JP2016153176A - ポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＰＥＴ以外の樹脂から成る層を有する多層ＰＥＴボトルからリサイクル工程に供するためのＰＥＴフレークを製造するに際して、ＰＥＴ以外の樹脂を効率よく除去可能なＰＥＴフレークの製造方法を提供することである。
【解決手段】
ＰＥＴから成る層及びＰＥＴとは熱膨張係数の異なる樹脂を含む層を有する多層ＰＥＴボトルを、リサイクル工程に供するためのＰＥＴフレークの製造方法であって、前記多層ＰＥＴボトルの粉砕工程、該粉砕物の加熱工程及びＰＥＴフレークの選別工程から少なくとも成ることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】
ＰＥＴから成る層及びＰＥＴとは熱膨張係数の異なる樹脂を含む層を有する多層ＰＥＴボトルを、リサイクル工程に供するためのＰＥＴフレークの製造方法であって、前記多層ＰＥＴボトルの粉砕工程、該粉砕物の加熱工程及びＰＥＴフレークの選別工程から少なくとも成ることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、リサイクル工程に供するためのポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法に関するものであり、より詳細にはポリエチレンテレフタレート以外の樹脂を含む層を有する多層ポリエチレンテレフタレートボトルから製造され、ポリエチレンテレフタレート以外の樹脂を効率よく除去可能なポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法に関する。
エチレンテレフタレート単位を主体とするポリエステル(以下、単に「ポリエチレンテレフタレート」又は「ＰＥＴ」ということがある）から成るボトルの消費は近年増大しており、使用済みＰＥＴボトルの再利用を図るべく、種々のリサイクル方法が確立されている。
ＰＥＴボトルのリサイクル方法としては、一般に回収されたＰＥＴボトルを粉砕、アルカリ洗浄して繊維等に再利用するマテリアルリサイクルや、回収されたＰＥＴボトルを化学分解して、原料レベルに差し戻してポリエチレンテレフタレートを再合成するケミカルリサイクル（化学分解法）、及びマテリアルリサイクルにおけるアルカリ洗浄をより厳密に行うこと、或いは高温で真空乾燥すること等によって、マテリアルリサイクルよりもＰＥＴの汚れを確実に取り除くことを可能にし、更に固相重合等によって重合度を高めたメカニカルリサイクルが知られている（特許文献１及び２等）。
ＰＥＴボトルのリサイクル方法としては、一般に回収されたＰＥＴボトルを粉砕、アルカリ洗浄して繊維等に再利用するマテリアルリサイクルや、回収されたＰＥＴボトルを化学分解して、原料レベルに差し戻してポリエチレンテレフタレートを再合成するケミカルリサイクル（化学分解法）、及びマテリアルリサイクルにおけるアルカリ洗浄をより厳密に行うこと、或いは高温で真空乾燥すること等によって、マテリアルリサイクルよりもＰＥＴの汚れを確実に取り除くことを可能にし、更に固相重合等によって重合度を高めたメカニカルリサイクルが知られている（特許文献１及び２等）。
ケミカルリサイクル及びメカニカルリサイクルのいずれの方法においても、回収されたＰＥＴボトルを粉砕し、ＰＥＴ以外の異物を除去し、洗浄されたフレークにすることは共通しており、ＰＥＴ以外の異物が確実に除去されたＰＥＴフレークを製造することが望まれている。
ＰＥＴボトルの粉砕及び異物除去の方法として、例えば、下記特許文献３には、ＰＥＴボトルの粉砕に湿式粉砕機を用い、粉砕機内に水又は洗剤を含有する水を注入して粉砕を行うことが記載されている。
ＰＥＴボトルの粉砕及び異物除去の方法として、例えば、下記特許文献３には、ＰＥＴボトルの粉砕に湿式粉砕機を用い、粉砕機内に水又は洗剤を含有する水を注入して粉砕を行うことが記載されている。
一般に市場に出回っているＰＥＴボトルには、ＰＥＴのみから成る単層ＰＥＴボトルと、ＰＥＴを内外層とし、バリア性樹脂等の機能性樹脂を含む中間層を有する多層ＰＥＴボトル等があり、これらは区別なくＰＥＴボトルとして回収されて、リサイクル工程に賦されることになる。ＰＥＴの単層から成るＰＥＴボトルにおいては、上述した粉砕及び洗浄で、ＰＥＴボトルに付着した、油分や土砂或いは金属等の異物をほぼ完全に除去することは可能であるが、多層ＰＥＴボトルの場合には、積層されたＰＥＴ以外の樹脂をＰＥＴと分離し、除去することが困難である。
このように、リサイクルＰＥＴに、多層ＰＥＴボトルから製造されたＰＥＴ以外の樹脂が含有されてしまうと、このリサイクルＰＥＴ材を使用した製品が黄色味を帯びる等、品質が低下するという問題がある。
このように、リサイクルＰＥＴに、多層ＰＥＴボトルから製造されたＰＥＴ以外の樹脂が含有されてしまうと、このリサイクルＰＥＴ材を使用した製品が黄色味を帯びる等、品質が低下するという問題がある。
従って本発明の目的は、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層を有する多層ＰＥＴボトルからリサイクル工程に供するためのＰＥＴフレークを製造するに際して、ＰＥＴ以外の樹脂を効率よく除去可能なＰＥＴフレークの製造方法を提供することである。
本発明によれば、ポリエチレンテレフタレートから成る層及び該ポリエチレンテレフタレートとは熱膨張係数の異なる樹脂を含む層を有する多層ポリエステルボトルを、リサイクル工程に供するためのポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法であって、少なくとも前記多層ポリエステルボトルの粉砕工程、該粉砕物の加熱工程及びポリエチレンテレフタレートフレークの選別工程から成ることを特徴とするポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法が提供される。
本発明のポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法においては、
１．前記加熱工程において、粉砕物を８０〜２５０℃の温度で加熱すること、
２．前記粉砕工程後に、前記粉砕物からの異物分離除去工程、粉砕物の洗浄工程、洗浄後の脱水工程を有し、粉砕工程後、または粉砕工程より後の何れかの工程後に粉砕物の加熱を行う、加熱工程を有し、加熱工程よりも後の工程に少なくとも１つの選別工程を有すること、
３．前記粉砕工程直後の粉砕物の温度が５０℃以下であること、
４．前記粉砕工程を水分の存在下で行うこと、
５．前記ポリエチレンテレフタレートとは熱膨張係数の異なる樹脂が、ポリアミド樹脂であること、
が好適である。
１．前記加熱工程において、粉砕物を８０〜２５０℃の温度で加熱すること、
２．前記粉砕工程後に、前記粉砕物からの異物分離除去工程、粉砕物の洗浄工程、洗浄後の脱水工程を有し、粉砕工程後、または粉砕工程より後の何れかの工程後に粉砕物の加熱を行う、加熱工程を有し、加熱工程よりも後の工程に少なくとも１つの選別工程を有すること、
３．前記粉砕工程直後の粉砕物の温度が５０℃以下であること、
４．前記粉砕工程を水分の存在下で行うこと、
５．前記ポリエチレンテレフタレートとは熱膨張係数の異なる樹脂が、ポリアミド樹脂であること、
が好適である。
本発明のＰＥＴフレークの製造方法によれば、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層を有する多層ＰＥＴボトルにおいて、ＰＥＴから成る層及びＰＥＴ以外の樹脂を含む層を効率よく剥離することができることから、ＰＥＴ以外の樹脂を効率よく除去することができる。このため、本発明方法により得られたリサイクルＰＥＴ材は、単層ＰＥＴボトルからのリサイクル材と同様の透明性を発現することができ、リサイクルＰＥＴ材を使用した製品の黄変を有効に抑制することができる。
また本発明により製造されたＰＥＴフレークは、ケミカルリサイクルは勿論、メカニカルリサイクルにも使用することができる。
更に本発明においては、従来のＰＥＴフレークの製造工程の所定の段階に加熱工程を加えることで効率よく多層ＰＥＴボトルの層間剥離を促進することが可能になり、既存のＰＥＴフレーク製造システムを利用することもできる。
また本発明により製造されたＰＥＴフレークは、ケミカルリサイクルは勿論、メカニカルリサイクルにも使用することができる。
更に本発明においては、従来のＰＥＴフレークの製造工程の所定の段階に加熱工程を加えることで効率よく多層ＰＥＴボトルの層間剥離を促進することが可能になり、既存のＰＥＴフレーク製造システムを利用することもできる。
本発明のＰＥＴフレークの製造方法においては、ＰＥＴから成る層及びＰＥＴとは熱膨張係数の異なる樹脂を含む層を有する多層ＰＥＴボトルを原料ボトルとして使用することが第一の重要な特徴であり、多層ＰＥＴボトルの粉砕物を加熱して、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層を剥離させることが第二の重要な特徴である。
本発明においては、前述したとおり、市場に出回り、リサイクルのために回収されるＰＥＴボトルが多層ＰＥＴボトルを含有し、この多層ＰＥＴボトルのＰＥＴ樹脂以外の樹脂がＰＥＴの熱膨張係数と相違する点に着目し、粉砕工程により粉砕された多層ＰＥＴボトルの粉砕物を加熱することにより、多層ＰＥＴボトルの粉砕物においてＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の界面に熱膨張係数の相違による歪を生じさせることにより、層間が剥離し、ＰＥＴとＰＥＴ以外の樹脂を分離することが可能になる。
本発明においては、前述したとおり、市場に出回り、リサイクルのために回収されるＰＥＴボトルが多層ＰＥＴボトルを含有し、この多層ＰＥＴボトルのＰＥＴ樹脂以外の樹脂がＰＥＴの熱膨張係数と相違する点に着目し、粉砕工程により粉砕された多層ＰＥＴボトルの粉砕物を加熱することにより、多層ＰＥＴボトルの粉砕物においてＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の界面に熱膨張係数の相違による歪を生じさせることにより、層間が剥離し、ＰＥＴとＰＥＴ以外の樹脂を分離することが可能になる。
（対象となる多層ＰＥＴボトル）
本発明のＰＥＴフレークの製造方法に適用可能な多層ＰＥＴボトルは、ＰＥＴから成る層と、ＰＥＴとは熱膨張係数（ＡＳＴＭ Ｄ ６９６に準拠）の異なる樹脂を含む層を有するものであり、使用されているＰＥＴと熱膨張係数が異なる限り、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層が一層であってもよいし、複数の層であってもよい。またＰＥＴ以外の樹脂は複数種であってもよい。
尚、多層ＰＥＴボトルにおいて、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の胴部における各層の厚み比は、１：４〜１：１２の範囲にあることが、後述するように、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層を容易に除去する上で望ましい。
また本発明の製造方法においては、このような多層ＰＥＴボトルと共に、単層ＰＥＴボトルが一緒に製造工程に供給されてもいいことは言うまでもない。
本発明のＰＥＴフレークの製造方法に適用可能な多層ＰＥＴボトルは、ＰＥＴから成る層と、ＰＥＴとは熱膨張係数（ＡＳＴＭ Ｄ ６９６に準拠）の異なる樹脂を含む層を有するものであり、使用されているＰＥＴと熱膨張係数が異なる限り、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層が一層であってもよいし、複数の層であってもよい。またＰＥＴ以外の樹脂は複数種であってもよい。
尚、多層ＰＥＴボトルにおいて、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の胴部における各層の厚み比は、１：４〜１：１２の範囲にあることが、後述するように、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層を容易に除去する上で望ましい。
また本発明の製造方法においては、このような多層ＰＥＴボトルと共に、単層ＰＥＴボトルが一緒に製造工程に供給されてもいいことは言うまでもない。
本発明において、ＰＥＴは、芳香族カルボン酸成分の５０モル％以上がテレフタル酸成分から成り、且つ脂肪族ジオールを主体とするアルコール成分の５０％以上がエチレングリコール成分から成るエチレンテレフタレート単位を主体とするポリエステル樹脂から成るものを意味し、ホモＰＥＴのみならず共重合ポリエステルであってもよく、或いはこれらの２種以上のブレンド物であってもよい。
テレフタル酸成分以外のカルボン酸成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸、ビフェニル−４，４’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−４，４’−ジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等を挙げることができる。
一方、エチレングリコール以外のアルコール成分としては、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−へキシレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビタン等のアルコール成分を挙げることができる。
尚、一般にＰＥＴボトルに使用されているＰＥＴは、共重合ＰＥＴを含めて成形方法によるが、熱膨張係数は、ガラス転移点（約８０℃）未満において約１７（１０−５／Ｋ）、ガラス転移点（約８０℃）を超えると大きくなり、約３９（１０−５／Ｋ）である。
テレフタル酸成分以外のカルボン酸成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸、ビフェニル−４，４’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−４，４’−ジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等を挙げることができる。
一方、エチレングリコール以外のアルコール成分としては、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−へキシレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビタン等のアルコール成分を挙げることができる。
尚、一般にＰＥＴボトルに使用されているＰＥＴは、共重合ＰＥＴを含めて成形方法によるが、熱膨張係数は、ガラス転移点（約８０℃）未満において約１７（１０−５／Ｋ）、ガラス転移点（約８０℃）を超えると大きくなり、約３９（１０−５／Ｋ）である。
ＰＥＴ以外の樹脂としては、一般に多層ＰＥＴボトルには、炭酸ガスバリア性、水蒸気バリア性、酸素バリア性等を有するバリア性樹脂が用いられており、これに限定されないが、具体的には、バリア性樹脂のポリメタキシリレンアジパミド、ポリメタキシリレンセバカミド等のキシリレン基含有ポリアミド樹脂（熱膨張係数：５．９〜１０（１０−５／Ｋ））、熱膨張係数が小さいエチレンビニルアルコール共重合体等や、水蒸気バリア性樹脂の環状オレフィン系樹脂等を挙げることができる。また、従来より容器の材料として用いられているポリエチレン（熱膨張係数：１１〜２０（１０−５／Ｋ）））、ポリプロピレン（熱膨張係数：５．８〜１０．２（１０−５／Ｋ））等を挙げることもできる。
本発明においては、ＰＥＴ以外の樹脂は、使用されているＰＥＴとの熱膨張係数の差があれば良いが、加熱温度において２０（１０−５／Ｋ）以上であることが特に好適である。これによりＰＥＴ層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層を容易に剥離することができ、加熱温度を過度に上昇させる必要がなく、熱効率よくＰＥＴとＰＥＴ以外の樹脂を分離することが可能になる。
尚、一般にＰＥＴボトルは、上記ＰＥＴから成るプリフォームを二軸延伸ブロー成形して成るボトルを意味するが、本発明においては、ＰＥＴを主成分とする限り、ボトル形状に限定されず、圧空成形等によるカップやトレイ等であっても有効にＰＥＴのみから成るフレークを製造することができる。
本発明においては、ＰＥＴ以外の樹脂は、使用されているＰＥＴとの熱膨張係数の差があれば良いが、加熱温度において２０（１０−５／Ｋ）以上であることが特に好適である。これによりＰＥＴ層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層を容易に剥離することができ、加熱温度を過度に上昇させる必要がなく、熱効率よくＰＥＴとＰＥＴ以外の樹脂を分離することが可能になる。
尚、一般にＰＥＴボトルは、上記ＰＥＴから成るプリフォームを二軸延伸ブロー成形して成るボトルを意味するが、本発明においては、ＰＥＴを主成分とする限り、ボトル形状に限定されず、圧空成形等によるカップやトレイ等であっても有効にＰＥＴのみから成るフレークを製造することができる。
（製造工程）
本発明のＰＥＴフレークの製造方法は、ＰＥＴボトルの粉砕工程、加熱工程及び選別工程を少なくとも有していることが必要であり、選別工程としては、磁選別工程、アルミニウム選別工程、風力選別工程、比重分離工程等の工程を挙げることができ、この選別工程で異物の選別と除去を行う。また、これに限定されないが、図１及び図２に示した工程順序で行うことが望ましい。
本発明のＰＥＴフレークの製造方法は、ＰＥＴボトルの粉砕工程、加熱工程及び選別工程を少なくとも有していることが必要であり、選別工程としては、磁選別工程、アルミニウム選別工程、風力選別工程、比重分離工程等の工程を挙げることができ、この選別工程で異物の選別と除去を行う。また、これに限定されないが、図１及び図２に示した工程順序で行うことが望ましい。
図１は、本発明のＰＥＴフレークの製造工程の一例を示すフローチャートであり、この製造方法においては、振動篩による異物分離・除去工程、磁選別工程、アルミ選別工程、乾式粉砕工程、スラッジ分離工程、加熱工程、風力選別工程、比重分離工程、洗浄工程、脱水工程から成っている。
また図２は、本発明のＰＥＴフレークの製造工程の他の一例を示すフローチャートであり、この製造方法においては、振動篩による異物分離・除去工程、磁選別工程、アルミ選別工程、湿式粉砕工程、スラッジ分離工程、加熱工程、比重分離工程、洗浄工程、脱水工程、風力選別・除去工程から成っている。
また図２は、本発明のＰＥＴフレークの製造工程の他の一例を示すフローチャートであり、この製造方法においては、振動篩による異物分離・除去工程、磁選別工程、アルミ選別工程、湿式粉砕工程、スラッジ分離工程、加熱工程、比重分離工程、洗浄工程、脱水工程、風力選別・除去工程から成っている。
自治体等によって回収されたＰＥＴボトルは、単層ＰＥＴボトルの他、多層ＰＥＴボトルも含まれている。これらのＰＥＴボトルは、最初に振動篩にかけられ、ＰＥＴボトルに紛れて一緒に回収されたキャップ、土砂、或いはガラス等の比較的大きな異物が除去される。次いで、磁選別工程及びアルミ選別工程で鉄やアルミニウム等の金属を金属種に応じて選別し、これを除去することにより、粉砕機に導入可能な状態のＰＥＴボトルとする。
次いで粉砕機でＰＥＴボトルを粉砕し、最も大きい部分の長さが、５〜２０ｍｍ程度の大きさのフレークになるまで粉砕する。粉砕工程においては、図１に示すように、粉砕機の中に水分を供給することなく粉砕する乾式粉砕によりＰＥＴボトルを粉砕することもできるし、図２に示すように、水分の存在下でＰＥＴボトルの粉砕を行う湿式粉砕によりＰＥＴボトルを粉砕することもできる。
粉砕機内に水分が存在する湿式粉砕においては、粉砕時の温度上昇を抑制して樹脂の融着を防止できると共に、粉砕機への噛み込み等を防止することができるが、乾式粉砕による場合でも、粉砕機の回転速度やＰＥＴボトルの導入量を制御して、粉砕機内の温度をＰＥＴのＴｇ以下の温度に維持しながら粉砕することにより、樹脂の融着などを防止することができる。
粉砕機内に水分が存在する湿式粉砕においては、粉砕時の温度上昇を抑制して樹脂の融着を防止できると共に、粉砕機への噛み込み等を防止することができるが、乾式粉砕による場合でも、粉砕機の回転速度やＰＥＴボトルの導入量を制御して、粉砕機内の温度をＰＥＴのＴｇ以下の温度に維持しながら粉砕することにより、樹脂の融着などを防止することができる。
その後、粉砕工程で発生したスラッジ（土砂やＰＥＴ粉塵）を異物分離工程であるスラッジ分離工程で分離除去して、フレーク化されたＰＥＴ及びＰＥＴ以外の樹脂（以下、単に「ＰＥＴ等フレーク」という）のみを加熱工程に導入する。加熱工程において、乾式粉砕あるいは湿式粉砕により粉砕されたＰＥＴ等フレークは、８０〜２５０℃の温度に設定した乾燥器等の加熱機内で加熱する。また、乾式粉砕により粉砕されたＰＥＴ等フレークは、１２０〜２５０℃の温度に設定した乾燥機内で加熱することがより望ましい。加熱工程の加熱時間は、加熱温度によって最適時間があるが、加熱温度１４０〜２５０℃で、１〜８分間加熱することが好ましい。
加熱された多層フレークは熱膨張係数の相違から、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の界面で歪が生じることから、これらの層間が剥離し、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層が部分的或いはほぼ完全に剥離したＰＥＴフレークとなる。
湿式粉砕により粉砕されたＰＥＴ等フレークでは、特にＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の層間に水分が入り込み、加熱することにより水分が膨張し、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の剥離を促進する。一方、乾式粉砕により粉砕されたＰＥＴ等フレークでは、より高い加熱温度の方が、熱膨張の影響がでて剥離が促進される。しかし、加熱温度が２５０℃よりも高いと、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層との融着が起きてしまい剥離されず、８０℃より低いと、熱膨張係数の相違が小さく剥離が促進されない。
尚、乾式粉砕及び湿式粉砕の方法においても加熱工程を経たＰＥＴフレーク等の温度は５０℃以下であることが好ましい。上記温度よりもＰＥＴフレーク等の温度が高いと粉砕時のフレークの融着、装置へのＰＥＴボトルの噛み込み、及び装置への過負荷のおそれがあり、リサイクルＰＥＴ材の品質の低下、生産効率の低下のおそれがある。
加熱された多層フレークは熱膨張係数の相違から、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の界面で歪が生じることから、これらの層間が剥離し、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層が部分的或いはほぼ完全に剥離したＰＥＴフレークとなる。
湿式粉砕により粉砕されたＰＥＴ等フレークでは、特にＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の層間に水分が入り込み、加熱することにより水分が膨張し、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層の剥離を促進する。一方、乾式粉砕により粉砕されたＰＥＴ等フレークでは、より高い加熱温度の方が、熱膨張の影響がでて剥離が促進される。しかし、加熱温度が２５０℃よりも高いと、ＰＥＴから成る層とＰＥＴ以外の樹脂を含む層との融着が起きてしまい剥離されず、８０℃より低いと、熱膨張係数の相違が小さく剥離が促進されない。
尚、乾式粉砕及び湿式粉砕の方法においても加熱工程を経たＰＥＴフレーク等の温度は５０℃以下であることが好ましい。上記温度よりもＰＥＴフレーク等の温度が高いと粉砕時のフレークの融着、装置へのＰＥＴボトルの噛み込み、及び装置への過負荷のおそれがあり、リサイクルＰＥＴ材の品質の低下、生産効率の低下のおそれがある。
加熱工程後に、図１に示す乾式粉砕による場合は、フレークが濡れていないことから、風力選別工程にＰＥＴフレークを導入する。多層フレークから剥離したＰＥＴ以外の樹脂から成るフレークは、前述したとおり、多層ＰＥＴボトルにおいては一般に、ＰＥＴ以外の樹脂を含む層はＰＥＴ層よりも薄肉であることから、ＰＥＴ以外の樹脂から成るフレークはＰＥＴフレークよりも薄く軽量であり、このため風圧でＰＥＴフレークから選別可能であり、ラベルや粉塵と共に風圧で選別・除去される。
次いで、図１及び図２の乾式粉砕及び湿式粉砕による場合のいずれの製造工程においても、ＰＥＴフレークとＰＥＴから成る層と剥離されたＰＥＴ以外のフレーク、或いはキャップやラベル等を構成するプラスチックや紙などの比重差を利用して、比重分離を行う。一般にＰＥＴの比重は１．３８〜１．３９程度であり、ＰＥＴ以外の樹脂、例えばラベル、キャップ等を構成するポリエチレン、ポリプロピレン等の比重は１未満であることから、比重差により浮遊する異物或いは沈殿する異物を除去する。比重分離に使用する液体としては、水（比重１）等を使用することができる。
次いで行う、洗浄工程においては、ＰＥＴ等フレークを洗浄し、スラッジとして分離できなかったＰＥＴ等フレークに付着したラベルや粉塵を更に除去すると共に、加熱工程により、部分的に層間剥離が生じている場合には、更に剥離を進行させてＰＥＴから成るフレークとＰＥＴ以外の樹脂から成るフレークを分離させることが可能になる。この洗浄工程においては、部分的に層間剥離を生じたフレーク状のＰＥＴの剥離を進行させると共に、ＰＥＴフレークに付着したラベル等を除去するという観点からＰＥＴフレークに水圧を付加可能な高圧シャワー等によって行うことが望ましい。
洗浄水を脱水した後、図１に示す乾式粉砕による場合では、目的物であるＰＥＴフレークが製造される。また湿式粉砕による場合には、脱水後、風力選別工程で、今までの工程で除去できなかったＰＥＴ以外の樹脂から成るフレークや、ラベルや粉塵等を除去することによって、目的物であるＰＥＴフレークが製造される。
これらのＰＥＴフレークはＰＥＴ以外の異物、特に多層ＰＥＴボトルに含有されていたＰＥＴ以外の樹脂が除去されており、フレークの最長部分の長さが５〜２０ｍｍの範囲にあるＰＥＴフレークが効率よく製造されている。
洗浄水を脱水した後、図１に示す乾式粉砕による場合では、目的物であるＰＥＴフレークが製造される。また湿式粉砕による場合には、脱水後、風力選別工程で、今までの工程で除去できなかったＰＥＴ以外の樹脂から成るフレークや、ラベルや粉塵等を除去することによって、目的物であるＰＥＴフレークが製造される。
これらのＰＥＴフレークはＰＥＴ以外の異物、特に多層ＰＥＴボトルに含有されていたＰＥＴ以外の樹脂が除去されており、フレークの最長部分の長さが５〜２０ｍｍの範囲にあるＰＥＴフレークが効率よく製造されている。
図１及び図２に示した製造工程においては、加熱工程は、粉砕工程の後に設けられており、このように製造工程の初期に加熱工程を設けることにより、部分的に剥離を生じた多層フレークが多い場合等には、その後の洗浄工程や風力選別工程等に賦されることによって、ＰＥＴフレークとＰＥＴ樹脂以外のフレークに完全に分離させる機会が増えることから望ましいと考えられるが、加熱工程の温度条件等によっては、これに限定されない。
例えば、図１に示した乾式粉砕による場合には、粉砕工程で、粉砕と同時に加熱することもできるが、加熱温度によってはＰＥＴが軟化し、樹脂の噛み込みを生じるおそれがあるので、加熱条件を制御する必要がある。また粉砕工程後から洗浄工程の前までの間、または同時に加熱工程を設けることもできる。
図２に示した湿式粉砕による場合には、粉砕工程後、最終選別工程である風力選別工程までの各工程間、または同時に加熱工程が設けられていればよい。
また図１及び図２に示した工程の順序は一例であり、その順序及び洗浄工程や風力選別工程の回数は限定されない。例えば、乾式粉砕後また洗浄工程における洗浄水を利用してラベル等の比重分離工程を行うこと等、種々の変更が可能である。
例えば、図１に示した乾式粉砕による場合には、粉砕工程で、粉砕と同時に加熱することもできるが、加熱温度によってはＰＥＴが軟化し、樹脂の噛み込みを生じるおそれがあるので、加熱条件を制御する必要がある。また粉砕工程後から洗浄工程の前までの間、または同時に加熱工程を設けることもできる。
図２に示した湿式粉砕による場合には、粉砕工程後、最終選別工程である風力選別工程までの各工程間、または同時に加熱工程が設けられていればよい。
また図１及び図２に示した工程の順序は一例であり、その順序及び洗浄工程や風力選別工程の回数は限定されない。例えば、乾式粉砕後また洗浄工程における洗浄水を利用してラベル等の比重分離工程を行うこと等、種々の変更が可能である。
本発明を次の実験例にて説明する。
各実施例、比較例にて使用した多層のＰＥＴボトル、測定方法は次のとおりである。
各実施例、比較例にて使用した多層のＰＥＴボトル、測定方法は次のとおりである。
＜ＰＥＴボトル＞
ＰＥＴボトルＡ：ＰＥＴ層／バリア材入り層／ＰＥＴ層
ＰＥＴボトルＢ：ＰＥＴ層／バリア材入り層／ＰＥＴ層／バリア材入り層／ＰＥＴ層
上記ＰＥＴボトルＡ，Ｂをそれぞれ、１．５ｍｍ角（正方形）のＰＥＴ片に切り出して
測定に用いた。
＜測定方法＞
（１）乾式粉砕様測定
切り出したＰＥＴ片をアルミシャーレに採取し、ＰＥＴ層とバリア材入り層が剥離していないＰＥＴ片１０枚を、各設定温度にて各設定時間加熱後、剥離を確認し、下記基準で評価した。
（２）湿式粉砕様測定
切り出したＰＥＴ片を水道水に１０時間浸漬させた後、ＰＥＴ層とバリア材入り層が剥離していないＰＥＴ片１０枚を、各設定温度にて各設定時間加熱後、剥離を確認し、下記基準で評価した。
１０枚全て全剥離：◎
１０枚が全剥離と部分剥離の混合：○
部分剥離５〜１０枚と剥離無し５〜０枚：△
部分剥離４〜０枚と剥離無し又は融着６〜１０枚：×
ＰＥＴボトルＡ：ＰＥＴ層／バリア材入り層／ＰＥＴ層
ＰＥＴボトルＢ：ＰＥＴ層／バリア材入り層／ＰＥＴ層／バリア材入り層／ＰＥＴ層
上記ＰＥＴボトルＡ，Ｂをそれぞれ、１．５ｍｍ角（正方形）のＰＥＴ片に切り出して
測定に用いた。
＜測定方法＞
（１）乾式粉砕様測定
切り出したＰＥＴ片をアルミシャーレに採取し、ＰＥＴ層とバリア材入り層が剥離していないＰＥＴ片１０枚を、各設定温度にて各設定時間加熱後、剥離を確認し、下記基準で評価した。
（２）湿式粉砕様測定
切り出したＰＥＴ片を水道水に１０時間浸漬させた後、ＰＥＴ層とバリア材入り層が剥離していないＰＥＴ片１０枚を、各設定温度にて各設定時間加熱後、剥離を確認し、下記基準で評価した。
１０枚全て全剥離：◎
１０枚が全剥離と部分剥離の混合：○
部分剥離５〜１０枚と剥離無し５〜０枚：△
部分剥離４〜０枚と剥離無し又は融着６〜１０枚：×
［実施例１〜１６、比較例１〜５］
ＰＥＴボトルＡ，Ｂから切り出したＰＥＴ片を、表１の各温度、各時間加熱して、剥離を確認し、評価結果を表１に示す。
［実施例１７〜３２、比較例６〜１０］
ＰＥＴボトルＡ，Ｂから切り出したＰＥＴ片を、１０時間水に浸漬させた後、表２の各温度、各時間加熱して、剥離を確認し、評価結果を表２に示す。
ＰＥＴボトルＡ，Ｂから切り出したＰＥＴ片を、表１の各温度、各時間加熱して、剥離を確認し、評価結果を表１に示す。
［実施例１７〜３２、比較例６〜１０］
ＰＥＴボトルＡ，Ｂから切り出したＰＥＴ片を、１０時間水に浸漬させた後、表２の各温度、各時間加熱して、剥離を確認し、評価結果を表２に示す。
表１に示すように、ＰＥＴボトルに水分を与えない場合では、８０〜２５０℃にて加熱することで、ＰＥＴ層とバリア材入り層の剥離が促進されることが確認できた。特に１２０〜２５０℃で加熱することで、より剥離が促進させることが確認できた。８０℃と低い温度では、１５分以上の加熱時間が好ましく、融点に近い２５０℃では８分以内の加熱時間が好ましいため、温度によって好ましい加熱時間があることも確認できた。特に１〜８分間の加熱では、１４０〜２５０℃で剥離の促進を確認できた。よって、水分を与えずＰＥＴボトルを粉砕する乾式粉砕では、加熱温度８０〜２５０℃、特に生産効率と剥離の促進の観点から、１４０〜２５０℃で、１〜８分間加熱することが好ましい。
また、表２に示すように、ＰＥＴ片に水分を与えた場合も、８０〜２５０℃で加熱することで、ＰＥＴ層とバリア材入り層の剥離が促進されることが確認できた。加熱時間は、水分を与えない場合と同様に、加熱温度によって好ましい加熱時間があり、加熱時間１〜８分間では、１４０〜２５０℃で剥離が促進されることも確認できた。
よって、水分を与えてＰＥＴボトルを粉砕する湿式粉砕では、加熱温度８０〜２５０℃で、特に生産効率と剥離の促進の観点から１４０〜２５０℃で、１〜８分間加熱することが好ましい。
また、表２に示すように、ＰＥＴ片に水分を与えた場合も、８０〜２５０℃で加熱することで、ＰＥＴ層とバリア材入り層の剥離が促進されることが確認できた。加熱時間は、水分を与えない場合と同様に、加熱温度によって好ましい加熱時間があり、加熱時間１〜８分間では、１４０〜２５０℃で剥離が促進されることも確認できた。
よって、水分を与えてＰＥＴボトルを粉砕する湿式粉砕では、加熱温度８０〜２５０℃で、特に生産効率と剥離の促進の観点から１４０〜２５０℃で、１〜８分間加熱することが好ましい。
本発明のＰＥＴフレークの製造方法においては、回収されたＰＥＴボトルに、多層ＰＥＴが混入していた場合であっても、ＰＥＴ以外の異物、特に多層ＰＥＴボトルに含有されていたＰＥＴ以外の樹脂を効率よく除去することが可能であり、ケミカルリサイクルは勿論、メカニカルリサイクルにも好適に使用することができる。
Claims (6)
- ポリエチレンテレフタレートから成る層及び該ポリエチレンテレフタレートとは熱膨張係数の異なる樹脂を含む層を有する多層ポリエステルボトルを、リサイクル工程に供するためのポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法であって、
少なくとも前記多層ポリエステルボトルの粉砕工程、該粉砕物の加熱工程及びポリエチレンテレフタレートフレークの選別工程から成ることを特徴とするポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法。 - 前記加熱工程において、粉砕物を８０〜２５０℃の温度で加熱する請求項１記載のポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法。
- 前記粉砕工程後に、前記粉砕物からの異物分離除去工程、粉砕物の洗浄工程、洗浄後の脱水工程を有し、粉砕工程後、または粉砕工程より後の何れかの工程の後に粉砕物の加熱を行う、加熱工程を有し、加熱工程より後の工程に、少なくとも１つの選別工程を有する請求項１又は２記載のポリエチレンテレフタレートの製造方法。
- 前記粉砕工程直後の粉砕物の温度が５０℃以下である請求項１〜３の何れかに記載のポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法。
- 前記粉砕工程を水分の存在下で行う請求項１〜４の何れかに記載のポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法。
- 前記ポリエチレンテレフタレートとは熱膨張係数の異なる樹脂が、ポリアミド樹脂である請求項１〜５の何れかに記載のポリエチレンテレフタレートフレークの製造方法。
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