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JP4014356B2 - How to recycle plastic bottles - Google Patents
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Landscapes

  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Description

【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、ペットボトルのリサイクル方法に関する。詳しくは、本発明は、使用済みの食品用ペットボトルなどを粉砕したフレークから、食品用途にも好適に使用できる高品質のペットボトルを製造するペットボトルのリサイクル方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】
近年、回収された使用済みのペットボトルのリサイクルが図られている。一般に、回収された使用済みのペットボトルは、塩ビボトルなどの異種樹脂ボトル、金属などの異物、着色ペットボトルなどと分別し、粉砕した後に界面活性剤などによる洗浄、すすぎ洗浄、脱水および乾燥を行い、フレーク状に粉砕し、必要に応じてペレット状に加工して再生原料とされている。
【0003】
このようなフレーク状またはペレット状の再生原料は、カーペット、衣料用、短繊維などの繊維製品、植木鉢などの容器、包装用フィルムなどの原料として主に用いられ、食品容器としての利用はほとんど達成されていない。
【0004】
ペットボトルは、本来ペットボトルとして再利用されるのが望ましいものである。しかしながら、フレーク状またはペレット状の再生原料には、異物が混入している場合が多く、また当初のボトル成形時の加熱により樹脂の重合度(固有粘度)が低下しているため、フレーク状またはペレット状の再生原料を用いてボトルを製造した場合には、成形性に劣り、また充分な強度や透明性を有するボトルが得られないという問題があった。
【0005】
また、薬品や溶剤などの化学物質を、消費者が使用済みペットボトルに充填した場合など、化学物質などの不純物が付着した使用済みボトルが回収された使用済みボトル中に混入することが考えられる。たとえば、シンナー、クリーニング剤などの溶剤、殺虫剤、除草剤、農薬、ワックス、モーターオイル、不凍液などの化学物質を、消費者が充填して用いた後のペットボトルが、他の使用済みボトルに混入されることが考えられる。そして、通常の洗浄では、ボトル表面に吸着した化学物質を充分に除去できないため、再生原料を用いてペットボトルを製造した場合には、食品衛生上の安全性が確保されにくいという問題があった。
【0006】
このような状況において、ペットボトルをジメチルテレフタレートとエチレングリコールまで分解し、これらを原料としてポリエステルを製造することが提案されている(特開平11-302443号公報参照)。しかしながら、この方法によれば、ポリエステル樹脂成形体をモノマーにまで分解して精製し、再度重合してポリエステルを製造するため、分解および重合に多くの副原料やエネルギーを要し、工程が煩雑であるため、経済的に工業規模で実施できるものではなかった。
【0007】
このため、ペットボトルを粉砕したフレークの樹脂の重合度を回復させ、フレークに付着または含浸した不純物および微細な固形異物を高度に除去し、食品容器用途に安全に使用できるペットボトルを製造する、ペットボトルのリサイクル方法の出現が強く望まれていた。
【0008】
【発明の目的】
本発明は、ペットボトルを粉砕したフレークから、食品用途にも好適に使用できる高品質のペットボトルを製造するペットボトルのリサイクル方法を提供することを目的とする。
【0009】
【発明の概要】
本発明のペットボトルのリサイクル方法は、
ペットボトルを粉砕してなるフレークを、アルカリ金属水酸化物の水溶液を用いて洗浄する洗浄工程と、
洗浄したフレークを連続固相重合する固相重合工程と、
固相重合したフレークを、脱揮手段および濾過手段を有する押出機を用いて溶融および造粒するペレット化工程と、
得られたペレットからペットボトルを成形するボトル成形工程と
からなることを特徴としている。
【0010】
本発明のペットボトルのリサイクル方法では、成形されたペットボトルが食品用ペットボトルであることも好ましい。
また、本発明のペットボトルのリサイクル方法では、固相重合したフレークの固有粘度が、0.8〜0.95dl/gであることも好ましく、固相重合工程が、洗浄したフレークを移動床式連続固相重合装置において、180〜230℃の不活性気体と接触させる工程であることも好ましい。
【0011】
さらに、固相重合工程で用いた不活性気体を、揮発性物質を除去した後、固相重合工程に再利用することも好ましい。
またさらに、本発明のペットボトルのリサイクル方法では、ペレット化工程で用いる押出機が、脱揮手段として樹脂の溶融帯域に少なくとも1個の真空ベントを有しており、ペレット化工程において、真空ベントにより70kPa以下で溶融樹脂中の揮発性物質を脱揮することも好ましく、ペレット化工程において、溶融樹脂中の粒径25μm以上の粒子を押出機の濾過手段で濾過除去することも好ましい。
【0012】
【発明の具体的説明】
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明で用いられる、ペットボトルを粉砕してなるフレークは、粉砕物の形状がフレーク状(簿片状)であるペットボトルの粉砕物であり、このようなフレークとしては、回収された使用済みのペットボトルを分別、粉砕し、界面活性剤などによる洗浄、すすぎ洗浄、脱水および乾燥を行ったフレーク状物を好適に用いることができる。
【0013】
使用済みのペットボトルは、通常、樹脂中の重合触媒の活性が通常低下しており、特に高温で内容物を充填するペットボトルでは、製造時に意図的に樹脂中の触媒が失活されている。一般に活性の高い触媒を含まない樹脂では、後述するような固相重合処理を施しても、その反応は進行しにくいが、本発明では、使用する原料が、ペットボトルのフレーク状(簿片状)の粉砕物であるため、表面積が大きく熱伝導性に優れ、良好な固相重合を行うことができ、また、揮発性の不純物を良好に除去することができる。
【0014】
本発明のペットボトルのリサイクル方法では、このようなペットボトルを粉砕してなるフレークを原料とし、洗浄工程、固相重合工程、ペレット化工程およびボトル成形工程を経て再生ペットボトルを製造することによって、使用済みペットボトルを再生ペットボトルへとリサイクルする。
【0015】
まずは、洗浄工程について説明する。
洗浄工程では、ペットボトルを粉砕してなるフレークを、アルカリ金属水酸化物の水溶液を用いて洗浄する。この洗浄工程で用いるアルカリ金属水酸化物の水溶液としては、水酸化カリウム水溶液および水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。このような洗浄工程では、アルカリ金属水酸化物の水溶液による洗浄の前に予備洗浄を行ってもよい。
【0016】
洗浄工程で用いるアルカリ金属水酸化物の水溶液の濃度は、洗浄時間、温度、撹拌などの条件にもよるが、通常0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%、より好ましくは2〜4重量%程度であるのが望ましい。また、ペットボトルを粉砕してなるフレークと、アルカリ金属水酸化物の水溶液とが接触する洗浄工程の洗浄時間は、通常5〜120分、好ましくは10〜60分、より好ましくは20〜40分程度であるのが望ましい。またこのような洗浄工程は、撹拌下で行うのが好ましい。
【0017】
このような洗浄工程では、アルカリ金属水酸化物の水溶液によって、ペットボトルを粉砕してなるフレークの表面が、少なくとも一部加水分解される。これによって、該フレークの表面に付着または含浸している不純物、表面に含浸している塩類などの不揮発性物質、表面に食いこんでいる微細な固形異物など、水洗浄あるいは界面活性剤洗浄では除去できない不純物を高度に洗浄除去することができる。このような洗浄工程は、洗浄されるフレークの0.1〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%、より好ましくは0.5〜1.5重量%が加水分解される条件で行うのが望ましい。
【0018】
また、洗浄工程においては、アルカリ金属水酸化物の水溶液による洗浄につづいて、すすぎ洗浄および乾燥を行うのが望ましい。
このようにして洗浄したフレークは、続く固相重合工程に供することができる。
【0019】
次に固相重合工程について説明する。
一般に、ペットボトル製造用の樹脂が、成形性に優れ、所望の機械的強度を有する成形体を形成しうるものであるためには、適度な重合度(固有粘度)を有している必要がある。一方、本発明の処理原料であるペットボトルを粉砕してなるフレークは、当初のボトル成形時に加熱されているため、通常、樹脂の重合度(固有粘度)が当初成形時よりも低下している。また、洗浄したフレークは、前述の洗浄工程における加水分解により、さらに重合度が低下している場合がある。
【0020】
本発明では、洗浄したフレークを、固相重合工程に供することにより、樹脂の重合度を向上させて、成形体の製造に適切な重合度に調整するとともに、フレーク中に不純物として含まれる揮発性成分の一部を除去することができる。
【0021】
固相重合工程は、洗浄工程で洗浄したフレークを、180〜230℃、好ましくは190〜230℃、より好ましくは195〜210℃の不活性気体と接触させて、連続固相重合することにより行うことができる。不活性気体としては、洗浄したフレークとの接触を行う条件において、反応性を有さない気体をいずれも用いることができるが、具体的には、窒素ガス、希ガスなどが挙げられ、このうち窒素ガスを用いるのが特に好ましい。
【0022】
また、固相重合工程は、固相重合したフレークの固有粘度が、通常0.8〜0.95dl/g、好ましくは0.8〜0.9dl/g、特に好ましくは0.85〜0.9dl/gとなる条件で行うのが望ましい。
【0023】
このような固相重合工程は、樹脂を固相重合する際に用いる従来公知の重合機などを用いて行うことができるが、移動床式連続固相重合装置を用いて行うのが特に好ましい。
【0024】
このような固相重合工程で用いた後の不活性気体は、通常洗浄したフレーク中に含まれていた揮発性物質などを含有するが、該揮発性物質を除去した後、固相重合工程に再利用することができる。固相重合工程で用いた不活性気体から、揮発性物質を除去する方法としては、重合機などの装置出口において、不活性気体中の揮発性物質を吸収または吸着する方法が挙げられる。
【0025】
固相重合工程で用いた不活性気体を、揮発性物質を除去した後、固相重合工程に再利用する場合には、副原料である不活性気体の使用量を削減することができ、また、不活性気体の加熱に係るエネルギーを削減することができるため経済的であり好ましい。
【0026】
次いで、固相重合したフレークを、ペレット化工程に供する。
ペレット化工程は、固相重合したフレークを、脱揮手段および濾過手段を有する押出機を用いて溶融・造粒することにより行うことができる。
【0027】
ペレット化工程における溶融は、固相重合したフレークを、押出機の溶融帯域において、通常260〜300℃、好ましくは265〜280℃で溶融混練することにより行うことができる。ペレット化工程で用いる押出機は、脱揮手段として、樹脂の溶融帯域に少なくとも1個の真空ベントを有しているのが好ましい。溶融樹脂中の揮発性物質の脱揮は、該真空ベントにより、溶融状態で通常70kPa以下、好ましくは65kPa以下の減圧下で行うのが好ましい。樹脂中の揮発性不純物は、前述した固相重合工程においても除去されているが、このようなペレット化工程における溶融状態での脱揮により、さらに厳密に除去することができる。
【0028】
また、該押出機は、濾過手段として溶融樹脂中の粒径25μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは10μm以上の固形異物を濾過除去できるフィルターを有しているのが好ましく、ペレット化工程において、溶融樹脂中の粒径25μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは10μm以上の固形異物が樹脂中から濾過除去されるのが望ましい。樹脂中の固形異物は、前述した洗浄工程においても除去されているが、このような濾過除去により、さらに厳密に除去することができる。
【0029】
このようにして揮発性不純物および固形異物を充分に除去した溶融樹脂は、押出機にて、常法により所望の形状および大きさのペレット状に押出成形する造粒を行いペレット化することができる。
【0030】
次に、ペレット化工程で得られたペレットを、ペットボトルを成形するボトル成形工程に供する。
ボトル成形工程では、通常のポリエチレンテレフタレート樹脂からペットボトルを製造する際のボトル成形方法をいずれも採用することができる。たとえば、上記ペレット化工程で得たペレットを、溶融混練して押出成形あるいは射出成形することによりプリフォームを成形し、得られたプリフォームを金型中で延伸ブロー成形することによりボトルを成形することができる。
【0031】
プリフォームを成形する際の樹脂温度は、特に限定されるものではないが、通常270〜290℃程度が好ましく、延伸ブロー成形する際の金型温度は90〜110℃程度が好ましい。また、ブロー用流体としては、空気、窒素、水蒸気、水などが挙げられ、このうち空気を用いることが好ましい。延伸ブロー成形されたボトルは、所望により一部または全体をヒートセットしてもよい。
【0032】
このようにして得られたペットボトルは、揮発性不純物および固形異物を実質的に含まず、充分な成形性および機械的強度を有し、透明性に優れ、食品充填に適した安全性を有する。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、原料フレーク表面の少なくとも一部の加水分解を伴う洗浄工程と、固相重合を行うとともに揮発性物質を除去する固相重合工程と、溶融・造粒を行うとともに揮発性物質をさらに除去するペレット化工程と、得られたペレットよりペットボトルを成形するボトル成形工程の4工程により、ペットボトルを粉砕してなるフレークから、成形に適した重合度(固有粘度)を有する再生ペレットを経て、揮発性不純物および固形異物を実質的に含まず、充分な成形性および機械的強度を有し、透明性に優れ、食品充填に適した安全性を有する優れた再生ペットボトルを製造できるペットボトルのリサイクル方法を提供することができる。
【0034】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0035】
【実施例1】
<模擬汚染ボトルフレークの調製>
トルエン42.5容量%、クロロホルム42.5容量%、ベンゾフェノン5.0容量%、ステアリン酸亜鉛5.0容量%からなる混合液を、ペットボトルに充填し、密栓して、40℃の温浴中で14日間保持し模擬汚染ボトルを調製した。次いで、得られた模擬汚染ボトルを、粉砕機によりフレークとし、模擬汚染ボトルフレークを得た。
【0036】
模擬汚染ボトルフレーク中の、各化学物質の含有量を測定したところ、トルエン30,000ppm、クロロホルム43,000ppm、リンダン2,300ppm、ベンゾフェノン1,800ppm、ステアリン酸亜鉛1,100ppmであった。
<汚染物混入試料の調製>
上記の模擬汚染ボトルフレーク1重量部と、市販のリサイクル用ペットボトルフレーク1000重量部とを混合し、汚染物混入試料とした。
【0037】
汚染物混入試料中における各化学物質の含有量の計算値、および汚染物混入試料の固有粘度測定値を表1に示す。
<洗浄工程>
上記の汚染物混入試料を、フレーク濃度10重量%、90℃、20分の条件で、3重量%の水酸化ナトリウム溶液で、撹拌下で洗浄した。次いで蒸留水を用いてすすぎ洗浄を行い、乾燥して洗浄フレークを得た。このとき、樹脂の加水分解率は0.7%であった。
【0038】
得られた洗浄フレーク中の各化学物質の含有量、および洗浄フレークの固有粘度を測定した。結果を表1に示す。
<固相重合工程>
洗浄フレークを、窒素気流中200℃で窒素と12時間接触させ、固相重合およびフレーク中に含まれる揮発性成分の除去を行って、固相重合フレークを得た。
【0039】
得られた固相重合フレーク中の各化学物質の含有量、および固相重合フレークの固有粘度を測定した。結果を表1に示す。これにより、固有粘度(重合度)が上昇し、洗浄工程で残存した化学物質量がさらに低減されたことがわかる。
<ペレット化工程>
固相重合フレークを、ベントおよびフィルターを有する一軸スクリュー押出機に導入し、シリンダー温度270℃、ベントの真空度60kPaで、溶融状態で揮発性物質を脱揮し、次いで押出機先端部に設置された目開き10μmのフィルターで濾過し、造粒してペレットを得た。
【0040】
得られたペレット中の各化学物質の含有量、およびペレットの固有粘度を測定した。結果を表1に示す。これにより、得られたペレットは、洗浄工程および固相重合工程で残存した化学物質量がさらに低減されており、また、適度な固有粘度を有することがわかる。
【0041】
たとえば、アメリカ連邦食品衛生局(FDA)から示されている、食品用途のポリエチレンテレフタレート樹脂中における汚染化学物質濃度の閾値は、430ppbであるが、本発明によれば、表1に示されるように、高濃度で汚染化学物質が含まれる原料を用いた場合であっても、得られたペレット中の汚染化学物質濃度が充分に低減されている。よって、このペレットから成形されたペットボトルは、食品充填用に好適に使用できることがわかる。
【0042】
また、一般に固有粘度が0.75〜0.85dl/gである重合度の樹脂が、ペットボトル用樹脂として用いられるが、表1に示されるように、本発明によれば、得られたペレットがペットボトルの成形に適した固有粘度を有することがわかる。
【0043】
【表1】

Figure 0004014356
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for recycling a plastic bottle. More specifically, the present invention relates to a PET bottle recycling method for producing high-quality PET bottles that can be suitably used for food applications from flakes obtained by pulverizing used food PET bottles.
[0002]
TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
In recent years, the collected used PET bottles have been recycled. Generally, collected used PET bottles are separated from foreign resin bottles such as PVC bottles, foreign materials such as metal, colored PET bottles, etc., crushed, washed with surfactants, rinsed, dehydrated and dried. And then pulverized into flakes, and processed into pellets as necessary to form recycled materials.
[0003]
Such recycled materials in the form of flakes or pellets are mainly used as raw materials for carpets, clothing, textile products such as short fibers, containers for flowerpots, packaging films, etc., and almost used as food containers. It has not been.
[0004]
It is desirable that the PET bottle is originally reused as a PET bottle. However, the flaky or pellet-like recycled raw material often contains foreign matters, and because the degree of polymerization (inherent viscosity) of the resin is reduced by heating during the initial bottle molding, When a bottle is produced using a pellet-shaped recycled raw material, there are problems that the formability is poor and a bottle having sufficient strength and transparency cannot be obtained.
[0005]
In addition, when chemical substances such as chemicals and solvents are filled in used PET bottles, it is possible that used bottles with impurities such as chemical substances mixed into the collected used bottles. . For example, plastic bottles after consumers fill and use chemicals such as thinners, cleaning agents, pesticides, herbicides, pesticides, waxes, motor oils, antifreezes, etc. are mixed into other used bottles. It is thought that it is done. In addition, chemical substances adsorbed on the bottle surface cannot be sufficiently removed by normal cleaning, and thus there has been a problem that it is difficult to ensure food hygiene safety when manufacturing PET bottles using recycled materials. .
[0006]
Under such circumstances, it has been proposed to decompose a PET bottle into dimethyl terephthalate and ethylene glycol and to produce polyester using these as raw materials (see JP-A-11-302443). However, according to this method, the polyester resin molded product is decomposed into monomers and purified, and then polymerized again to produce a polyester, so that many auxiliary materials and energy are required for the decomposition and polymerization, and the process is complicated. As such, it was not economically feasible on an industrial scale.
[0007]
For this reason, the degree of polymerization of the resin of the flakes obtained by pulverizing the PET bottles is recovered, the impurities adhering to or impregnating the flakes and fine solid foreign substances are highly removed, and a PET bottle that can be used safely for food container applications is manufactured. The emergence of PET bottle recycling methods has been strongly desired.
[0008]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of this invention is to provide the recycling method of the plastic bottle which manufactures the high quality plastic bottle which can be used suitably also for a food use from the flake which crushed the plastic bottle.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION
The PET bottle recycling method of the present invention is:
A cleaning process for cleaning flakes obtained by pulverizing PET bottles using an aqueous solution of an alkali metal hydroxide,
A solid phase polymerization step for continuously solid phase polymerization of the washed flakes;
A pelletizing step of melting and granulating the solid phase polymerized flakes using an extruder having a devolatilization means and a filtration means;
It is characterized by comprising a bottle forming step of forming a PET bottle from the obtained pellets.
[0010]
In the PET bottle recycling method of the present invention, the molded PET bottle is also preferably a food PET bottle.
In the PET bottle recycling method of the present invention, the intrinsic viscosity of the solid phase polymerized flakes is preferably 0.8 to 0.95 dl / g. In a continuous solid phase polymerization apparatus, it is also preferable to be a step of contacting with an inert gas at 180 to 230 ° C.
[0011]
Furthermore, it is also preferable to reuse the inert gas used in the solid phase polymerization step in the solid phase polymerization step after removing volatile substances.
Furthermore, in the PET bottle recycling method of the present invention, the extruder used in the pelletizing step has at least one vacuum vent in the melting zone of the resin as a devolatilizing means. It is also preferable to devolatilize volatile substances in the molten resin at a pressure of 70 kPa or less, and it is also preferable to filter and remove particles having a particle size of 25 μm or more in the molten resin in the pelletizing step.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
The flakes obtained by pulverizing PET bottles used in the present invention are pulverized PET bottles having a pulverized shape in the form of flakes (book pieces). Such flakes are collected and used. A flake-like product obtained by separating, pulverizing, and washing with a surfactant, rinsing, dehydrating and drying can be suitably used.
[0013]
Used PET bottles usually have a generally reduced activity of the polymerization catalyst in the resin. Especially in PET bottles filled with the contents at high temperatures, the catalyst in the resin is intentionally deactivated at the time of production. . In general, a resin that does not contain a highly active catalyst does not easily proceed even when subjected to a solid-phase polymerization treatment as described later. However, in the present invention, the raw material to be used is a flake shape of a PET bottle (book piece shape). ), The surface area is large, the thermal conductivity is excellent, the solid phase polymerization can be performed, and the volatile impurities can be removed well.
[0014]
In the PET bottle recycling method of the present invention, by using such flakes obtained by pulverizing PET bottles as raw materials, the recycled PET bottles are manufactured through a washing step, a solid phase polymerization step, a pelletizing step, and a bottle forming step. Recycle used PET bottles into recycled PET bottles.
[0015]
First, the cleaning process will be described.
In the washing step, flakes obtained by pulverizing the PET bottle are washed with an aqueous solution of an alkali metal hydroxide. As the aqueous solution of the alkali metal hydroxide used in this washing step, an aqueous potassium hydroxide solution and an aqueous sodium hydroxide solution are preferred. In such a cleaning step, preliminary cleaning may be performed before cleaning with an alkali metal hydroxide aqueous solution.
[0016]
The concentration of the alkali metal hydroxide aqueous solution used in the washing step is usually 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, more preferably 2 although it depends on conditions such as washing time, temperature and stirring. It is desirable that the amount be about ˜4% by weight. The washing time in the washing step in which the flakes obtained by pulverizing the PET bottle and the aqueous solution of the alkali metal hydroxide are in contact is usually 5 to 120 minutes, preferably 10 to 60 minutes, more preferably 20 to 40 minutes. The degree is desirable. Moreover, it is preferable to perform such a washing | cleaning process under stirring.
[0017]
In such a cleaning process, the surface of the flakes obtained by pulverizing the PET bottle is hydrolyzed at least partially by the aqueous solution of the alkali metal hydroxide. As a result, impurities attached to or impregnated on the surface of the flakes, non-volatile substances such as salts impregnated on the surface, and fine solid foreign substances encroaching on the surface are removed by water washing or surfactant washing. Impurities that cannot be cleaned can be highly washed away. Such a washing step is performed under the condition that 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, more preferably 0.5 to 1.5% by weight of the flakes to be washed are hydrolyzed. Is desirable.
[0018]
In the cleaning step, it is desirable to perform rinsing and drying following the cleaning with the aqueous solution of the alkali metal hydroxide.
The flakes thus washed can be subjected to the subsequent solid phase polymerization step.
[0019]
Next, the solid phase polymerization process will be described.
Generally, a resin for producing PET bottles must have an appropriate degree of polymerization (intrinsic viscosity) in order to form a molded article having excellent moldability and desired mechanical strength. is there. On the other hand, the flakes obtained by pulverizing the PET bottle, which is the processing raw material of the present invention, are heated at the time of initial bottle molding, and therefore the degree of polymerization (inherent viscosity) of the resin is usually lower than at the time of initial molding. . In addition, the degree of polymerization of the washed flakes may be further lowered due to hydrolysis in the aforementioned washing step.
[0020]
In the present invention, the washed flakes are subjected to a solid-phase polymerization step to improve the polymerization degree of the resin and adjust the polymerization degree to be appropriate for the production of a molded article, and the volatility contained as impurities in the flakes. Some of the components can be removed.
[0021]
The solid phase polymerization step is carried out by bringing the flakes washed in the washing step into contact with an inert gas at 180 to 230 ° C., preferably 190 to 230 ° C., more preferably 195 to 210 ° C., and performing continuous solid phase polymerization. be able to. As the inert gas, any non-reactive gas can be used under the condition of contact with the washed flakes. Specific examples include nitrogen gas and rare gas. It is particularly preferable to use nitrogen gas.
[0022]
In the solid phase polymerization step, the intrinsic viscosity of the solid phase polymerized flakes is usually 0.8 to 0.95 dl / g, preferably 0.8 to 0.9 dl / g, and particularly preferably 0.85 to 0. It is desirable to carry out under conditions of 9 dl / g.
[0023]
Such a solid phase polymerization step can be performed using a conventionally known polymerization machine or the like used for solid phase polymerization of a resin, but is particularly preferably performed using a moving bed type continuous solid phase polymerization apparatus.
[0024]
The inert gas after being used in such a solid phase polymerization step usually contains volatile substances contained in the washed flakes, but after removing the volatile substances, the inert gas is subjected to the solid phase polymerization step. Can be reused. Examples of a method for removing volatile substances from the inert gas used in the solid phase polymerization step include a method for absorbing or adsorbing volatile substances in the inert gas at the outlet of the apparatus such as a polymerization machine.
[0025]
When the inert gas used in the solid phase polymerization process is reused in the solid phase polymerization process after removing volatile substances, the amount of inert gas used as an auxiliary material can be reduced. It is economical and preferable because the energy related to the heating of the inert gas can be reduced.
[0026]
Next, the solid phase polymerized flakes are subjected to a pelletizing step.
The pelletizing step can be performed by melting and granulating the solid phase polymerized flakes using an extruder having a devolatilizing means and a filtering means.
[0027]
Melting in the pelletizing step can be performed by melt-kneading the solid phase polymerized flakes at a temperature of 260 to 300 ° C., preferably 265 to 280 ° C. in the melting zone of the extruder. The extruder used in the pelletizing step preferably has at least one vacuum vent in the resin melting zone as a devolatilizing means. Volatilization of the volatile substance in the molten resin is preferably carried out under reduced pressure of 70 kPa or less, preferably 65 kPa or less in the molten state by the vacuum vent. Volatile impurities in the resin are also removed in the above-described solid phase polymerization step, but can be more strictly removed by devolatilization in the molten state in such a pelletization step.
[0028]
Further, the extruder preferably has a filter capable of filtering off solid foreign matters having a particle size of 25 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 10 μm or more in the molten resin as a filtering means. It is desirable that solid foreign matters having a particle size of 25 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 10 μm or more in the molten resin are filtered out from the resin. Solid foreign matters in the resin are also removed in the above-described washing step, but can be more strictly removed by such filtration removal.
[0029]
The molten resin from which volatile impurities and solid foreign substances have been sufficiently removed in this manner can be pelletized by granulation by extrusion molding into pellets of a desired shape and size by an ordinary method in an extruder. .
[0030]
Next, the pellet obtained in the pelletizing step is subjected to a bottle forming step for forming a PET bottle.
In the bottle molding step, any bottle molding method for producing a PET bottle from a normal polyethylene terephthalate resin can be employed. For example, the pellet obtained in the above pelletizing step is melt-kneaded and extruded or injection molded to form a preform, and the resulting preform is stretch blow molded in a mold to form a bottle. be able to.
[0031]
The resin temperature for molding the preform is not particularly limited, but is usually preferably about 270 to 290 ° C, and the mold temperature for stretch blow molding is preferably about 90 to 110 ° C. Examples of the blowing fluid include air, nitrogen, water vapor, and water. Of these, air is preferably used. If desired, a part or the whole of the stretch blow molded bottle may be heat set.
[0032]
The PET bottle thus obtained is substantially free of volatile impurities and solid foreign matters, has sufficient moldability and mechanical strength, has excellent transparency, and has safety suitable for filling foods. .
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, a cleaning process involving hydrolysis of at least a part of the raw material flake surface, a solid phase polymerization process for performing solid phase polymerization and removing volatile substances, and a volatile substance for performing melting and granulation and From the flakes obtained by pulverizing PET bottles through the four steps of the pelletization process for further removing the slag and the bottle molding process for molding the PET bottle from the obtained pellets. Regeneration having a degree of polymerization (intrinsic viscosity) suitable for molding Manufactures excellent recycled PET bottles that are substantially free of volatile impurities and solid foreign substances, have sufficient moldability and mechanical strength, have excellent transparency, and have safety suitable for food filling. It is possible to provide a recycling method for plastic bottles.
[0034]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
[0035]
[Example 1]
<Preparation of simulated contaminated bottle flakes>
Fill a PET bottle with a mixture of 42.5% by volume of toluene, 42.5% by volume of chloroform, 5.0% by volume of benzophenone, and 5.0% by volume of zinc stearate, and seal it in a 40 ° C. warm bath. For 14 days to prepare a simulated contaminated bottle. Next, the obtained simulated contaminated bottle was made into flakes by a pulverizer to obtain simulated contaminated bottle flakes.
[0036]
When the content of each chemical substance in the simulated contaminated bottle flakes was measured, it was 30,000 ppm of toluene, 43,000 ppm of chloroform, 2,300 ppm of lindane, 1,800 ppm of benzophenone, and 1,100 ppm of zinc stearate.
<Preparation of contaminated samples>
1 part by weight of the above simulated contaminated bottle flake and 1000 parts by weight of commercially available PET bottle flake for recycling were mixed to obtain a contaminated sample.
[0037]
Table 1 shows the calculated values of the contents of each chemical substance in the contaminated sample and the measured intrinsic viscosity values of the contaminated sample.
<Washing process>
The above contaminated sample was washed under stirring with a 3% by weight sodium hydroxide solution at a flake concentration of 10% by weight, 90 ° C. for 20 minutes. Next, rinsing and washing were performed using distilled water and drying to obtain washing flakes. At this time, the hydrolysis rate of the resin was 0.7%.
[0038]
The content of each chemical substance in the obtained washing flakes and the intrinsic viscosity of the washing flakes were measured. The results are shown in Table 1.
<Solid-state polymerization process>
The washing flakes were brought into contact with nitrogen at 200 ° C. for 12 hours in a nitrogen stream, and solid phase polymerization and removal of volatile components contained in the flakes were performed to obtain solid phase polymerization flakes.
[0039]
The content of each chemical substance in the obtained solid phase polymerization flake and the intrinsic viscosity of the solid phase polymerization flake were measured. The results are shown in Table 1. Thereby, it can be seen that the intrinsic viscosity (degree of polymerization) is increased and the amount of the chemical substance remaining in the washing process is further reduced.
<Pelletization process>
Solid phase polymerization flakes are introduced into a single screw extruder having a vent and a filter, and volatile substances are devolatilized in a molten state at a cylinder temperature of 270 ° C. and a vacuum degree of the vent of 60 kPa. The mixture was filtered with a filter having an opening of 10 μm and granulated to obtain pellets.
[0040]
The content of each chemical substance in the obtained pellet and the intrinsic viscosity of the pellet were measured. The results are shown in Table 1. Thereby, it can be seen that the obtained pellets are further reduced in the amount of chemical substances remaining in the washing step and the solid phase polymerization step, and have an appropriate intrinsic viscosity.
[0041]
For example, the threshold for the concentration of contaminating chemicals in polyethylene terephthalate resin for food use as shown by the US Federal Food Sanitation Agency (FDA) is 430 ppb. According to the present invention, as shown in Table 1, Even when a raw material containing a contaminating chemical substance at a high concentration is used, the concentration of the contaminating chemical substance in the obtained pellet is sufficiently reduced. Therefore, it turns out that the PET bottle shape | molded from this pellet can be used conveniently for food filling.
[0042]
In general, a resin having a degree of polymerization having an intrinsic viscosity of 0.75 to 0.85 dl / g is used as a resin for PET bottles. As shown in Table 1, according to the present invention, the obtained pellets It can be seen that has an intrinsic viscosity suitable for molding PET bottles.
[0043]
[Table 1]
Figure 0004014356

Claims (7)

ペットボトルを粉砕してなるフレークを、アルカリ金属水酸化物の水溶液を用いて洗浄する洗浄工程と、
洗浄したフレークを連続固相重合する固相重合工程と、
固相重合したフレークを、脱揮手段および濾過手段を有する押出機を用いて溶融および造粒するペレット化工程と、
得られたペレットからペットボトルを成形するボトル成形工程と
からなることを特徴とするペットボトルのリサイクル方法。
A cleaning process for cleaning flakes obtained by pulverizing PET bottles using an aqueous solution of an alkali metal hydroxide,
A solid phase polymerization step for continuously solid phase polymerization of the washed flakes;
A pelletizing step of melting and granulating the solid phase polymerized flakes using an extruder having a devolatilization means and a filtration means;
A plastic bottle recycling method comprising a bottle molding step of molding a plastic bottle from the obtained pellet.
成形されたペットボトルが食品用ペットボトルである、請求項1に記載のペットボトルのリサイクル方法。2. The plastic bottle recycling method according to claim 1, wherein the molded plastic bottle is a food plastic bottle. 固相重合したフレークの固有粘度が、0.8〜0.95dl/gであることを特徴とする請求項1または2に記載のペットボトルのリサイクル方法。The method for recycling PET bottles according to claim 1 or 2, wherein the intrinsic viscosity of the solid phase polymerized flakes is 0.8 to 0.95 dl / g. 固相重合工程が、洗浄したフレークを移動床式連続固相重合装置において、180〜230℃の不活性気体と接触させる工程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ペットボトルのリサイクル方法。The solid phase polymerization step is a step of bringing the washed flakes into contact with an inert gas at 180 to 230 ° C in a moving bed type continuous solid phase polymerization apparatus. How to recycle plastic bottles. 固相重合工程で用いた不活性気体を、揮発性物質を除去した後、固相重合工程に再利用することを特徴とする請求項4に記載のペットボトルのリサイクル方法。The method for recycling a PET bottle according to claim 4, wherein the inert gas used in the solid phase polymerization step is reused in the solid phase polymerization step after removing volatile substances. ペレット化工程で用いる押出機が、脱揮手段として樹脂の溶融帯域に少なくとも1個の真空ベントを有しており、
ペレット化工程において、真空ベントにより70kPa以下で溶融樹脂中の揮発性物質を脱揮することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のペットボトルのリサイクル方法。
The extruder used in the pelletizing step has at least one vacuum vent in the resin melting zone as a devolatilization means,
The method for recycling a PET bottle according to any one of claims 1 to 5, wherein in the pelletizing step, a volatile substance in the molten resin is devolatilized by a vacuum vent at 70 kPa or less.
ペレット化工程において、溶融樹脂中の粒径25μm以上の粒子を押出機の濾過手段で濾過除去することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のぺットボトルのリサイクル方法。The method for recycling a pet bottle according to any one of claims 1 to 6, wherein in the pelletizing step, particles having a particle size of 25 µm or more in the molten resin are filtered and removed by a filtering means of an extruder.
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