心分離にかけ、沈殿物をフィルターろ過し、乾燥した後、重量を測定した(図1の固体2)。
(2)エチレングリコールの収率
240分間処理をした後、装置を室温まで冷やし、液体を回収した(図1の液体1)。ここに標準物質としてエチレンジアミン(20mg/ml)を加え、1H−NMRにて分析を行った。
Calculation of Yield (1) Yield of terephthalic acid 240 minutes of PET degradation product insoluble in 1 H-NMR solvent was centrifuged, the precipitate was filtered and dried, Measured (solid 2 in FIG. 1).
(2) After the ethylene glycol yield was treated for 240 minutes, the apparatus was cooled to room temperature and the liquid was recovered (liquid 1 in FIG. 1). Ethylenediamine (20 mg / ml) was added here as a standard substance and analyzed by 1 H-NMR.

結果と考察
図2に示すように、高温高圧下で水と接触させる処理を行うと、PETはもろくなり、亀裂が入り、微粉状へと変化した。特に、120分以上処理をしたPETは、白い微粉状へと変化した。また、240分間処理したサンプルは、テレフタル酸の結晶にみられる光沢も観察できた。
Results and Discussion As shown in FIG. 2, when the contact with water was performed under high temperature and high pressure, PET became brittle, cracked, and changed to a fine powder. In particular, PET treated for 120 minutes or more changed to a white fine powder. The sample treated for 240 minutes was also able to observe the gloss seen in the crystals of terephthalic acid.

高温高圧下で水と接触させる処理により得られた粉体の粒径サイズの変化を確認するためレーザ回析による粒径分布測定を行い、処理時間ごとのメディアン径を図3に示した。処理時間が長くなるにつれ、粒子サイズが小さくなっていることが確認できる。   In order to confirm the change in the particle size of the powder obtained by the contact with water under high temperature and high pressure, the particle size distribution was measured by laser diffraction, and the median diameter for each processing time is shown in FIG. It can be confirmed that the particle size decreases as the treatment time increases.

また、PETおよび高温高圧下で水と接触させる処理を行ったサンプルは、走査電子顕微鏡(SEM)にて表面観察を行った。図4及び図5より、処理により表面から分解が起こっていることが判断できる。これは、高温高圧下で水と接触させる処理により水がPET表面を攻撃することでエステル結合の加水分解を促進していると考えられる。それは、高温高圧下で水と接触させる処理において、温度の上昇に伴いイオン積も増し(logKw≒−11)、イオン積が通常の水のおよそ1000倍と高く、下記化学式に示すように[H+]によるカチオノイド反応と、[OH-]によるアニオノイド反応が同時に起こる強調反応が起こると考えられている。
Moreover, the sample which performed the process made to contact with water under PET and high temperature / high pressure performed surface observation with the scanning electron microscope (SEM). From FIG. 4 and FIG. 5, it can be determined that decomposition has occurred from the surface by the treatment. This is thought to be because hydrolysis of the ester bond is promoted by water attacking the PET surface by treatment with water under high temperature and high pressure. In the treatment of contacting with water under high temperature and high pressure, the ion product increases as the temperature increases (log Kw≈-11), and the ion product is about 1000 times as high as that of normal water. It is thought that an emphasis reaction occurs in which a cationoid reaction by [ + ] and an anionoid reaction by [OH ] occur simultaneously.

また、240分間処理を行ったサンプルは、PET原料であるテレフタル酸と同等のサイズまで分解されていることも確認できた。さらに、分解物の特性を確認するため、熱分析を行った。TGの測定結果を図6および表2に示す。図6に示すように、TG曲線の最初の重量変化点をT1、2番目の重量変化点をT2とした。TG曲線よりPETの分解温度は409.4℃、テレフタル酸は305.0℃、120分および180分間処理したサンプルは、PETとテレフタル酸の両方の分解点を持つことが分かる。
TGによる重量変化点の温度
It was also confirmed that the sample treated for 240 minutes was decomposed to a size equivalent to that of terephthalic acid, which is a PET raw material. Furthermore, thermal analysis was performed to confirm the characteristics of the decomposition product. The measurement results of TG are shown in FIG. As shown in FIG. 6, the first weight change point of the TG curve was T 1 and the second weight change point was T 2 . From the TG curve, it can be seen that the PET decomposition temperature is 409.4 ° C., terephthalic acid is 305.0 ° C., and the samples treated for 120 minutes and 180 minutes have both decomposition points of PET and terephthalic acid.
Temperature of weight change point by TG

DSCによるガラス転移点(Tg)、結晶化温度(Tc)、融解開始温度(Tim)、および融点(Tm)の測定結果を図7および表3に示す。高圧水蒸気処理時間が120分までは、ガラス転移点(72.1℃→65.9℃)、結晶化温度(125.6℃→97.0℃
)、融解開始温度(223.4℃→181.6℃)、および融点(247.6℃→237.1℃)は、低温側にシフトしている。これは、分解が進み、低分子化が起こっているためと考える。また、融解の吸熱ピークが、処理時間が増すことにブロード化している。これは、加水分解により、分子量が異なる分解物が現われ、分子量の分布が広がっていることを示唆している。なお、180分間処理を行ったサンプルは、異なるDSC曲線を示すのは、低分子化がさらに進み、モノマーとなったエチレングリコールが固体部分から除かれ、分子の構成が異なってきたことが原因と判断する。また、240分間高圧水蒸気処理を行ったサンプルは、テレフタル酸と同様のDSC曲線を示している。
DSCによる処理時間における熱特性変化
FIG. 7 and Table 3 show the measurement results of the glass transition point (T g ), crystallization temperature (T c ), melting start temperature (T im ), and melting point (T m ) by DSC. Up to 120 minutes of high-pressure steam treatment time, glass transition point (72.1 ° C → 65.9 ° C), crystallization temperature (125.6 ° C → 97.0 ° C)
), Melting start temperature (223.4 ° C. → 181.6 ° C.), and melting point (247.6 ° C. → 237.1 ° C.) are shifted to the low temperature side. This is thought to be due to the progress of decomposition and lower molecular weight. In addition, the endothermic peak of melting broadens as processing time increases. This suggests that hydrolyzed products with different molecular weights appear and the molecular weight distribution is widened. Samples treated for 180 minutes show different DSC curves because the molecular structure is different due to further progress in molecular weight reduction and removal of ethylene glycol as a monomer from the solid part. to decide. Moreover, the sample which performed the high pressure steam process for 240 minutes has shown the DSC curve similar to a terephthalic acid.
Change in thermal characteristics during processing time by DSC

結晶化度の測定
PETは、図8に示すように、ベンゼン環とエチレン鎖がエステル結合で結ばれた繰り返し単位を持ち、結晶構造は空間軍P1−Ci1に属する三斜晶系である。結晶内では、カルボニル基とベンゼン環がほぼ平面を形成している。
Measurement of Crystallinity As shown in FIG. 8, PET has a repeating unit in which a benzene ring and an ethylene chain are connected by an ester bond, and the crystal structure is a triclinic system belonging to the space army P1-Ci1. In the crystal, the carbonyl group and the benzene ring form a substantially flat surface.

そこで、高温高圧下で水と接触させる処理による結晶化度の変化を観るため、XRDを測定し、その結果を図9に示した。30分、60分間処理を行うと、2θ=18°、23°、26°のピークが増加している。これらは、PETの(10)、(010)、(10)面のピークであり、PETは処理によって結晶化度が高くなることがわかった。また、180分間処理を行ったものは、2θ=17.4°および27.9°のピークが増加している。これらのピークは、テレフタル酸の(110)面および(200)面のピークであることから、モノマーであるテレフタル酸まで分解が起こっていることを示唆している。 Therefore, in order to observe the change in crystallinity due to the treatment with water under high temperature and high pressure, XRD was measured, and the result is shown in FIG. When the treatment is performed for 30 minutes and 60 minutes, peaks at 2θ = 18 °, 23 °, and 26 ° increase. These are peaks of the (1 0 0), (010), and (1 1 0) planes of PET, and it was found that the degree of crystallinity of PET increases with treatment. In addition, in the case where the treatment was performed for 180 minutes, the peaks at 2θ = 17.4 ° and 27.9 ° increased. These peaks are peaks on the (110) plane and the (200) plane of terephthalic acid, suggesting that decomposition has occurred up to the monomer terephthalic acid.

また、240分間処理をしたサンプルは、モノマーであるテレフタル酸と同じパターンが得られ、X線回析からもPETはモノマーまで分解されることがわかる。   The sample treated for 240 minutes has the same pattern as the monomer terephthalic acid, and X-ray diffraction shows that PET is decomposed to the monomer.

13C−NMRの測定結果を図10に示す。高温高圧下で水と接触させる処理を120分以上行ったサンプルは、カルボン酸のカルボニル炭素シグナル(172ppm)が確認され、エステルを隣に持つメチレン炭素のシグナル(61ppm)の減少および、水酸基を隣に有するメトキシ炭素のシグナル(67ppm)の出現により、エステル結合が分解されたことが認められる。さらに、240分間処理を行ったサンプルは、エチレン炭素のシグナルが確認できなかった。これは、処理によりPETがモノマーまで分解されたエチレングリコールが固体から除かれたこと、また、DSCやX線回析結果と同様に、テレフタル酸であることを示している。また、カルボン酸のカルボニル炭素シグナル(172ppm)が、芳香族よりも強度が小さいのは、4級炭素であるため緩和時間が長くなること、
また、オーバーハウザー効果の影響が小さいためである。
The measurement result of 13 C-NMR is shown in FIG. In the sample that had been treated with water under high temperature and high pressure for 120 minutes or more, the carbonyl carbon signal (172 ppm) of the carboxylic acid was confirmed, the decrease of the methylene carbon signal (61 ppm) adjacent to the ester, and the hydroxyl group It can be seen that the ester bond was decomposed by the appearance of a signal (67 ppm) of methoxy carbon possessed by. Furthermore, the sample which processed for 240 minutes was not able to confirm the signal of ethylene carbon. This indicates that ethylene glycol obtained by decomposition of PET into monomers by treatment was removed from the solid and that it was terephthalic acid as in the DSC and X-ray diffraction results. In addition, the carbonyl carbon signal (172 ppm) of the carboxylic acid has a lower intensity than the aromatic, because it is a quaternary carbon, so that the relaxation time becomes longer.
This is also because the influence of the Overhauser effect is small.

さらに、エステル結合が分解されるにつれ、C2(134ppm)は高磁場シフトし、C3(130ppm)は低磁場シフトし、最終的にはピークが重なっている。
0分:δ164(COO),133(aromatic C adjacent to
the ester),133(aromatic C),62(COOCH2)、
30分:δ163(COO),133(aromatic C adjacent to the ester),133(aromatic C),62(COOCH2)、
60分:δ163(COO),133(aromatic C adjacent to the ester),133(aromatic C),62(COOCH2)、
120分:δ172(COOH),163(COO),134(aromatic C),67(HOCH2),61(COOCH2)、
180分:δ172(COOH),131(aromatic C),67(HOCH2),61(COOCH2)、
240分:δ173(COOH),131(aromatic C)。
Furthermore, as the ester bond is broken, C2 (134 ppm) shifts to a higher magnetic field, C3 (130 ppm) shifts to a lower magnetic field, and finally the peaks overlap.
0 min: δ 164 (COO), 133 (aromatic C adjacent to
the ester), 133 (aromatic C), 62 (COOCH 2 ),
30 minutes: δ 163 (COO), 133 (aromatic Cadgent to the ester), 133 (aromatic C), 62 (COOCH 2 ),
60 minutes: δ 163 (COO), 133 (aromatic Cadient to the ester), 133 (aromatic C), 62 (COOCH 2 ),
120 minutes: δ 172 (COOH), 163 (COO), 134 (aromatic C), 67 (HOCH 2 ), 61 (COOCH 2 ),
180 minutes: δ 172 (COOH), 131 (aromatic C), 67 (HOCH 2 ), 61 (COOCH 2 ),
240 min: δ 173 (COOH), 131 (aromatic C).

また、固有粘度による分子量測定の結果を表4に示す。高温高圧下で水と接触させる処理により、重量平均分子量は、41000から500に減少していることが分かる。なお、処理を120分以上行ったサンプルは、PETの固有粘度測定に使用されている溶媒には不溶で白濁するため、測定しなかった。このことからも、処理時間を長くすることによって、溶解度が異なるところまで低分子化が起きていることが推測できる。   Table 4 shows the results of molecular weight measurement based on intrinsic viscosity. It can be seen that the weight average molecular weight is reduced from 41000 to 500 by the treatment with water at high temperature and high pressure. In addition, the sample which processed 120 minutes or more was not measured since it was insoluble in the solvent used for the intrinsic viscosity measurement of PET, and became cloudy. Also from this fact, it can be inferred that by increasing the treatment time, the molecular weight is lowered to the point where the solubility is different.

さらに、GPCによる分子量および分子量分布の分析を行い、その結果を表4および図11に示した。30分間処理したサンプルは、PDIが10.9と大きくなっており、分子量分布の広がりが分かる。GPC分析においても、60分以上処理したサンプルは、溶媒に完全に溶解しなかったこと、また、処理サンプルが低分子量のため標準物質がなく、測定ができなかった。そこで、1H−NMRの積分値より数平均分子量を求めた。
高温高圧下で水と接触させる処理(200℃)を行った
PETの分子量測定結果
Furthermore, the molecular weight and molecular weight distribution were analyzed by GPC, and the results are shown in Table 4 and FIG. The sample treated for 30 minutes has a PDI as large as 10.9, indicating the broadening of the molecular weight distribution. Also in the GPC analysis, the sample treated for 60 minutes or more did not completely dissolve in the solvent, and because the treated sample had a low molecular weight, there was no standard substance and measurement was not possible. Therefore, the number average molecular weight was determined from the integrated value of 1 H-NMR.
A treatment (200 ° C.) for contacting with water under high temperature and pressure was performed.
PET molecular weight measurement results

1H−NMRの測定結果を図12〜図21に示す。また、数平均分子量の算出は、以下の式に従い算出した。なお、イソフタル酸とジエチレングリコールも存在するが、微量のため計算に含めなかった。
The measurement results of 1 H-NMR are shown in FIGS. The number average molecular weight was calculated according to the following formula. In addition, isophthalic acid and diethylene glycol are also present, but they were not included in the calculation due to their trace amounts.

数平均分子量の算出結果を、表4に、200℃および225℃の数平均分子量の違いを図22に示した。また、200℃では120分以上、225℃では30分以上処理を行ったサンプルは、1H−NMR溶媒に完全に溶けなかった。そこで、各サンプルを遠心分離にかけ、溶解部分(液体2)と不溶解部分(固体2)に分離し、溶解部分のみの測定を行った。1H−NMRより算出した数平均分子量は、GPCの結果よりも低く算出されたが、低分子化する傾向は同じである。また、200℃では180分以上処理を行ったPETは、テレフタル酸(M:166.1)と同等程度まで低下している。 The calculation results of the number average molecular weight are shown in Table 4, and the difference in number average molecular weight between 200 ° C. and 225 ° C. is shown in FIG. Moreover, the sample which processed for 120 minutes or more at 200 degreeC and 30 minutes or more at 225 degreeC did not melt | dissolve in a < 1 > H-NMR solvent completely. Therefore, each sample was centrifuged to separate the dissolved portion (liquid 2) and the insoluble portion (solid 2), and only the dissolved portion was measured. The number average molecular weight calculated from 1 H-NMR was calculated lower than the result of GPC, but the tendency to lower the molecular weight is the same. Moreover, PET that has been treated for 180 minutes or more at 200 ° C. has decreased to a level comparable to that of terephthalic acid (M: 166.1).

遠心分離によって得られた沈殿物(固体2)は、1H−NMRスペクトル(図20)が示すように、テレフタル酸であることが分かった。テレフタル酸の割合は、処理条件が長くなるにつれ増加し、200℃では240分、225℃では120分間処理をしたサンプルでは90%を占めた。(図23) The precipitate (solid 2) obtained by centrifugation was found to be terephthalic acid as shown by the 1 H-NMR spectrum (FIG. 20). The proportion of terephthalic acid increased with increasing treatment conditions, accounting for 90% for the sample treated at 200 ° C. for 240 minutes and 225 ° C. for 120 minutes. (Fig. 23)

これらの結果より、225℃での処理は、200℃の処理と比較し、反応速度が2倍であることを示している。さらに1H−NMRの積分値より、水酸基および酸基の定量を行った。算出結果を図24及び図25に示す。処理時間を長くすることにより、水酸基とカルボキシル基の量が増加していることがわかる。ただし、200℃では120分、225℃では30分以上処理すると、水酸基末端量が低下している。これは、モノマーまで分解されたエチレングリコールが固体分から分離することに起因すると判断される。この結果からも、高温高圧下で水と接触させる処理により、PETは、ポリマーがオリゴマーへ、さらにはモノマーにまで分解されていることが認められた。 From these results, the treatment at 225 ° C. shows that the reaction rate is twice that of the treatment at 200 ° C. Furthermore, the hydroxyl group and the acid group were quantified from the integrated value of 1 H-NMR. The calculation results are shown in FIGS. It can be seen that the amount of hydroxyl group and carboxyl group is increased by increasing the treatment time. However, when treated at 200 ° C. for 120 minutes and at 225 ° C. for 30 minutes or more, the amount of hydroxyl groups decreases. This is judged to be due to the separation of ethylene glycol decomposed to the monomer from the solid content. Also from this result, it was recognized that PET was decomposed into oligomers and further into monomers by the treatment with water under high temperature and high pressure.

高温高圧下で水と接触させる処理後、装置を室温に戻し液体部分を回収し(液体2)、重水にて1H−NMRにて分析した。図26より、液体2にエチレングリコールが含まれていることを確認した。さらに、標準物質として加えたエチレンジアミンとの積分値から
、エチレングリコールの濃度を算出した。
After the treatment of contacting with water under high temperature and high pressure, the apparatus was returned to room temperature, the liquid part was recovered (liquid 2), and analyzed by 1 H-NMR in heavy water. From FIG. 26, it was confirmed that the liquid 2 contains ethylene glycol. Furthermore, the concentration of ethylene glycol was calculated from the integral value with ethylenediamine added as a standard substance.

また、収率を求めるため、PETのエチレングリコールとテレフタル酸の含有率を図11の1H−NMRの積分値より算出すると、67%と31%となり、残りの2%は、ジエチレングリコールとイソフタル酸であった。240分間処理をしたときのテレフタル酸とエチレングリコールの収率は、64%と29%であり、それぞれの値は、完全にPETが分解されたときの96%と94%と高収率にてモノマーが回収できた。 In order to determine the yield, the ethylene glycol and terephthalic acid content of PET was calculated from the integrated value of 1 H-NMR in FIG. 11 to be 67% and 31%, and the remaining 2% was diethylene glycol and isophthalic acid. Met. When treated for 240 minutes, the yields of terephthalic acid and ethylene glycol are 64% and 29%, respectively, and the values are 96% and 94%, respectively, when PET is completely decomposed. Monomer was recovered.

リサイクルの検討
実用化検討
市販のPETボトル(500ml)をそのままの形状で、高温高圧下で水と接触させる処理(200℃)を行った。図27に示すように、PETボトルのまま処理をしても、物理的な力を加えることなく粉体として回収できた。
Examination of recycling Examination for practical application A treatment (200 ° C.) in which a commercially available PET bottle (500 ml) was brought into contact with water in the same shape under high temperature and high pressure was performed. As shown in FIG. 27, even if the PET bottle was processed as it was, it could be recovered as a powder without applying physical force.

PETボトルの厚みは、0.25mmから開口部の厚みのある部分でも1.5mmであり、量産を行っても表面に高温高圧下で水が接触できれば、実験レベルと同様に酸やアルカリなどの触媒や溶媒を使用することなく、粉体にて回収可能であり、処理時間が増すこともないと考えられる。また、現在、回収されたPETボトルは、分別、粉砕、洗浄などの工程をかけてペレットやフレーク状とされているが、高温高圧下で水と接触させる処理では、これらの段階を1段階にて行うことが可能である。   The thickness of the PET bottle is from 0.25 mm to 1.5 mm even at the opening portion, and even if mass production is performed, if water can contact the surface under high temperature and high pressure, as in the experimental level, acids and alkalis can be used. It can be recovered in powder form without using a catalyst or solvent, and it is considered that the processing time does not increase. In addition, currently collected PET bottles are formed into pellets and flakes through processes such as separation, pulverization, and washing. However, in the process of contacting with water under high temperature and high pressure, these stages are made one stage. Can be done.

PETの分解物の利用方法の検討
現在PET分解物の利用方法として、粉体塗料での応用を検討している。粉体塗料用PETは、硬化すれば機械的特性が必要とされず、分子量がコントロール可能であれば、リサイクル用途として考えられる。PET分解物は、末端基の定量にて明らかとなったように、加水分解により末端にカルボン酸が現れる。現行、末端カルボキシル基タイプ飽和ポリエステル樹脂が使用されており、エポキシ樹脂を硬化剤としている。そこで、30分間処理を行ったPETの分解物58gと、硬化剤としてエピコート1003F(油化シェルエポキシ)ビスAエポキシ42g、硬化触媒としてイミダゾール0.2gを混合し、170℃にて20分間加熱し再重合を試みた。重合の際、PETは、250℃、30分加熱した焼付け状態でしか粉体塗料として使用できないのに対し、融点開始温度が223.4℃から221.3℃に低下し吸熱ピークがブロード化したPETの分解物は、170℃でエポキシと反応可能であった。
Examination of utilization method of PET degradation products As a utilization method of PET degradation products, application in powder coating is currently being studied. If PET for powder coating is cured, mechanical properties are not required, and if the molecular weight can be controlled, it can be considered as a recycling application. In the PET degradation product, carboxylic acid appears at the terminal by hydrolysis, as revealed by quantitative determination of terminal groups. Currently, terminal carboxyl group type saturated polyester resins are used, and epoxy resins are used as curing agents. Therefore, 58 g of the PET degradation product treated for 30 minutes, 42 g of Epicoat 1003F (oiled shell epoxy) bis-A epoxy as a curing agent and 0.2 g of imidazole as a curing catalyst were mixed and heated at 170 ° C. for 20 minutes. Repolymerization was attempted. During polymerization, PET can only be used as a powder coating in a baking state heated at 250 ° C. for 30 minutes, whereas the melting point starting temperature has dropped from 223.4 ° C. to 221.3 ° C., and the endothermic peak has become broad. The degradation product of PET was able to react with epoxy at 170 ° C.

得られた重合物は、レオロジ社DVE−V4にて粘弾性測定を行った。その結果を図28に示す。図28から、PETの分解物を使用したサンプルは、PETと比較しどの温度域においてもtanδが向上している。これは、PETが分解され分子量が一定でないため、融点が広がりを持つことから制振性も向上したと判断される。   The obtained polymer was subjected to viscoelasticity measurement by Rheology DVE-V4. The result is shown in FIG. From FIG. 28, the tan δ of the sample using the decomposition product of PET is improved in any temperature range as compared with PET. This is considered to be due to the fact that PET has been decomposed and the molecular weight is not constant, so the melting point is widened, so that the vibration damping property is also improved.

本発明の高温高圧下で水と接触させる処理により、PETは、低分子化し結晶化した粉状にて回収する事が可能であることが分かった。さらに、処理時間を長くすることにより、モノマーまで分解されることが分かった。さらに、200℃から225℃へと温度条件を挙げることで、反応速度が2倍であることも分かった。   It was found that PET can be recovered in the form of low molecular weight and crystallized powder by the contact with water under high temperature and high pressure according to the present invention. Furthermore, it was found that the monomer was decomposed by increasing the treatment time. It was also found that the reaction rate was doubled by raising the temperature condition from 200 ° C to 225 ° C.

また、この処理は酸やアルカリなどの触媒も必要としないので、処理後の精製も必要なく、環境に悪影響を与える事もない。200℃にて240分間高圧水蒸気処理をしたときのテレフタル酸とエチレングリコールの収率は、64%と29%であり、それぞれの値は、完全にPETが分解されたときの96%と94%と高収率にてモノマーが回収できる。したがって、リサイクル法としては最も付加価値の高いボトルからボトルへのリサイクル
も可能であると考えられる。また、2006年のテレフタル酸の日本国内生産量は143万トン、エチレングリコールの生産量は76万トンもあり、原料としての再利用も十分可能であると考えられる。
In addition, since this treatment does not require a catalyst such as an acid or an alkali, no purification after the treatment is necessary, and the environment is not adversely affected. The yields of terephthalic acid and ethylene glycol after high-pressure steam treatment at 200 ° C. for 240 minutes are 64% and 29%, and the values are 96% and 94% when PET is completely decomposed, respectively. The monomer can be recovered in a high yield. Therefore, it is considered possible to recycle from the bottle with the highest added value to the bottle as the recycling law. In 2006, the production of terephthalic acid in Japan was 1.43 million tons and the production of ethylene glycol was 760,000 tons, which can be reused as raw materials.

分析結果でわかるように、分解物は、原料であるテレフタル酸にまで低下していき、密閉状態の装置で蒸留を行えば、沸点が197.6℃のエチレングリコールの回収も可能であることが予測できる。   As can be seen from the analysis results, the decomposition product decreases to terephthalic acid, which is a raw material, and it is possible to recover ethylene glycol having a boiling point of 197.6 ° C. by distillation in a sealed apparatus. Predictable.

現在のPETボトルのリサイクルには、回収後、異物の除去、洗浄、粉砕、という段階を必要とするが、高圧水蒸気処理では、これらを1段階で行うことができ、リサイクルコストを大幅に削減できるものと考える。そして、再生品のコストが下がれば、再利用の用途も広くなるであろう。   Current recycling of PET bottles requires the steps of removing foreign substances, cleaning, and crushing after collection, but with high-pressure steam treatment, these can be performed in a single step, greatly reducing recycling costs. Think of things. And if the cost of remanufactured products decreases, the reuse application will become wider.

尚、本発明の製造方法にあっては、縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーを高温高圧下で水と接触させることにより、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断してポリマーの分子量を結合切断前の90%以下とすることで、低分子ポリマーを製造しているが、ポリマー製造に係る費用の削減を目的として、モノマーから低分子ポリマーを製造することもできる。   In the production method of the present invention, a high-molecular-weight polymer synthesized by condensation polymerization and having a —C (═O) O— or —C (═O) N— bond in the linear chain of the molecule is used. By bringing the polymer polymer into contact with water under the condition, the —C (═O) O— or —C (═O) N— bond of the polymer is cleaved so that the molecular weight of the polymer is 90% or less before the bond cleaving. Thus, the low molecular weight polymer is manufactured, but the low molecular weight polymer can also be manufactured from the monomer for the purpose of reducing the cost related to the polymer manufacturing.

Claims (13)

縮重合により合成され、分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーを高温高圧下で水と接触させることにより、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断してポリマーの分子量を結合切断前の90%以下とすることを特徴とする低分子ポリマーの製造方法。   A polymer synthesized by condensation polymerization and having a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— in the linear chain of the molecule is brought into contact with water under high temperature and high pressure, whereby the polymer A method for producing a low molecular weight polymer, characterized by cleaving a -C (= O) O- or -C (= O) N- bond in a polymer so that the molecular weight of the polymer is 90% or less before the bond breakage. 分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーがエステルであることを特徴とする請求項1に記載の低分子ポリマーの製造方法。   The method for producing a low molecular weight polymer according to claim 1, wherein the high molecular polymer having a bond of -C (= O) O- or -C (= O) N- on the straight chain of the molecule is an ester. . 分子の直鎖に−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を持つ高分子ポリマーがポリエステル系ポリマーまたはアクリル系ポリマーであることを特徴とする請求項2に記載の低分子ポリマーの製造方法。   3. The polymer according to claim 2, wherein the high molecular polymer having a bond of —C (═O) O— or —C (═O) N— on a linear chain of the molecule is a polyester polymer or an acrylic polymer. A method for producing a low molecular weight polymer. 結合切断前の高分子ポリマーがポリマー成形物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の低分子ポリマーの製造方法。   The method for producing a low-molecular polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the high-molecular polymer before bond breaking is a polymer molded product. 結合切断前の高分子ポリマーを100℃以上、0.1MPa以上の条件下で水と接触させることで、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の低分子ポリマーの製造方法。   The polymer polymer before bond breaking is brought into contact with water at 100 ° C. or more and 0.1 MPa or more, so that —C (═O) O— or —C (═O) N— The method for producing a low molecular weight polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the bond is broken. 結合切断前の高分子ポリマーを400℃、0.2〜3.0MPaの条件下で水と接触させることで、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断することを特徴とする請求項5に記載の低分子ポリマーの製造方法。   By contacting the polymer before bond breaking with water under the conditions of 400 ° C. and 0.2 to 3.0 MPa, —C (═O) O— or —C (═O) N of the polymer The method for producing a low molecular weight polymer according to claim 5, wherein the bond of − is cleaved. 結合切断前の高分子ポリマーを1〜300分間水と接触させることで、前記高分子ポリマーの−C(=O)O−または−C(=O)N−の結合を切断することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の低分子ポリマーの製造方法。   It is characterized by cleaving the —C (═O) O— or —C (═O) N— bond of the polymer polymer by bringing the polymer polymer before bond cleavage into contact with water for 1 to 300 minutes. The method for producing a low molecular weight polymer according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜7のいずれかに記載の低分子ポリマーの製造方法により得られる低分子ポリマー。   The low molecular polymer obtained by the manufacturing method of the low molecular polymer in any one of Claims 1-7. ポリマーの形態が粉状体であることを特徴とする請求項8に記載の低分子ポリマー。   The low molecular polymer according to claim 8, wherein the polymer is in the form of a powder. 請求項8または9のいずれかに記載の低分子ポリマーを用いたことを特徴とする塗料。   A paint comprising the low molecular weight polymer according to claim 8. 請求項8または9のいずれかに記載の低分子ポリマーを用いたことを特徴とする粉体塗料。   A powder coating material using the low molecular weight polymer according to claim 8. 請求項8または9のいずれかに記載の低分子ポリマーを用いたことを特徴とする接着剤。   An adhesive comprising the low molecular weight polymer according to claim 8. 請求項8または9のいずれかに記載の低分子ポリマーを構成繊維相互を結合するバインダーとして用いたことを特徴とする不織布。   A nonwoven fabric characterized by using the low molecular weight polymer according to claim 8 as a binder for bonding constituent fibers to each other.
JP2011087909A 2011-04-12 2011-04-12 Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer Pending JP2012219210A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011087909A JP2012219210A (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011087909A JP2012219210A (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012219210A true JP2012219210A (en) 2012-11-12

Family

ID=47271079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011087909A Pending JP2012219210A (en) 2011-04-12 2011-04-12 Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012219210A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137366A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 日東電工株式会社 Polyester resin hydrolyzate production method
WO2015137365A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 日東電工株式会社 Polyester resin hydrolyzate production method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0316328B2 (en) * 1981-06-12 1991-03-05 Seraniizu Mekishikaana Sa
JPH05178977A (en) * 1991-12-27 1993-07-20 Toyo Ink Mfg Co Ltd Method for treating molded polymer article
US6087494A (en) * 1997-05-01 2000-07-11 Dsm N.V. Depolymerization of polyamides
JP2003055498A (en) * 2001-08-20 2003-02-26 Chubu Electric Power Co Inc Method for decomposing thermosetting resin
JP2003064387A (en) * 2001-08-24 2003-03-05 Komatsu Seiren Co Ltd Method for producing granular fuel using polyester resin as raw material
JP2003183507A (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Yamaken Plant Kk Asphalt-modifying agent, modified asphalt and preparation of the same
WO2006093122A1 (en) * 2005-03-01 2006-09-08 Asahi Kasei Chemicals Corporation Process for producing thermoplastic-polymer solution
JP2007002160A (en) * 2005-06-27 2007-01-11 Teijin Fibers Ltd Depolymerization process for biodegradable polyester
JP2008308416A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Real Plastic Kk Method for decomposing and recovering polyethylene terephthalate resin
JP2010185046A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Casio Electronics Co Ltd Resin clay and adhesive using polylactic acid waste

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0316328B2 (en) * 1981-06-12 1991-03-05 Seraniizu Mekishikaana Sa
JPH05178977A (en) * 1991-12-27 1993-07-20 Toyo Ink Mfg Co Ltd Method for treating molded polymer article
US6087494A (en) * 1997-05-01 2000-07-11 Dsm N.V. Depolymerization of polyamides
JP2003055498A (en) * 2001-08-20 2003-02-26 Chubu Electric Power Co Inc Method for decomposing thermosetting resin
JP2003064387A (en) * 2001-08-24 2003-03-05 Komatsu Seiren Co Ltd Method for producing granular fuel using polyester resin as raw material
JP2003183507A (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Yamaken Plant Kk Asphalt-modifying agent, modified asphalt and preparation of the same
WO2006093122A1 (en) * 2005-03-01 2006-09-08 Asahi Kasei Chemicals Corporation Process for producing thermoplastic-polymer solution
JP2007002160A (en) * 2005-06-27 2007-01-11 Teijin Fibers Ltd Depolymerization process for biodegradable polyester
JP2008308416A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Real Plastic Kk Method for decomposing and recovering polyethylene terephthalate resin
JP2010185046A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Casio Electronics Co Ltd Resin clay and adhesive using polylactic acid waste

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137366A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 日東電工株式会社 Polyester resin hydrolyzate production method
WO2015137365A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 日東電工株式会社 Polyester resin hydrolyzate production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yeng et al. Thermal and flexural properties of regenerated cellulose (RC)/poly (3-hydroxybutyrate)(PHB) biocomposites
KR101835246B1 (en) Micro cellulose fiber complex
TWI686409B (en) Fine cellulose fiber composite
Chinchillas-Chinchillas et al. Synthesis of recycled poly (ethylene terephthalate)/polyacrylonitrile/styrene composite nanofibers by electrospinning and their mechanical properties evaluation
Botta et al. Biocomposite PBAT/lignin blown films with enhanced photo-stability
EP1969043A2 (en) Process for recycling polyesters
JP7504650B2 (en) Dried cellulose fiber body, its manufacturing method, and manufacturing method of resin composite
US9873212B2 (en) Process for the treatment of technical textiles
EP3680290A1 (en) Cellulose nanofiber liquid dispersion, cellulose nanofiber composite resin, and methods for producing dispersion and resin
JP7488096B2 (en) Dried cellulose fiber body, its manufacturing method, and manufacturing method of resin composite
JP7444669B2 (en) Composite particles containing fine cellulose fibers and resin compositions containing composite particles
CN100335518C (en) Direct synthesis method for the production of etherified melamine resin condensates, melamine resin condensates, and use thereof
JP2012219210A (en) Method for producing low-molecular polymer, low-molecular polymer obtained by the method, and coating material, powder coating material, adhesive, fiber and nonwoven fabric using the polymer
Noritake et al. Recycling of polyethylene terephthalate using high-pressure steam treatment
JP2021169578A (en) Method for producing dried cellulose fiber and method for producing resin composite
JP2021187885A (en) Cellulose resin composition and method for producing the same
Yousfi et al. Long-chain branched poly (butylene succinate-co-terephthalate) copolyesters: Impact of (reactive) synthesis strategies on melt strength properties
Li et al. Reactive melt processing of poly (ethylene terephthalate) waste into calcium terephthalate.
CN117083325A (en) Method for upgrading and recycling polycondensates in plastic waste by means of co-catalytic partial depolymerization
JP2002348373A (en) Preparation process of polyamide or polyesteramide
JP6937817B2 (en) Cellulose composition
US20190309141A1 (en) Method of continuously recycling thermoset plastic waste
WO2021079908A1 (en) Cellulose resin composition
Hatt Investigating the effects of a mechanical and chemical recycling method on the material properties of a virgin bottle-grade poly (ethylene terephthalate)
CN110684275A (en) Polypropylene-modification-based plastic master batch and preparation process thereof

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20130902

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140409

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20140409

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150306

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150408

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150409

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150427

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20150408

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151030

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160412