JP2020176258A - 色素付きポリエステルおよび再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法 - Google Patents

色素付きポリエステルおよび再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ケミカルリサイクルで再生されるポリエステル製品の着色の程度を十分に低くすることができる色素付きポリエステル、およびかかる色素付きポリエステルを使用した再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の色素付きポリエステルは、ポリエステルと、前記ポリエステルを着色し、窒素原子を含有する発色団を有する色素とを含む。かかる色素付きポリエステルにおいて、前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフテレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリブチレンナフタレートを含み、前記色素付きポリエステルに含まれる前記窒素原子の量は、30ppm以下であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、色素付きポリエステルおよび再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法に関する。
ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート)は、その優れた特性により、繊維、フィルム、樹脂成形品等として広く用いられている。ところが、これらの製造工程で発生するポリエステル屑(繊維屑、フィルム屑、樹脂屑)、および使用済みペットボトルのような廃棄物の有効利用は、コスト面のみならず、環境面からも大きな課題となっている。これらの処理方法として、マテリアルリサイクル、サーマルリサイクル、ケミカルリサイクル等が検討および提案されている。
マテリアルリサイクルでは、使用済みペットボトルのようなポリエステル成形品の廃棄物に関しては、自治体を中心に回収され、積極的な再利用が実施されている。しかしながら、繊維屑に関しては、このリサイクル方法を適用することが極めて困難であり、再利用の実例は皆無である。
また、サーマルリサイクルでは、繊維屑を含むポリエステル廃棄物を燃料に転化し、燃焼熱を再利用可能であるという利点を有する。しかしながら、ポリエステルの発熱量は比較的低いので、燃焼熱を利用するためには、多量のポリエステル廃棄物を燃焼させざるを得ない。このため、ポリエステル原料の損失および二酸化炭素の発生という問題があり、省資源および環境保全の面から好ましくない。
これに対して、ケミカルリサイクルでは、ポリエステル廃棄物を原料モノマーに再生し、この再生された原料モノマーを、再度、重縮合反応させて、新たなポリエステルを製造する(例えば、特許文献1参照)。このため、再生に伴うポリエステルの品質低下が少なく、クローズドループのリサイクルとして優れている。しかしながら、ケミカルリサイクルにおいても樹脂屑、フィルム屑を対象としたものが大部分である。
ここで、ポリエステル繊維は、衣料用途の場合、通常、染料により着色されている。したがって、廃棄された繊維屑から原料モノマーを経て、再度、ポリエステルを再生するためには、染料を除去することが重要である。再生された原料モノマーに染料が多く混入すると、再生されたポリエステルが着色(特に、黄色化)することが知られている。
着色された繊維状ポリエステルから染料を除去した後、原料モノマーを経て、再度、再生ポリエステルを得るケミカルリサイクル手法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2には、加熱したモノエチレングリコールを染料の抽出溶剤として使用することが記載されている。
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献2に記載の方法では、モノエチレングリコールに対する染料の溶解度が小さいため、繊維状ポリエステルと加熱した多量のモノエチレングリコールとを繰り返し接触させなければ、十分な染料の抽出効果(除去効果)を得ることができないことが判明した。また、特許文献2に記載の方法では、染料を抽出する際に、モノエチレングリコールに繊維状ポリエステルが溶解して、その減少する質量(減量)が10〜15%にも至り、原料収率の面からも課題があることも判明した。
特許第5189266号 特開2005−330444号公報
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、ケミカルリサイクルで再生されるポリエステル製品の着色の程度を十分に低くすることができる色素付きポリエステル、およびかかる色素付きポリエステルを使用した再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法を提供することにある。
このような目的は、下記(1)〜(5)の本発明により達成される。
(1) ポリエステルと、前記ポリエステルを着色し、窒素原子を含有する発色団を有する色素とを含む、色素付きポリエステルであって、
前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフテレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリブチレンナフタレートを含み、
前記色素付きポリエステルに含まれる前記窒素原子の量は、30ppm以下であることを特徴とする色素付きポリエステル。
(2) 前記色素は、分散染料を含む上記(1)に記載の色素付きポリエステル。
(3) 前記ポリエステルは、前記ポリエチレンテレフテレートを65質量%以上含む上記(1)または(2)に記載の色素付きポリエステル。
(4) 上記(3)に記載の色素付きポリエステルに含まれる前記ポリエチレンテレフテレートを解重合させて、ビス−2−ヒドロキシエチルテレフタレートを得る工程と、
得られた前記ビス−2−ヒドロキシエチルテレフタレートを重縮合させて、再生ポリエチレンテレフテレートを得る工程とを有する再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法。
(5) 前記再生ポリエチレンテレフテレートのカラーb値は、8未満である上記(4)に記載の再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法。
本発明によれば、ケミカルリサイクルで再生されるポリエステル製品の着色の程度を十分に低くすることができる色素付きポリエステルを提供することができる。したがって、これまで殆どが焼却処理、埋立処理等されていた着色されたポリエステルを、ケミカルリサイクルプロセスの原料として再使用することができる。その結果、ポリエステルを再生ポリエステルとするクローズドループのリサイクルが可能となり、循環型社会の構築に寄与することができる。
以下、本発明の色素付きポリエステルおよび再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法の好適な実施形態について、詳細に説明する。
脱色ポリエステル(本発明の色素付きポリエステル)の製造方法は、例えば、色素により着色されたポリエステル(以下、「着色ポリエステル」とも記載する。)と、大気圧下での沸点が160℃以上であるグリコールエーテル系化合物を含有する脱色剤とを準備する工程と、脱色剤をポリエステルの融点以下の温度に加熱するとともに、着色ポリエステルに少なくとも1回接触させることにより、色素を除去して脱色されたポリエステル(以下、「脱色ポリエステル」とも記載する。)を得る工程とを有する。
本発明におけるポリエステルは、ポリエチレンテレフテレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)またはポリブチレンナフタレート(PBN)である。
本発明におけるポリエステルは、PETを主成分として含むことが好適である。かかるポリエステルは、綿、ナイロン(ポリアミド)のような他の素材を含んでもよく、表面改質等の目的のために使用される他のプラスチック成分を含んでもよい。
ポリエステルに含まれるPETの量は、特に限定されないが、65質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、85質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることが特に好ましい。なお、その上限値は100質量%である。このようなポリエステルが色素により着色された着色ポリエステルを脱色する場合に、上記製造方法を使用すると効果が高い。
ポリエステルの着色(染色)に用いられる色素は、染料と顔料とに大別される。
染料としては、例えば、分散染料、ナフトール染料、媒染染料、建染染料等が挙げられるが、分散染料であることが好ましい。この分散染料は、ポリエステルと分子間力によって結合するため、ポリエステルの着色に最適である。また、本発明者の検討によれば、分散染料を除去するのに本発明を使用すると効果が高いことが判っている。
かかる分散染料としては、例えば、C.I. Disperse Blackに分類される化合物、C.I. Disperse Blueに分類される化合物、C.I. Disperse Redに分類される化合物、C.I. Disperse Orangeに分類される化合物、C.I. Disperse Yellowに分類される化合物,C.I. Disperse Greenに分類される化合物、C.I. Disperse Violetに分類される化合物、C.I. Disperse Brownに分類される化合物等が挙げられる。
一方、顔料としては、例えば、C.I. Pigment Blackに分類される化合物、C.I. Pigment Blueに分類される化合物、C.I. Pigment Redに分類される化合物、C.I. Pigment Orangeに分類される化合物,C.I. Pigment Yellowに分類される化合物、C.I. Pigment Greenに分類される化合物、C.I. Pigment Violetに分類される化合物、C.I. Pigment Brownに分類される化合物等が挙げられる。
なお、本発明において、着色ポリエステルが脱色されるメカニズムは、明確ではないが、色素自体または色素が有する発色団が脱色剤に溶出(抽出)されて、ポリエステルから除去されることが要因であると考えられる。
したがって、例えば、窒素原子を含有する発色団を有する色素が着色に使用されている場合、脱色ポリエステルに含まれる窒素原子の量(残存量)を測定することで、脱色の程度を確認することができる。
具体的には、脱色ポリエステル(本発明の色素付きポリエステル)に含まれる窒素原子の量は、30ppm以下であることが好ましく、0.1〜20ppm程度であることがより好ましく、0.1〜10ppm程度であることがさらに好ましい。上記範囲の量で窒素原子を含む脱色ポリエステルであれば、ケミカルリサイクルで再生されるポリエステル製品の着色の程度が十分に低く(カラーb値で8未満に)なり高品質である。再生されるポリエステル製品の着色の程度をより低くする観点からは、脱色ポリエステルに含まれる窒素原子の量はできる限り少ない方が好ましい。ただし、若干量の窒素原子が脱色ポリエステルに残存することで、例えば、再生されたポリエステル製品であることを示すフットプリントマーク等として利用することができる。
脱色剤は、大気圧下での沸点が160℃以上であるグリコールエーテル系化合物を含有する。グリコールエーテル系化合物の大気圧下での沸点は、170〜330℃程度であることが好ましく、190〜310℃程度であることがより好ましく、210〜290℃程度であることがさらに好ましい。
このように沸点が比較的高い脱色剤を使用すれば、加圧することなく、脱色剤を十分に加熱することができるため、脱色すべき着色ポリエステルに高い温度を付与することができる。その結果、ポリエステルの鎖状分子の運動を促し、色素または発色団が離脱できるだけ十分な分子間の隙間を形成することができ、加熱された脱色剤(以下、「加熱脱色剤」とも記載する。)に溶出させ易くなる。
また、本発明の効果をより高める観点からは、加熱脱色剤に一旦溶出された色素または発色団が、再度、ポリエステルに取り込まれるのを防止し得ること、すなわち、脱色剤は、色素または発色団の溶解度が大きいことが好ましい。
また、脱色剤は、色素または発色団の溶解度が高いことのみならず、ポリエステルに対してダメージを与え難いことも好ましい。
ここで、グリコールエーテル系化合物としては、グリコールモノエーテル、グリコールジエーテルが挙げられるが、グリコールモノエーテルであることが好ましい。グリコールモノエーテルは、色素または発色団の溶解度が十分に高い。一方で、グリコールモノエーテルは、ポリエステルに対してダメージをより与え難く、よって脱色後のポリエステルの減量を好適に防止または抑制することができる。また、脱色前の形状(例えば、繊維形状)を維持したい場合には、その形状を維持することもできる。
また、グリコールエーテル系化合物は、その炭素原子数が5〜15であることが好ましく、6〜12であることがより好ましく、8〜10であることがさらに好ましい。かかる炭素原子数のグリコールエーテル系化合物を使用することにより、脱色剤による着色ポリエステルの脱色効果をより高めることができる。
グリコールエーテル系化合物の具体例としては、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点:321℃)、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点:261℃)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点:208℃)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:276℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:230℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:171℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:241℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:188℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点:194℃)、テトラエチレングリコールモノヘプチルエーテルのようなエチレングリコールモノ脂肪族エーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:237℃)、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:298℃)、プロピレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:243℃)のようなエチレングリコールモノ芳香族エーテル等が挙げられる。なお、これらの化合物は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
また、脱色剤は、グリコールエーテル系化合物に加えて、水、その他の有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトン、エチレングリコール(モノエチレングリコール)、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等が挙げられる。
ただし、脱色剤の大気圧下での好ましい沸点210〜290℃程度の範囲を維持するためには、脱色剤に含まれるグリコールエーテル系化合物の量は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。かかる量でグリコールエーテル系化合物を含む脱色剤を使用することにより、ポリエステルのダメージを防止または抑制しつつ、着色ポリエステルの脱色効果をより高めることができる。
なお、本発明者の検討によれば、グリコールエーテル系化合物以外の化合物(例えば、モノエチレングリコール、キシレン等)を単独で含有する脱色剤を使用した場合には、十分な脱色効果が得られないことが判明している。
また、モノエチレングリコールのような分子鎖の両末端に水酸基を有するグリコール系化合物を単独で含有する脱色剤を使用した場合には、ポリエステルのダメージが極めて大きくなることも判明している。
脱色の際には、脱色剤は、ポリエステルの融点以下の温度に加熱して、加熱脱色剤として使用することが好ましい。
脱色剤の加熱温度(加熱脱色剤の温度)は、特に限定されないが、160〜210℃程度であることが好ましく、170〜200℃程度であることがより好ましく、170〜195℃程度であることがさらに好ましい。かかる温度の加熱脱色剤を使用することにより、ポリエステルの鎖状分子の運動をより促進するとともに、色素または発色団の溶解度がより高まることで、脱色効果をより高めることができる。また、ポリエステルの減量をより確実に防止または抑制することもできる。
着色ポリエステルと加熱脱色剤との1回当たりの接触時間も、特に限定されないが、5〜30分間程度であることが好ましく、7.5〜25分間程度であることがより好ましく、10〜20分間程度であることがさらに好ましい。
着色ポリエステルと加熱脱色剤との接触回数は、色素の種類、量等に応じて適宜設定され、1〜7回であることが好ましく、1〜4回であることがより好ましく、2〜4回であることがさらに好ましい。なお、着色ポリエステルと加熱脱色剤との接触を複数回行う場合、2回目以降で使用する加熱脱色剤は、好ましくは新たな加熱脱色剤に変更される。
また、着色ポリエステルと加熱脱色剤との1回当たりの接触で、着色ポリエステル1質量部に対して接触させる加熱脱色剤の量は、1〜10質量部程度であることが好ましく、3〜7質量部程度であることがより好ましい。
以上のような条件で脱色操作を行うことにより、脱色剤による着色ポリエステルの脱色効果をさらに高めることができる。
着色ポリエステルと加熱脱色剤との接触は、回分式(バッチ式)、加熱脱色剤を連続的にポリエステルに通過させる連続式、またはこれらの組み合わせのいずれであってもよい。
さらに、着色ポリエステルと加熱脱色剤との接触は、処理槽内に着色ポリエステルと脱色剤とを投入した後、脱色剤を加熱することにより行ってもよい。
使用済みの脱色剤は、蒸発操作、蒸留操作等により精製して、再使用することが好ましい。一方、色素成分(色素または発色団)は、蒸発残渣、蒸留缶残として濃縮され、産業廃棄物として処理することが好ましい。
したがって、蒸発操作、蒸留操作等を行う際の消費エネルギーを考慮すると、脱色剤には蒸発潜熱が小さい化合物を選定することが有利である。上述したグリコールエーテル系化合物の蒸発潜熱は、大気圧条件下で267〜368kJ/kg(64〜88kcal/kg)と小さく、非常に経済的である。なお、ポリエステルの代表例であるPETの骨格構造を構成するエチレングリコール(モノエチレングリコール)の蒸発潜熱は、大気圧下で850kJ/kg(203kcal/kg)と約3倍であり、上述したグリコールエーテル系化合物の優位性は明らかである。
脱色ポリエステル(本発明の色素付きポリエステル)の表面に付着して残存する脱色剤を除去する方法としては、遠心分離法、乾燥法等を使用することができる他、PETの骨格構造を構成するエチレングリコールで洗浄する方法を使用することもできる。この場合、洗浄効果を高めるため、エチレングリコールを100〜120℃程度に加熱して使用することが好ましい。なお、使用後の脱色剤とエチレングリコールとは、それらの混合液から蒸留操作等で容易に分離して再使用することができる。
ポリエステルの形状としては、例えば、繊維状、フレーク状、粒子状、塊状等が挙げられるが、繊維状またはフレーク状(鱗片状)であることが好ましく、繊維状であることがより好ましい。着色された繊維状またはフレーク状のポリエステル(特に、繊維状のポリエステル、すなわちポリエステル繊維)であれば、加熱脱色剤との接触面積を増大させることができる。その結果、脱色剤による着色ポリエステルの脱色効果を高め易い。
また、着色されたポリエステル繊維は、裁断することなく衣料の形態であっても、裁断または破砕された薄片の形態であってもよいが、衣料の形態であることが好ましい。その嵩密度は、衣料の形態で0.10〜0.14g/cm(圧縮なし)、薄片の形態で0.08〜0.10g/cm(圧縮なし)である。すなわち、着色されたポリエステル繊維の嵩密度は、衣料の形態の方が薄片の形態より大きく維持される。
このため、加熱脱色剤を着色ポリエステル繊維に含浸させ易く、その使用量の増大を防止することができる。その結果、脱色剤の蒸発操作、蒸留操作等に要するエネルギー量を低減することができる。また、脱色後の裁断ポリエステル繊維(薄片)のハンドリング処理が煩雑になることも防止し得る。
以上、本発明の色素付きポリエステルおよび再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
例えば、本発明の再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法は、同様の効果が発揮される任意の工程と置換されてもよく、任意の目的の工程を追加するようにしてもよい。
また、本発明の色素付きポリエステルは、それぞれ同様の効果が発揮される任意の構成と置換されてもよく、任意の構成を追加するようにしてもよい。
以下、実施例により本発明の内容を更に具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
1.着色されたPET繊維(ポリエステル繊維)の衣料の脱色および再生PETの製造
(実施例1)
まず、裁断されていない黒色分散染料および青色分散染料により着色されたPET繊維の衣料(以下、「着色衣料」とも記載する。)を2着で合計450g(嵩密度:0.12g/cm、着色衣料に含まれる窒素原子の量:850ppm)を、5Lのフラスコに投入して、脱色剤としてのジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(炭素原子数:10)を温度180℃に加熱した加熱脱色剤2,970gを加えて、撹拌することなく10分間で、1回目の脱色操作を実施した。その後、金網で衣料(1回目の脱色操作後の衣料)と、染料を含む脱色剤とを固液分離した。
次に、1回目に使用した脱色剤が表面に付着したままの衣料を、再度、5Lのフラスコに投入して、温度180℃の新たな加熱脱色剤(ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル)2,970g加えて、撹拌することなく10分間で、2回目の脱色操作を実施した。その後、金網で衣料(2回目の脱色操作後の衣料)と、染料を含む脱色剤とを固液分離した。
次に、上記と同様の方法および条件で、3回目の脱色操作を実施し、金網で衣料(3回目の脱色操作後の衣料)と、染料を含む脱色剤とを固液分離し、3回目に使用した脱色剤が表面に付着したままの衣料を回収した。
次に、脱色された白色の衣料(以下、「脱色衣料」とも記載する。)を遠心分離機にかけて、表面に付着した3回目の脱色剤を分離し、乾燥脱色衣料を得た。なお、乾燥脱色衣料の減量(質量減少率)は4.8%でった。
また、乾燥脱色衣料に含まれる窒素原子の残存量は20ppmであった。
その後、乾燥脱色衣料400gを、以下に示すケミカルリサイクルプロセスに従って処理し、PETモノマーであるビス−2−ヒドロキシエチルテレフタレート(以下、「BHET」とも記載する。)を得た後、再生PETを製造した。
<解重合反応工程>
まず、乾燥脱色衣料400gを、予め195℃まで加熱したエチレングリコール(EG)2,245gと、解重合触媒としての水酸化ナトリウム1gとの混合物に仕込み、撹拌することなく、常圧で5.5時間反応させた。これにより、BHETを含む解重合溶液を得た。
<固形物濾過工程>
次に、解重合溶液を、目開き30メッシュの金網ストレーナーにより固形物を熱時濾過し、固形物濾過解重合溶液を得た。この固形物濾過工程では、主に、PET以外の素材(衣料に使用されているファスナー、綿成分、PET以外のプラスチック成分等)を除去した。
<解重合溶液濃縮工程>
次に、固形物濾過解重合溶液を薄膜蒸発機に送液し、ジャケット加熱熱媒温度140℃、蒸発機内圧力400Pa(3.0mmHg)の条件で過剰のEGを留去して、BHETを含む固形成分が濃縮された濃縮解重合溶液を得た。
<BHET蒸発精製工程>
次に、濃縮解重合溶液を短行程薄膜蒸発機(ドイツVTA社製)に送液し、ジャケット加熱熱媒温度190℃、蒸発機内圧力13Pa(0.1mmHg)の条件でBHETを蒸発留去させて、濃縮解重合溶液からBHETを回収した。なお、回収されたBHETに含まれる窒素原子の残存量は16ppmであった。
<BHET晶析工程>
次に、1重量部のBHETと4重量部の蒸留水とを、5Lのフラスコに投入し、液内温が80℃になるまで加熱してBHETを蒸留水に溶解させた後、自然放冷で液温を20℃まで降下させてBHETの結晶を析出させた。
<固液分離工程>
次に、ヌッチェ式固液分離機で析出したBHETの結晶と蒸留水とを固液分離して、蒸留水を含有する晶析湿潤BHETを得た。次いで、この晶析湿潤BHETを40℃の温度で低温乾燥して水分を除去し、晶析乾燥BHETを得た。最終的に得られた晶析乾燥BHETに含まれる窒素原子の残存量は6.5ppmであった。
次に、得られた晶析乾燥BHETを、常法に従って重縮合反応させてPET(再生PET)を得た。
(実施例2)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(炭素原子数:10)を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(実施例3)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(炭素原子数:10)を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(実施例4)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(炭素原子数:8)を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(比較例1)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、エチレングリコールモノブチルエーテル(炭素原子数:6)を使用し、脱色剤の加熱温度を170℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(実施例5)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテル(炭素原子数:12)を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(実施例6)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、テトラエチレングリコールモノヘプチルエーテル(炭素原子数:15)を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(実施例7)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、60質量部のエチレングリコールモノヘキシルエーテル(炭素原子数:8)と40質量部のジプロピレングリコールモノメチルエーテル(炭素原子数:8)とを含有する混合液を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(比較例2)
脱色剤の加熱温度を165℃とし、着色衣料と加熱脱色剤との接触時間を20分間とした以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(比較例3)
脱色剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルに代えて、モノエチレングリコール(炭素原子数:2)を使用した以外は、実施例1と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
(比較例4)
脱色剤の加熱温度を195℃とし、着色衣料と加熱脱色剤との接触時間を30分間とした以外は、比較例3と同様にして、晶析乾燥BHETおよび再生PETを得た。
2.測定
2−1.窒素原子の量の測定
着色衣料、脱色衣料および晶析乾燥BHETに含まれる窒素原子の量は、それぞれ微量全窒素分析装置(三菱ケミカルアナリテック社製、「TN―2100H」)で測定した。
2−2.カラーb値の測定
再生PETのカラーb値は、色差計(日本電色社製、「SE−7700」)で測定した。
以上の結果を、表1にまとめて示す。
Figure 2020176258
各実施例では、PETの減量を抑制しつつ、着色衣料の十分な脱色が可能であった。
また、各実施例で得られた再生PETのカラーb値は、市販品と同等または市販品に近い値であった。さらに、各実施例で得られた再生PETは、極限粘度(IV)、DEG含有量、カルボキシル末端基、融点等の検査項目においても、市販品と遜色ない値であった。
これに対して、各比較例では、PETの減量が激しく、かつ着色衣料の脱色効果も十分に得られなかった。
また、上記実施例と同様にして着色フレークの脱色を行うと、上記と同様の結果が得られる。
さらに、エチレングリコールモノ脂肪族エーテルに代えて、エチレングリコールモノ芳香族エーテルを使用し、上記実施例と同様にして着色衣料の脱色を行うと、上記と同様の結果が得られる。
3.着色されたPETボトルフレーク(ポリエステルフレーク)の脱色および再生PETの製造
8〜10mm角に破砕された顔料により着色されたPETボトルフレーク(以下、「着色フレーク」とも記載する。)450g(嵩密度:0.28g/cm、着色フレークに含まれる窒素原子の量:420ppm)を、5Lのフラスコに投入して、脱色剤としてのジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(炭素原子数:10)を温度195℃に加熱した加熱脱色剤2,970gを加えて、撹拌することなく15分間で、1回目の脱色操作を実施した。その後、金網でフレーク(1回目の脱色操作後のフレーク)と、顔料を含む脱色剤とを固液分離した。
次に、1回目に使用した脱色剤が表面に付着したままのフレークを、再度、5Lのフラスコに投入して、温度195℃の新たな加熱脱色剤(ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル)2,970g加えて、撹拌することなく15分間で、2回目の脱色操作を実施した。その後、金網でフレーク(2回目の脱色操作後のフレーク)と、顔料を含む脱色剤とを固液分離した。
次に、上記と同様の方法および条件で、3回目の脱色操作を実施し、金網でフレーク(3回目の脱色操作後のフレーク)と、顔料を含む脱色剤とを固液分離し、3回目に使用した脱色剤が表面に付着したままのフレークを回収した。
次に、脱色されたフレーク(以下、「脱色フレーク」とも記載する。)を遠心分離機にかけて、表面に付着した3回目の脱色剤を分離し、乾燥脱色フレークを得た。なお、乾燥脱色フレークの減量(質量減少率)は7.8%でった。
また、乾燥脱色フレークに含まれる窒素原子の残存量は16ppmであった。
その後、乾燥脱色フレーク400gを、実施例1と同様のケミカルリサイクルプロセスに従って処理し、BHETを得た後、再生PETを製造した。
なお、上記「2.測定」の項目で示したのと同様の方法で、着色フレーク、脱色フレークおよび晶析乾燥BHETに含まれる窒素原子の量、ならびに再生PETのカラーb値を測定した。その結果、晶析乾燥BHETに含まれる窒素原子の残存量は5.1ppmであった。また、晶析乾燥BHETを常法に従って重縮合反応させて得られたPET(再生PET)のカラーb値は、4.5であり、極限粘度(IV)、DEG含有量、カルボキシル末端基、融点等の検査項目においても、市販品と遜色ない値であった。
本発明により、ケミカルリサイクルで再生されるポリエステル製品の着色の程度を十分に低くすることができる色素付きポリエステルを提供することができる、また、ケミカルリサイクル手法との併用によりこれまで焼却、埋立されていた着色ポリエステルを、再度、高品質のポリエステル製品にリサイクルすることができる。これは、省資源、環境保全の点から非常に有意義である。

Claims (5)

  1. ポリエステルと、前記ポリエステルを着色し、窒素原子を含有する発色団を有する色素とを含む、色素付きポリエステルであって、
    前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフテレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリブチレンナフタレートを含み、
    前記色素付きポリエステルに含まれる前記窒素原子の量は、30ppm以下であることを特徴とする色素付きポリエステル。
  2. 前記色素は、分散染料を含む請求項1に記載の色素付きポリエステル。
  3. 前記ポリエステルは、前記ポリエチレンテレフテレートを65質量%以上含む請求項1又は2に記載の色素付きポリエステル。
  4. 請求項3に記載の色素付きポリエステルに含まれる前記ポリエチレンテレフテレートを解重合させて、ビス−2−ヒドロキシエチルテレフタレートを得る工程と、
    得られた前記ビス−2−ヒドロキシエチルテレフタレートを重縮合させて、再生ポリエチレンテレフテレートを得る工程とを有する再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法。
  5. 前記再生ポリエチレンテレフテレートのカラーb値は、8未満である請求項4に記載の再生ポリエチレンテレフテレートの製造方法。
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