JP4326129B2 - 回収ポリエステル容器の再生設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回収したポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）製の容器を再生する設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、不要となった飲料用のペットボトル等を再利用するには、例えば、ペットボトルを粉砕した後、一旦加熱溶融し、ペレット状にしたものを原料として用いていた。当該ペレットは、ペットボトルを粉砕したものを一旦溶融し、押出し機で伸ばしつつ所定の長さにカットして製造される。このようなペレットは、例えば、円柱状あるいは楕円状、球状を呈しており、乾燥や加熱に際してのハンドリングが比較的容易である。
よって、ポリエステル容器をリサイクルして再びペットボトル等を製造しようとする場合には、上記のごとく再生して製品化されたペレットを購入し、再度溶融して任意のポリエステル容器等を製造することが多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のごとく、回収したポリエステル容器等を再利用する場合には、ポリエステル容器を粉砕・洗浄する際等にポリエステル容器に水分が付着することが多い。このような水分が付着していると、再びペレットを製造すべく前記粉砕したものを加熱すると、溶融したポリエステルと前記水分とが反応して加水分解を生じさせるという不都合が生じる。このような加水分解が生じると、製造したペレットのＩＶ値が不十分なものとなる。
ここでＩＶ値とは、一般に固有粘度と呼ばれる数値であり、粘度によってポリエステルの重合度を間接的に表示する値である。即ち、固有粘度と分子量とが直接比例関係にあることが見い出されているので、一般的にＩＶ値を分子量（重合度）を表す基準として用いている。ＩＶ値が大きいほど重合度が高いことを意味する。
ペレットのＩＶ値が低いと、当該材料を用いて製造した容器等もＩＶ値が低いものとなり、特に、炭酸飲料水などを収納するペットボトルとしては強度が不足するなど、再生用ポリエステル材料を用いて形成したリサイクル品が十分な製品品質を有しないものとなる場合があった。
【０００４】
また、ポリエステル材料のＩＶ値を高めるべくポリエステル材料を加熱する際には、未結晶のポリエステル材料が残存している場合に、材料の表面の粘性が増加し、ポリエステル材料どうしが非常に付着し易い状態となる場合がある。ただし、高温状態がある程度維持されて結晶化が終了すれば付着し易い傾向は減少する。しかしながら、例えば、重合初期の段階でペレット状のポリエステル材料どうしが付着してしまうと、その後の固相重合反応に際して個々のポリエステル材料の表面積が変動して加熱程度が異なることとなり、得られたペレット製品のＩＶ値が均一とならない不都合が生じていた。
【０００５】
さらに、回収したペットボトル等からペレット状の再生用ポリエステル材料を得ようとすると、必ず、上記のごとく回収したポリエステル材料を粉砕して溶融する必要があるが、特に、溶融工程を経なければならないとすれば、当該溶融作業そのものが手間となるばかりでなく、溶融のための設備が必要となるなど、回収したポリエステル容器を必ずしも効率的に再生しているとはいえなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、十分な重合度を有する再生用ポリエステル材料を効率的に提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔構成１〕
本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備は、請求項１に示すごとく、回収したポリエステル容器を再利用すべく、前記ポリエステル容器を粉砕して得たフレーク状のポリエステル材料を乾燥させる乾燥手段と、前記ポリエステル材料を重合温度にまで高める加熱手段と、前記重合温度に高めたポリエステル材料を固相重合させる重合反応手段とを有し、前記乾燥手段と前記加熱手段とを一体的に構成すると共に、前記乾燥手段の温度を前記加熱手段の温度よりも低く維持しつつ、前記乾燥手段の温度と前記加熱手段の温度とを独立に調節可能に構成し、前記乾燥手段および前記加熱手段が、横方向に延出した回転軸を有する撹拌手段を備えると共に、前記ポリエステル材料の搬送方向を前記回転軸の延出方向に沿わせて構成してある回収ポリエステル容器の再生設備であって、前記攪拌手段が、熱媒流通路を内部に形成した第１攪拌手段と第２攪拌手段とを有し、前記第１攪拌手段と前記第２攪拌手段とを前記乾燥手段と前記加熱手段とに各別に備え、前記第１攪拌手段と前記第２攪拌手段との間に、前記乾燥手段の内部の温度と前記加熱手段の内部の温度との影響を受けて、双方の中間の温度に到達可能な中間攪拌手段を備えた回収ポリエステル容器の再生設備。点に特徴を有する。
〔作用効果〕
本構成のごとく、乾燥手段と、加熱手段と、重合反応手段とを設けておけば、例えば、ポリエステル材料を重合温度に加熱する際に、ポリエステル材料の温度を段階的に高めることが可能となる。よって、ポリエステルの材料が有する水分をまず確実に除去しておき、その後、重合温度に加熱することが可能となって、ＩＶ値が高く、かつ、ＩＶ値のバラつきが少ないポリエステル材料を得ることができる。
【０００８】
また、本構成では、フレーク状のポリエステル材料を用いるが、当該フレークは、例えば、回収したポリエステル容器を粉砕したものをそのまま使用するものである。よって、従来のごとくペレット化のための溶融工程が不要であるから、極めて効率的に再生用ポリエステル材料を得ることができる。
【０００９】
さらに、本構成の再生設備では、前記乾燥手段および前記加熱手段が、横方向に延出した回転軸を有する撹拌手段を備えると共に、前記ポリエステル材料の搬送方向を前記回転軸の延出方向に沿わせて構成してある。このように、撹拌装置の回転軸を横方向に延出させ、前記ポリエステル材料の搬送方向を前記回転軸の延出方向に沿わせた装置であれば、ポリエステル材料の堆積高さは、通常、低いものとなる。よって、堆積したポリエステル材料の下方の部分が荷重で締め固められるのを防止することができる。仮に、当該撹拌手段の上方に比較的高くポリエステル材料が堆積している場合でも、前記撹拌器によってポリエステル材料を撹拌するから、上記締め固めを解消することができる。
そして、前記乾燥手段について上記撹拌装置を備えていると、締め固めを防止して、キャリアガスの流れを良好に維持し、乾燥を確実に行うことができる。即ち、水分除去の効果を高めて重合温度への加熱を適切に行うことができるため、よりＩＶ値の高いポリエステル材料を得ることができる。
一方、前記加熱手段が上記撹拌装置を備えていると、重合温度近傍に加熱されたポリエステル材料どうしが付着するのを阻止するから、例えば、フレーク状のポリエステル材料の全てが略均一な条件で加熱されることとなる。この結果、ＩＶ値の揃ったポリエステル材料を得ることができる。
勿論、前記乾燥手段および前記加熱手段の双方ともを上記構成とすることで、ＩＶ値が高くかつ均一なポリエステル材料を得ることができる。
【００１０】
ポリエステル材料を固相重合する際には、当該材料に含まれている水分を確実に除去した状態で重合温度に昇温させる必要がある。重合温度に達した状態でポリエステル材料に水分が含まれていると、加水分解が生じてＩＶ値を高めることができないからである。そして、水分の除去は、重合温度に比べて低温であっても十分に可能である。
本構成の重合設備では、前記乾燥手段の温度と前記加熱手段の温度とを独立に調節可能に構成し、しかも、前記乾燥手段の温度を前記加熱手段の温度よりも低く維持してあるから、上記加水分解が生じるのを最大限に防止しつつ乾燥を行わせることができる。
また、双方の手段の温度調節は任意の温度に設定可能であるから、処理するポリエステル材料に適した最適の加熱条件を設定することができる。
さらに、前記乾燥手段と前記加熱手段とを一体的に構成してあるから、ポリエステル材料を前記乾燥手段と前記加熱手段との間で搬送する際の熱損失を最小に抑えることができ、熱効率に優れた設備を得ることができる。
この他に、前記乾燥手段と前記加熱手段とを一体的に構成することで、固相重合設備をコンパクトに構成することができる。
【００１１】
本構成のごとく、第１攪拌手段と第２攪拌手段とを備えることで、ポリエステル材料どうしの付着を防止して、ポリエステル材料どうしの隙間に対してキャリアガスを円滑に流通させることができ、水分を確実に除去することができる。
また、夫々の攪拌手段の内部に熱媒を流通可能な熱媒流通路を形成しておけば、ポリエステル材料の堆積層の内部からも加熱できるため、ポリエステル材料の加熱を促進させることができる。しかも、加熱容器内に存在するポリエステル材料全体の温度をより均一に保持することができる。
さらに、乾燥手段の内部の温度と加熱手段の内部の温度との影響を受けて、双方の中間の温度に到達可能な中間攪拌手段を設けておくことで、双方の手段の温度差を確実に維持することができ、夫々の手段での熱処理を適切に実行することができる。
【００１２】
〔構成２〕
本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備は、請求項２に記載したごとく、前記重合反応手段が、上部に前記ポリエステル材料の投入部を備えると共に、内部に貯留空間を形成した筒体を備え、当該筒体の下部に前記ポリエステル材料を搬出するテーブルフィーダーを備えていて、当該テーブルフィーダーが、前記ポリエステル材料を載置するテーブルと、前記ポリエステル材料を外周部に向かって押し出す押出部材とを備えており、これらテーブルと押出部材とを互いに相対回転させる回転駆動機構を備えて構成することができる。
〔作用効果〕
本構成のごとく、ポリエステル材料の投入部を上部に有する筒体を備え、この筒体内部の貯留空間をポリエステル材料が下方に搬送される構成とした場合に、前記筒体の下部に、互いに相対回転自在なテーブルと押出部材とを有するテーブルフィーダーを備えておけば、貯留空間の上方部から搬送されてきた偏平なフレーク状のポリエステル材料が、その下方において仮に締め固められようとしても、前記押出部材が前記ポリエステル材料を確実にテーブルの外に押し出すことができ、ポリエステル材料の排出を円滑に行うことができる。よって全てのポリエステル材料について、前記筒体の内部に保持される時間が一定となって、ＩＶ値の揃ったポリエステル材料を得ることができる。
【００１３】
〔構成３〕
本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備は、請求項３に記載したごとく、前記回転駆動機構に冷却機構を備えて構成することができる。
〔作用効果〕
前記回転駆動機構に冷却機構を備えておけば、前記回転駆動機構の過熱を防止して、回転駆動機構の熱ひずみ或いは焼き付けなどの不具合が発生するのを防止することができるため、前記テーブルと前記押出部材との相対回転が常に円滑に維持される。この結果、装置の連続運転が可能となり、固相重合工程を終了した直後の高温ポリエステル材料を連続的に排出することができる。即ち、ポリエステル材料の排出が一定の効率で行われ、個々のポリエステル材料が固相重合工程に維持される時間が均一化されて、ＩＶ値の揃った再生用ポリエステル材料を得ることができる。
【００１４】
〔構成４〕
本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備は、請求項４に記載したごとく、前記重合反応手段の内部に対して、その下方から上方に不活性ガスを供給するガス供給機構を備えており、当該ガス供給機構が、前記重合反応手段に係る下側部分の中央位置から前記重合反応手段の内部に不活性ガスを供給する第１供給口と、前記下側部分の周囲近傍の位置から前記重合反応塔の内部に不活性ガスを供給する第２供給口とを備えた点に特徴を有する。
〔作用効果〕
本構成のごとく、重合反応手段の内部に不活性ガスを供給するのに、重合反応手段の下側中央位置に第１供給口を設け、下側周囲に第２供給口を設けることで、重合反応手段の内部に均等に不活性ガスを供給することができる。本構成であれば、仮に、重合反応手段の形式が縦型であって、その内部の上方から下方にポリエステル材料を流動させるものであっても、また、攪拌機能を備えないような重合反応手段であっても、堆積したポリエステル材料に対して均等に不活性ガスを供給することができるから、やはりＩＶ値の揃った再生用ポリエステル材料を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
(概要)
本願発明は、回収した飲料用ペットボトル等を、再び飲料用ペットボトル等として利用すべく、不要となったペット製品から得たフレーク状の再生用ポリエステル材料に各種処理を施して再生用ポリエステル材料フレークとして用いるものである。
本願発明においては、廃ペットボトル等を粉砕した再生用ポリエステル材料フレークＦ（以下、単に「フレークＦ」と称する）をアルカリ洗浄および水洗浄したのち乾燥させ、所定温度下で所定時間保持して重合度を高める。即ち、ペレット状に再加工するものではなく、粉砕して得たフレークＦの形状をそのまま維持した状態でＩＶ値を高めるものである。
本発明に係る再生設備は、主に、前記洗浄したフレークＦを乾燥させる乾燥手段の一部としての予備乾燥器１と、前記乾燥させたフレークＦをさらに乾燥させると共に重合温度にまで高める加熱手段としての加熱器２と、前記重合温度に高めた再生用ポリエステル材料を固相重合させる重合反応手段としての重合反応塔３とを有する。本実施形態では、前記加熱器２は、乾燥手段としての機能と加熱手段としての機能とを併せ持つものである。
【００１６】
（予備乾燥器）
ペットボトル等の回収ポリエステル容器の表面には、幾らかの水分が付着しているばかりでなく、粉砕し洗浄する際にはフレークＦの表面には必ず水分が付着する。前記予備乾燥器１は、このような水分を除去する。
本実施形態では、当該予備乾燥器１としてホッパードライヤーを用いる例を示す。ホッパードライヤーは、略円筒状の乾燥室１１を有している。上方に投入したフレークＦは下方に流動させられ、その間に乾燥が行われる。乾燥温度ｔ１は、およそ１００乃至２００℃である。
【００１７】
前記予備乾燥器１の出口部分には、前記フレークＦの搬送を容易にする手段としてテーブルフィーダー４を備えてある。当該テーブルフィーダー４は、再生用ポリエステル材料を載置するテーブルと、フレークＦを外周部に向かって押し出す押出部材とを備えている。これらテーブルと押出部材とが相対回転することで、テーブル上に載置したフレークＦを押し出すことができる。尚、このテーブルフィーダーは、後述する重合反応塔３に設けるものと同様の構成を有するので、詳細は後述する。
【００１８】
（加熱器）
上述の予備乾燥を終了したフレークＦは加熱器２に搬送される。ここでは、前記予備乾燥を終了したフレークＦの乾燥度をさらに高めると共に、次の固相重合工程への移行を円滑に行うためにフレークＦを重合温度に高める。即ち、当該加熱器２は、予備乾燥が終了したフレークＦを更に乾燥させる別の乾燥手段としての機能および前記加熱手段としての機能を併せ持つものである。
【００１９】
本発明に用いる加熱器２は横置きに構成してある。当該加熱器２は撹拌手段２１を備えており、当該撹拌手段２１の回転軸２２は略水平方向に延出させてある。当該加熱器２の内部には、キャリアガスとして窒素ガスを流通させる。当該キャリアガスは、主に、フレークＦを加熱する機能、および、フレークＦから生じた揮発成分を除去する機能を有する。このように横置きの構成であれば、下方にフレークＦを流下させる場合に生じ易い不都合、例えば、堆積したフレークＦの下方領域が荷重で締め固められたり、キャリアガスの流れが阻害されたりする不都合が生じ難い。即ち、本構成のごとく、横置きの加熱器２では、フレークＦの堆積による締め固めが生じ難く、キャリアガスが流通し易いため、フレークＦの水分除去が円滑に行われる。
また、本構成のごとく横置き型の加熱器２であれば、工場設備を低く構成することができ、再生設備がコンパクトなものとなって、工場設備の建設コストを低減できる等の利点を得ることもできる。
【００２０】
本実施形態の加熱器２は、図２に示すごとく、その内部を二つの領域に区分してある。
即ち、前記予備乾燥器１で除去されずに残存する水分をさらに除去する領域を第１加熱領域Ａ１とする。当該第１加熱領域Ａ１は、前記乾燥手段の機能を有するものである。当該第１加熱領域Ａ１では、前記再生用ポリエステル材料の重合温度ｔ３よりも所定の温度だけ低い温度に設定する。重合温度ｔ３よりも低い温度に設定するのは、フレークＦが加水分解するのを防止するためである。この温度を予備重合温度ｔ２と称する。具体的には１００乃至２００℃に設定し、３０分以上保持される。この工程を特に第１加熱工程と称する。例えば、フレークＦを第１加熱領域Ａ１に投入した直後の水分濃度は、およそ４０００ｐｐｍから６０００ｐｐｍ程度であるが、第１加熱工程を終了する時点では、およそ３０ｐｐｍにまで水分が除去される。
【００２１】
一方、水分除去を終了したフレークＦを重合温度ｔ３まで加熱するのが第２加熱領域Ａ２である。当該第２加熱領域は、前記加熱手段として機能する。ここでは、フレークＦを重合温度ｔ３である１５０乃至２５０℃に設定し、この温度を３０分以上保持する。この結果、水分濃度を２０乃至３０ｐｐｍに低減化することができる。
当該温度は再生用ポリエステル材料の重合温度ｔ３であるから、当該加熱器２の内部においてもフレークＦの重合は開始される。しかし、この段階では、フレークＦに含まれていた水分が除去されているので、加水分解が進行することはない。
【００２２】
前記加熱器２としては、例えばトーラスディスク（ホソカワミクロンの製品名称）を用いることができる。当該加熱器２は、略円筒状の本体２３を横置きにしたものであり、この内部で複数の円盤或いはパドル形状をした撹拌手段２１を回転させて、フレークＦを攪拌しつつ次工程の重合反応塔３へフレークＦを搬送するものである。
【００２３】
本実施形態に係る加熱器２では、前記第１加熱領域Ａ１の温度と前記第２加熱領域Ａ２の温度とを独立に調節可能に構成してある。図２に示すごとく、前記第１加熱領域Ａ１および前記第２加熱領域Ａ２には、第１攪拌手段２１ａと第２攪拌手段２１ｂとを各別に備えてある。本実施形態においては、これら第１攪拌手段２１ａおよび第２攪拌手段２１ｂは同じ円盤状の形態であり、夫々の内部は中空に構成してある。これら攪拌手段２１の内部には、温度調節用の熱媒を流通させる熱媒流通路２４を形成してある。当該熱媒としては、例えばオイルを用いる。上記のごとく、前記第１攪拌手段２１ａに供給するオイルと温度と、前記第２攪拌手段２１ｂに供給するオイルの温度とは異ならせてある。
また、図示は省略してあるが、当該加熱器２では、加熱器本体２３の外側にも熱媒を供給する熱媒供給路を形成してある。これにより、加熱器２の内部に供給されたフレークＦは、その周囲から均等に、かつ、効率よく加熱されることとなる。
【００２４】
前記第１攪拌手段２１ａと前記第２攪拌手段２１ｂとの間には中間攪拌手段２１ｃを備えてある。当該中間攪拌手段２１ｃは、前記第１加熱領域Ａ１の温度と前記第２加熱領域Ａ２の温度との差を維持するためのものである。例えば、前記中間攪拌手段２１ｃには熱媒を流通させないこととし、双方の加熱領域の影響を受けて双方領域の中間の温度に到達し得るよう構成してある。
【００２５】
前記第１攪拌手段２１ａおよび第２攪拌手段２１ｂ、中間攪拌手段２１ｃには、夫々の外周部にフレークＦを攪拌流動させるパドル２１ｄを設けてある。前記フレークＦの搬送条件は、前記パドル２１ｄの大きさや各攪拌手段２１の回転方向に対する傾斜角度、あるいは、各攪拌手段２１の回転速度を変化させることで適宜調節することができる。
【００２６】
（固相重合）
本実施形態では、図１に示すごとく、例えば前記重合反応手段である重合反応塔３としてホッパーリアクタ（ホソカワミクロンの製品名）を用いる。当該重合反応塔３は、上下方向に延出した筒体３Ａを有している。当該筒体３Ａの内部には、所定の重合温度ｔ３である１５０℃から２００℃に維持可能な貯留空間３Ｂを形成してある。固相重合反応させるフレークＦは、前記筒体３Ａの上方に形成した投入部３Ｃから前記貯留空間３Ｂに投入される。投入されたフレークＦは徐々に下方に搬送される。当該搬送速度は、重合反応塔３の下方に設けた後述のテーブルフィーダーによるフレークＦの排出速度を変更することで適宜設定する。これにより、フレークＦは所定の時間だけ重合反応を進行することができる。
【００２７】
前記重合反応塔３の内部に対しては、図１及び図３に示すごとく、その下方部に設けたガス供給機構５から、キャリアガスＧである窒素ガスを投入する。当該重合反応塔３の内部にあっては、撹拌手段を備えていない。しかし、前記フレークＦは、極めて安定的に重合反応塔３の下方に搬送され、そのＩＶ値を高めることができる。
【００２８】
キャリアガスＧとしては前述のごとく窒素ガスを用いる。当該キャリアガスＧは、前記フレークＦの酸化を防止する他、重合反応塔３内の温度制御を行い、固相重合に伴うポリエステル材料からの揮発成分を排出する機能を有する。特に、ポリエステル材料が酸化すると黄色に着色されてしまい、特に、飲料用ペットボトルとして用いるには製品の品質が劣るものとなる。
窒素ガスは、上記機能を有するうえに非常に経済的でもある。勿論、この他にもアルゴン・ヘリウム等の不活性ガスをキャリアガスＧとして使用可能である。
【００２９】
本実施形態では、前記ガス供給機構５を図３に示すごとく構成する。即ち、前記重合反応塔３に係る下側部分の中央位置に第１供給口５１を設けると共に、前記下側部分の周囲近傍の位置に環状の第２供給口５２を設けてある。前記第１供給口５１は、その上方にコーン部材５３を備えており、フレークＦの流下を妨げない構成としてある。
本構成により、重合反応塔３の内部に対してキャリアガスＧを均等に供給することができ、フレークＦのＩＶ値を均一に高めることができる。
【００３０】
当該重合反応塔３の下方には、重合を終了したポリエステル材料を次の冷却器に搬送する手段としてテーブルフィーダー６を備えてある。当該テーブルフィーダー６は、図４に示すごとく、フレークＦを載置可能なテーブル６１を備えており、当該テーブル６１の直上を押出部材６２が回動する構成を有する。
前記押出部材６２のうちフレークＦに当接して押し出し力を付与する前縁部６３は、例えば図４（ａ）に示すごとく曲線状に構成しておき、後退角を付与しておく。本構成であれば、前記前縁部６３の何れの部位においても、テーブル６１との相対移動方向に対して一定の傾斜角度を維持することが可能となる。この結果、フレークＦを確実に外周側に押し出すことができる。しかも、前記前縁部６３には庇部材６４を取り付けてある。つまり、テーブル６１の上に載置されたフレークＦのうち主に最下部に位置するフレークＦが、前記テーブル６１の表面と前記庇部材６４との間に挟まれた状態で、前記前縁部６３によって押し出される。よって、押し出し途中のフレークＦが前記前縁部６３から外れることがなく、フレークＦをテーブル６１の外方に確実に押し出すことができる。
押し出されたフレークＦは、テーブルフィーダー６の本体６８とテーブル６１との間の隙間から落下し、略円錐状を呈する前記本体６８の内周傾斜面６８ａの上を摺動して、排出口６９に堆積する。
【００３１】
前記テーブルフィーダー６は、前記押出部材６２の回転軸６５および当該回転軸６５を支持する軸受け６６等を冷却する冷却機構６７を備えてある。冷却機構６７としては、例えば、冷却水を循環させることができる水冷ジャケットを前記回転軸６５等の周囲に設けておく。勿論、この他にもテーブルフィーダー６の本体６８の側に冷却機構６７を備えてもよい。
【００３２】
上記重合反応塔３を用いることで、フレークＦのＩＶ値を１．５程度までに高めることができる。この程度のＩＶ値を備えたフレークＦであれば、飲料用ペットボトル等として十分に再利用することができる。
【００３３】
（冷却）
前記固相重合処理を終了したポリエステル材料は、冷却し、再生ポリエステルフレークとして梱包し製品化される。本実施形態において、前記冷却は、図１に示すごとく、前記加熱器２として用いたのと同様の横型タイプの冷却器７を用いる。
図示は省略するが、当該冷却器７も撹拌手段を備えており、当該撹拌手段の回転軸は略水平方向に延出させてある。当該撹拌手段の内部には冷媒を供給可能であり、前記冷却器７の本体外側にも冷媒を流通可能なジャケットを設けてある。
【００３４】
このため、前記冷却器７の内側および外側の双方からポリエステル材料に冷熱を供給して迅速に冷却することが可能である。そして、当該冷却器７においても、冷却器７の内部に貯留したフレークＦが締め固められることがなく、各フレークＦの間にキャリアガスＧを流通させることができ、個々のフレークＦを迅速に冷却することができる。さらに、横置き型の冷却器７を用いることで、工場設備を低く構成することができ、再生設備全体をコンパクトなものにして、工場設備の建設コストを低減化する等の利点を得ることもできる。
【００３５】
（その他の設備）
本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備には、上記設備の他に、例えばＥＧスクラバ８を設けている。当該ＥＧスクラバ８は、特に固相重合時に発生するＥＧ（エチレングリコール）を除去するものである。
ただし、後述の実験によれば、本発明のごとく、再生用ポリエステル材料であるフレークＦを重合させる場合には、ＥＧ分圧の差がＩＶ値に与える影響は少なかった。このため、ＥＧスクラバ８を用いるよりも通常の吸着装置を用いるものであってもよい。
【００３６】
（効果）
本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備は、ポリエステル材料の水分を除去する乾燥手段およびポリエステル材料を重合温度に高める加熱手段のうち少なくとも何れか一方を横置きに構成し、これら手段に備えた撹拌手段の回転軸を横方向に延出させておけば、ポリエステル材料の堆積高さを低く設定することができ、堆積したポリエステル材料の下方の部分が荷重で締め固められるのを防止することができる。そして、攪拌主段によるポリエステル材料の攪拌効果が発揮されるから、重なり易いフレーク状のポリエステル材料を用いる場合であっても、ポリエステル材料の水分除去、および、ポリエステル材料どうしの付着を確実に防止して、ＩＶが高くかつ均一なポリエステル材料を得ることができる。
特に、前記乾燥手段に上記撹拌装置を備えているものであれば、締め固めを防止して、キャリアガスの流れを良好に維持し、乾燥を確実に行うことができ、水分除去の効果を高めて重合温度への加熱を適切に行うことができるため、よりＩＶ値の高いポリエステル材料を得ることができる。
一方、前記加熱手段に上記撹拌装置を備えているものであれば、重合温度近傍に加熱されたポリエステル材料どうしが付着するのを阻止するから、例えば、フレーク状のポリエステル材料の全てが略均一な条件で加熱されることとなる。この結果、ＩＶ値の揃ったポリエステル材料を得ることができる。
さらに、本願発明では、例えば、回収したポリエステル容器を粉砕したフレーク状のポリエステル材料をそのまま用いるものであるため、従来のごとくペレット化のための溶融工程が不要となり、再生用ポリエステル材料を極めて効率的に得ることができる。
【００３７】
この他、本構成のごとく横置き型の乾燥手段あるいは加熱手段であれば、設備の高さを低く構成することができ、再生設備の全体がコンパクトなものとなって、工場設備の建設コストを低減できる等の利点を得ることもできる。
【００３８】
〔別実施形態〕
〈１〉 上記実施形態では、横置型の加熱器２を一つ用いる例を示したが、当該横置型の加熱器２を複数用いるものであってもよい。この場合には、乾燥手段専用として用いるものと、加熱手段専用として用いるものとに区別することができ、夫々の手段における処理温度をより正確に設定することができる。また、横置型の加熱器２を複数用いることとすれば、図１に示した縦型の予備乾燥器１を当該横置型の加熱器２に替えることも可能となるため、固相重合設備全体をコンパクトに構成することも可能となる。
前記横置型の加熱器２は、フレーク状のポリエステル材料であっても攪拌性がよく、上述のごとくフレークＦのブリッジ現象も生じ難い。
また、このような加熱器２は、一般の重合反応塔３などに比べて装置の構成が複雑になり、メンテナンス等の手間が発生する。しかし、全ての再生用ポリエステル材料を均一に加熱することができ、十分に再生用ポリエステル材料を重合させることができるため、横置型の加熱器２のみを用いて回収ポリエステル容器の再生設備を構成することも可能である。
【００３９】
〔実験結果〕
本発明に係る再生設備を用いて得た再生用ポリエステル材料の特性を評価するために行った実験結果を以下に示す。
実験は、フレーク状の再生用ポリエステル材料を用いた場合と、ペレット状の再生用ポリエステル材料を用いた場合とを比較したものである。
【００４０】
表１には、フレーク状の再生用ポリエステル材料の品質規格を示す。当該品質規格は、よのＰＥＴボトルリサイクル株式会社の使用済みＰＥＴボトルの再生処理ＰＥＴ樹脂の製品品質規格より抜粋したものである。
【００４１】
【表１】

【００４２】
尚、これらフレークＦのＩＶ値は、０．６５乃至０．７５ｄｌ／ｇである。原料となる回収ポリエステル容器には各種のものが混在するため、この程度のばらつきは必然的に生じる。水分率は、０．６％以下であった。フレークＦのサイズは、８ｍｍφスクリーンを有するふるいを通過したものとした。ふるいを通過したフレークのサイズ分布を表２に示す。
【００４３】
【表２】

【００４４】
一方、実験には比較のためにペレット状の再生用ポリエステル材料も用いた。当該ペレットは、ＩＶ値が０．６６±０．２２ｄｌ／ｇであった。このような再生ペレットは、回収ポリエステル容器などを一旦溶融した後にペレットに押出し成形するものであるため、ＩＶ値のばらつきは極めて少なかった。水分率は０．４％以下であった。再生ペレットは概ね円柱状であり、ペレットサイズは２．５乃至３．０ｍｍφ×２．５乃至３．０ｍｍＬであった。具体的には、長径３．４５×短径２．２５×長さ２．６０ｍｍのサイズを有するもの等がみられた。再生ペレットの重さは、０．０２２３ｇ／粒程度であった。
【００４５】
図５には、再生用ポリエステル材料の反応温度がＩＶ値に与える影響を示す。即ち、反応温度が高いほどＩＶ値は高くなることがわかった。しかし、反応温度を上げ過ぎるとフレークの粘着性が増加し、流動性が低下し、ついには重合設備の運転が不能となってしまう場合がある。
【００４６】
図６には、重合反応塔の内部に流通させるキャリアガスの流量がＩＶ値に与える影響を示した。流量が大きいほど到達ＩＶ値が高くなることがわかる。即ち、流量を増大させることで短時間の内にフレークのＩＶ値を高めることができる。
【００４７】
一般に、ヴァージンペレットの固相重合では、流通させるキャリアガス中のＥＧ（エチレングリコール）分圧がＩＶ値に大きく影響することが知られている。しかし、結果的には、フレークの固相重合においてはキャリアガス中のＥＧ分圧がＩＶ値に及ぼす影響は少なかった。
【００４８】
使用した原料の種類の違いによるＩＶ値の上昇程度の違いを図７に示し、併せて、原料の種類の違いによるＩＶ増加率の違いを図８に示した。これらの図より、フレークとペレットとを比較すると、ＩＶ値の絶対値はフレークの方が高いことがわかる。これは、再生ペレットを製造する際には、回収したポリエステル容器を一旦溶融するため、その際に加水分解が進行してＩＶ値の絶対値が低下することに起因すると考えられる。
【００４９】
また、ＩＶ値の上昇速度及び増加率は再生ペレットよりもフレークの方が僅かながら大きい結果となった。すなわち、両者の形状の異なりにより、フレークの比表面積がペレットの比表面積よりも大きいことが影響していると考えられる。
【００５０】
このように、フレークの方がＩＶ値の高まりの観点から有利であること、および、ペレット状に加工する手間が省けることなどを勘案すれば、フレーク状の再生用ポリエステル材料を利用する方が有利であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る回収ポリエステル容器の再生設備の概要を示す説明図
【図２】 加熱器の詳細を示す説明図
【図３】 ガス供給機構の詳細を示す説明図
【図４】 テーブルフィーダーの詳細を示す説明図
【図５】 ポリエステル原料の温度とＩＶ値との関係を示す説明図
【図６】 キャリアガス流量とＩＶ値との関係を示す説明図
【図７】 ポリエステル原料の違いとＩＶ値との関係を示す説明図
【図８】 ポリエステル原料の違いとＩＶ値増加率との関係を示す説明図
【符号の説明】
２１ 撹拌手段
２１ａ 第１撹拌手段
２１ｂ 第２撹拌手段
２１ｃ 中間撹拌手段
５ ガス供給機構
５１ 第１供給口
５２ 第２供給口
６ テーブルフィーダー
６１ テーブル
６２ 押出部材
６５ 回転軸
６７ 冷却機構
ｔ３ 重合温度

Claims (4)

1. 回収したポリエステル容器を再利用すべく、前記ポリエステル容器を粉砕して得たフレーク状のポリエステル材料を乾燥させる乾燥手段と、
   前記ポリエステル材料を重合温度にまで高める加熱手段と、
   前記重合温度に高めたポリエステル材料を固相重合させる重合反応手段とを有し、
   前記乾燥手段と前記加熱手段とを一体的に構成すると共に、前記乾燥手段の温度を前記加熱手段の温度よりも低く維持しつつ、前記乾燥手段の温度と前記加熱手段の温度とを独立に調節可能に構成し、
   前記乾燥手段および前記加熱手段が、横方向に延出した回転軸を有する撹拌手段を備えると共に、前記ポリエステル材料の搬送方向を前記回転軸の延出方向に沿わせて構成してある回収ポリエステル容器の再生設備であって、
   前記攪拌手段が、熱媒流通路を内部に形成した第１攪拌手段と第２攪拌手段とを有し、
   前記第１攪拌手段と前記第２攪拌手段とを前記乾燥手段と前記加熱手段とに各別に備え、
   前記第１攪拌手段と前記第２攪拌手段との間に、前記乾燥手段の内部の温度と前記加熱手段の内部の温度との影響を受けて、双方の中間の温度に到達可能な中間攪拌手段を備えた回収ポリエステル容器の再生設備。
2. 前記重合反応手段が、上部に前記ポリエステル材料の投入部を備えると共に、内部に貯留空間を形成した筒体を備え、当該筒体の下部に前記ポリエステル材料を搬出するテーブルフィーダーを備えていて、当該テーブルフィーダーが、前記ポリエステル材料を載置するテーブルと、前記ポリエステル材料を外周部に向かって押し出す押出部材とを備えており、これらテーブルと押出部材とを互いに相対回転させる回転駆動機構を備えた請求項１に記載の回収ポリエステル容器の再生設備。
3. 前記回転駆動機構に冷却機構を備えてある請求項２に記載の回収ポリエステル容器の再生設備。
4. 前記重合反応手段の内部に対して、その下方から上方に不活性ガスを供給するガス供給機構を備えており、
   当該ガス供給機構が、前記重合反応手段に係る下側部分の中央位置から前記重合反応手段の内部に不活性ガスを供給する第１供給口と、前記下側部分の周囲近傍の位置から前記重合反応手段の内部に不活性ガスを供給する第２供給口とを備えている請求項１から３の何れかに記載の回収ポリエステル容器の再生設備。

Images