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公開番号2025091766
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207216
出願日2023-12-07
発明の名称使用済みポリエステル製品から成形体を製造する方法、および使用済みポリエステル製品のリサイクル方法
出願人東洋製罐グループホールディングス株式会社,キリンホールディングス株式会社
代理人個人,個人
主分類B29B 9/02 20060101AFI20250612BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】使用済みのポリエステル製品から、化学分解効率に優れケミカルリサイクルし易いポリエステル成形体を製造する方法を提供する。
【解決手段】使用済みポリエステル製品から、成形体を製造する方法であって、前記使用済みポリエステル製品から、IV値が0.50dL/g以上であるポリエステル樹脂を準備し、前記ポリエステル樹脂の含水率を調整し、含水率が1,000ppm超、10,000ppm以下の状態で、押出機にて前記ポリエステル樹脂の溶融混練を少なくとも20秒超実施し、IV値を0.40dL/g以下まで低下させたポリエステル樹脂を押出機から吐出して急冷し、結晶化度相関パラメーター(ΔH_Tc1/ΔH_Tm)が0.50～0.75のポリエステル成形体を得ることを含む、方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
使用済みポリエステル製品から、成形体を製造する方法であって、
前記使用済みポリエステル製品から、ＩＶ値が０．５０ｄＬ／ｇ以上であるポリエステル樹脂を準備し、
前記ポリエステル樹脂の含水率を調整し、含水率が１,０００ｐｐｍ超、１０,０００ｐｐｍ以下の状態で、押出機にて前記ポリエステル樹脂の溶融混練を少なくとも２０秒超実施し、
ＩＶ値を０．４０ｄＬ／ｇ以下まで低下させたポリエステル樹脂を押出機から吐出して急冷し、結晶化度相関パラメーター（ΔＨ
Ｔｃ１
／ΔＨ
Ｔｍ
）が０．５０～０．７５のポリエステル成形体を得る、
ことを含む、方法。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記溶融混練する際の溶融混練温度が、前記ポリエステル樹脂の融点よりも３０～７０℃高い温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶融混練を、前記ポリエステル樹脂の融点よりも３０～７０℃高い温度で、２０～６５秒実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
溶融した前記ポリエステル樹脂の単位時間あたりの総吐出量をＱ（ｋｇ／時）とし、前記押出機のスクリュー回転数をＮ（ｒｐｍ）とした場合に、Ｑ／Ｎの値が、０．１０～０．１５の範囲となるように、前記溶融混練を行う、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記押出機が、サイドベントおよびサイドフィーダーを備える二軸押出機である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリエステル樹脂がフレーク形状を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリエステル成形体は、平均粒径が０．５～５ｍｍである粒状体、および／または厚さが０.１～２ｍｍである板状体の集合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリエステル成形体を粉砕して３００μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する粉砕物を得ることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記使用済みポリエステル製品が、ポリエチレンテレフタレート製品である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記リサイクルが、ポリエステル樹脂の化学分解により実施される、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みポリエステル製品から成形体を製造する方法に関し、とりわけ使用済みポリエステル製品から、リサイクルに適した成形体を製造する方法、および使用済みポリエステル製品のリサイクル方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
プラスチック製ボトルは、軽量であることや、透明で中身が良く見えることなどから飲料水、調味料、食用油、アルコール性飲料、燃料、洗剤などさまざまな液状物の容器として広くかつ大量に利用されており、なかでもポリエチレンテレフタレート製ボトル（以下、ＰＥＴボトルと表記する場合がある）がその大半を占めている。使用済みプラスチック製ボトルは、従来は焼却処理や埋め立て処理により処分されていたが、近年では容器包装に係る分別収集および再商品化の促進等に関する法律が施行され、ＰＥＴボトルの収集・リサイクルとともに、容器包装使用済みプラスチックの分別収集並びにリサイクルが開始されている。
【０００３】
これら使用済みプラスチックのリサイクルの方式としては、使用済みプラスチックを素材として再製品化して利用するマテリアルリサイクル、使用済みプラスチックをモノマーレベルまで分解して再利用するケミカルリサイクル、使用済みプラスチックをエネルギーとして再利用するサーマルリサイクル等がある。
【０００４】
使用済みＰＥＴボトルを一例にとると、ケミカルリサイクルとして、ポリエステルを化学的に分解しオリゴマーもしくはモノマーを回収し再びポリエステルを重合する方法が開発され実用化されはじめている。例えば、使用済みＰＥＴボトルを洗浄、粉砕してフレーク状とし、メタノールを加えてジメチルテレフタレートに分解した後、再び加水分解して高純度テレフタル酸を得る方法（特許文献１等）や、ポリエチレンテレフタレートにエチレングリコールを加えてビス（２－ヒドロキシエチル）テレフタレートに分解し、ビス（２－ヒドロキシエチル）テレフタレートを溶融重縮合させてポリエチレンテレフタレートポリマーを得る方法（特許文献２）、またポリエチレンテレフタレートを超臨界または亜臨界と呼ばれる高温高圧状態の水と反応させて加水分解しテレフタル酸を得る方法などが知られている（特許文献３）。さらに、近年では、ポリエチレンテレフタレートを酵素により加水分解してテレフタル酸を得る方法も提案されている（特許文献４）。
【０００５】
また、半結晶性ポリエステルを酵素による加水分解によりモノマーを得る方法として、融点以上の温度でポリマーを溶融させて結晶化温度以下に急冷することで非晶化させることで、分解効率が向上することが提案されている（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００２－６０３６９号公報
特開２０００－１６９６２３号公報
特開２０００－５３８０１号公報
特表２０１６－５０５６５０号公報
米国特許公開２０１９／２１８３６０号
【発明の概要】
【０００７】
使用済みプラスチック、特に使用済みのポリエステル製品をモノマーレベルまで分解して再利用するケミカルリサイクル法は、基本的にはポリマー材料を化学分解する方法といえる。しかしながら、従来公知の何れの方法は、実用化するに際しては分解効率が十分であるとは言えず、実用化に際して改善する余地があった。
【０００８】
したがって、本発明は、使用済みのポリエステル製品をリサイクルするにあたり、使用済みのポリエステル製品から、化学分解効率に優れケミカルリサイクルし易いポリエステル成形体を製造する方法を提供することを主な目的としている。また、本発明は、当該方法を用いて使用済みポリエステル製品をリサイクルする方法を提供することも目的としている。
【０００９】
本発明者らは、使用済みポリエステル製品を再溶融して成形体を製造し、当該成形体をケミカルリサイクルするにあたり、特定の製造工程を経て得られた成形体においては、化学分解効率が向上するとの知見を得て、かかる知見に基づいて更なる検討を行ったところ、再溶融工程においてポリエステルの分子量を低減させるとともに、冷却固化の際に結晶化しないように急冷することで、得られた成形体の化学分解効率が飛躍的に向上することを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。
即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１０】
［１］使用済みポリエステル製品から、成形体を製造する方法であって、
前記使用済みポリエステル製品から、ＩＶ値が０．５０ｄＬ／ｇ以上であるポリエステル樹脂を準備し、
前記ポリエステル樹脂の含水率を調整し、含水率が１,０００ｐｐｍ超、１０,０００ｐｐｍ以下の状態で、押出機にて前記ポリエステル樹脂の溶融混練を少なくとも２０秒超実施し、
ＩＶ値を０．４０ｄＬ／ｇ以下まで低下させたポリエステル樹脂を押出機から吐出して急冷し、結晶化度相関パラメーター（ΔＨ
Ｔｃ１
／ΔＨ
Ｔｍ
）が０．５０～０．７５のポリエステル成形体を得る、
ことを含む、方法。
［２］前記溶融混練する際の溶融混練温度が、前記ポリエステル樹脂の融点よりも３０～７０℃高い温度である、［１］に記載の方法。
［３］前記溶融混練を、前記ポリエステル樹脂の融点よりも３０～７０℃高い温度で、２０～６５秒実施する、［１］に記載の方法。
［４］溶融した前記ポリエステル樹脂の単位時間あたりの総吐出量をＱ（ｋｇ／時）とし、前記押出機のスクリュー回転数をＮ（ｒｐｍ）とした場合に、Ｑ／Ｎの値が、０．１０～０．１５の範囲となるように、前記溶融混練を行う、［１］に記載の方法。
［５］前記押出機が、サイドベントおよびサイドフィーダーを備える二軸押出機である、［１］に記載の方法。
［６］前記ポリエステル樹脂がフレーク形状を有する、［１］に記載の方法。
［７］前記ポリエステル成形体は、平均粒径が０．５～５ｍｍである粒状体、および／または厚さが０.１～２ｍｍである板状体の集合物である、［１］に記載の方法。
［８］前記ポリエステル成形体を粉砕して３００μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有する粉砕物を得ることを更に含む、［１］に記載の方法。
［９］前記使用済みポリエステル製品が、ポリエチレンテレフタレート製品である、［１］に記載の方法。
［１０］前記リサイクルが、ポリエステル樹脂の化学分解により実施される、［１］に記載の方法。
［１１］前記化学分解が、酵素を用いたエステル加水分解反応である、［１０］に記載の方法。
［１２］［１］～［１１］のいずれか一項に記載の方法により得られたポリエステル成形体を化学分解して、使用済みポリエステル製品からジオール成分および／またはジカルボン酸成分を生成する、
ことを含む、ポリエステルから構成される使用済み製品のリサイクル方法。
［１３］［１］～［１１］のいずれか一項に記載の方法により得られたポリエステル成形体を化学分解して、使用済みポリエステル製品からジオール成分および／またはジカルボン酸成分を生成し、
前記ジオール成分および／またはジカルボン酸成分を、ポリエステル重合原料の少なくも一部として使用してポリエステルを重合し、
得られたポリエステルから、ポリエステル製品を製造する、
ことを含む、使用済みポリエステル製品のリサイクル方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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