JP4416950B2 - ポリエステルを洗浄および浄化する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明はポリエステルの処理方法に関する。特に、本発明は、ポリエステルを洗浄し、浄化しそしてポリエステルの固有粘度を高くしようとする時にさえ有効に用いることができる技術に関する。このように、この技術は、ポリエステルからの不純物および／または汚染物含有材料、例えば廃棄材料などの分離およびポリエステルの固相反応（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｉｎｇ）を包含する多様な方法で用いるに有効であり得る。
【０００２】
（発明の背景）
ポリエステルは、多塩基性有機酸と多価アルコールのエステル化で製造可能な高分子量材料である。最も通常に製造されて用いられているポリエステルは恐らくポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、これはテレフタル酸とエチレングリコールの反応で製造可能である。
【０００３】
ポリエステルは現在いろいろな用途で益々用いられるようになってきている。例えば、ポリエステルは一般に全種類の容器、例えば飲料および食料用容器など、写真フィルム、Ｘ線フィルム、磁気記録用テープ、電気絶縁体、外科補助品、例えば合成動脈など、生地および他の織製品、そして他のいろいろな品目の製造で用いられている。
【０００４】
ＰＥＴの如きポリエステルの製造は、典型的に、重合を高温高圧条件下で起こさせることを伴う。重合は典型的に２段階工程、即ちＰＥＴを生じさせる重合に続くＰＥＴの「固相反応」を伴う。
【０００５】
ＰＥＴをもたらす単量体材料の重合ではまた特定の副生成物が生じ、そのような副生成物にはＤＥＧおよびアセトアルデヒドが含まれる。ＰＥＴの固相反応でそのような副生成物、例えばアセトアルデヒドなどの量を少なくすることができる。固相反応ではまたそのような重合体材料の分子量も高くなる。
【０００６】
ポリエステル技術の分野の別の重要な課題には難問である重合に加えてポリエステルの回収および再利用が含まれる。ポリエステルは経済的に再溶融させて再成形可能であることから、ポリエステルを使用後にできるだけ多く再生利用しようとする数多くの努力が進行中である。しかしながら、ポリエステルを再生利用することができるようになる前に「消費者が消費した後の」ポリエステルをこのポリエステルと混ざり合っているか或はそれに結合していると思われ得る他の製品および材料から分離する必要がある。不幸なことに、ポリエステルを他の廃棄材料から分離する試みで数多くの問題に直面してきた。従来技術の方法は数多く存在するが、特に他の材料、不純物および汚染物が有意量で存在する時には、そのような技術を用いてポリエステルを有効かつ経済的に再生させるのは不可能である。
【０００７】
ポリエステルを他の材料から分離しようとする数多くの従来技術方法は、「浮遊（ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ）」分離技術および機械的回収方法に焦点を当てていた。浮遊分離では、密度の差を基にしてポリエステルを他の材料から分離する。例えば、ポリエステルを含有する材料を水と一緒にしてもよい。密度が低い材料は水に浮遊し、従って、これを沈んだポリエステルから分離するのは容易であり得る。このような手順は比較的簡単で、ポリエステルを数多くの低密度不純物から分離しようとする時に有効であり得る。しかしながら、水に沈む材料、即ちポリエステルの密度に匹敵する密度を有する材料がポリエステルと組み合わされている場合に浮遊分離技術を用いるのは不可能である。
【０００８】
後者の例にはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）およびアルミニウムが含まれ、これらは水に浮かばない。実際、ＰＶＣの密度はＰＥＴの密度に非常に類似しており、しばしばＰＥＴとして違えられる。ポリエステルを再使用することができるようになる前にそれからアルミニウムとＰＶＣの両方を分離しておく必要がある。特に、ＰＥＴとＰＶＣを一緒に再溶融させると塩酸ガスが発生して、これが結果として得るプラスチック材料の特性を悪化させる。
【０００９】
浮遊分離技術および通常の洗浄を用いたのでは、水より重い不純物からポリエステルを分離するのは不可能であることに加えてまたポリエステルに通常付着しているコーティングまたは他の汚染物を除去するのも不可能である。例えば、ポリエステル製容器は一般に蒸気バリヤーコーティング（ｖａｐｏｒ ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ）、サランコーティングおよび／またはインクなどで覆われている。
【００１０】
機械的回収過程は、典型的に、ポリエステルと洗浄溶液の間に如何なる実質的な反応も起こらないように洗浄過程でポリエステル表面のコーティングを除去しかつ汚染物を除去することを伴う。例えば米国特許第５，２８６，４６３号および５，３６６，９９８号（両方とも引用することによって全体が本明細書に組み入れられる）には、ポリエステルフィルム、例えば写真フィルムなどから接着剤、特にポリハロゲン化ビニリデンおよびポリハロゲン化ビニルを基とする樹脂を除去するための組成物および方法が開示されている。１つの態様では、前記ポリエステルフィルムを還元糖および塩基と一緒に混合して接着性の重合体樹脂を前記フィルムから除去する。次に、酸を添加して前記樹脂を沈澱させた後、それを前記ポリエステルフィルムから分離することができる。
【００１１】
最近、ポリエステルを廃棄流れから回収することに関する焦点がポリエステルに化学的変換を受けさせて使用可能な化学成分を生じさせることに変わってきている。そのような方法ではアルカリ性材料が用いられる。例えば米国特許第５，３９５，８５８号および米国特許第５，５８０，９０５号（両方とも引用することによって全体本明細書に組み入れら）にポリエステルを再生利用する方法が開示されており、この方法では、ポリエステルをそれの元々の化学反応体に戻すことが行われている。前記方法はポリエステル材料をアルカリ性組成物と一緒にして混合物を生じさせる段階を包含する。この混合物をポリエステルが多塩基性有機酸のアルカリ塩とポリオールに変化するに充分な温度に加熱する。この過程中にアルカリ性組成物をこれが前記混合物に存在するポリエステルの全部と反応するに充分な量で添加している。
【００１２】
前記方法はポリエステル材料の完全な化学的変換／鹸化を規定している。しかしながら、ポリエステルを最終的に再生させる必要があることから、工程全体に実質的な費用が加わる可能性がある。従って、ポリエステルの鹸化をある程度のみ起こさせる技術が開発された。このような方法が同時係属中の米国出願連続番号０８／６３１，７１０（これは全目的で引用することによって全体が本明細書に組み入れられる）に考察されている。
【００１３】
この同時係属中の出願では、ポリエステルをアルカリ溶液と一緒にして混合物を生じさせる段階を包含する方法を用いてポリエステルに部分的鹸化を受けさせる。そのようなアルカリ性組成物をこれが好適にはポリエステルの約１０％以下と反応するに充分な化学量論的量で前記材料に添加する。次に、この混合物をポリエステルの一部が鹸化を受けるに充分であるがポリエステルが溶融するほどではない温度に加熱する。この加熱および鹸化過程によって表面の多様な汚染物および吸収されている不純物（ポリエステルに付着しているコーティングおよび埃を包含）およびポリエステル内に運び込まれた有機および無機化合物を除去することができる。
【００１４】
このような回収方法を用いるとポリエステルから不純物および汚染物を除去することができるが、それにも拘わらず、本技術分野では、そのような回収方法をより費用効果的にしかつ優れた再利用品を与える方法を絶えず探求している。
【００１５】
【発明の要約】
本発明は、少なくともある程度ではあるが、水を少なくとも実質的に含まない反応環境下でポリエステル、例えばＰＥＴなどをアルカリ性組成物で処理するとポリエステルの洗浄、浄化およびポリエステルの固有粘度の向上さえ得ることができることを驚くべきことに見いだしたことを基にしている。この見いだしたことは、苛性材料を存在させるとポリエステルが必然的に劣化を受けるに違いないと本分野で長年に渡って信じられていたこととは全く対照的である。
【００１６】
本発明は、１つの面において、ポリエステルの処理方法に関し、この方法は、ポリエステルをこのポリエステルの少なくとも一部を覆うに有効な量のアルカリ性組成物と一緒にすることを含んで成る。次に、前記ポリエステルをこのポリエステルの融点以下の温度に加熱してもよい。前記加熱段階を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施する。
【００１７】
この技術を用いると、汚染物および／または不純物を含有するポリエステル含有材料の回収または再利用方法で得たポリエステル生成物の特性が向上し得る。これに関して、回収方法は、ポリエステル含有材料をアルカリ性組成物（このアルカリ性組成物をこれが前記ポリエステルおよびポリエステル含有材料の一部と反応するに有効な量で用いる）と一緒に混合した後その混合物を前記ポリエステルの一部が鹸化を受けるに有効であるが前記ポリエステルが溶融するほどでない温度に加熱することを包含する。次に、このポリエステルを物理的に洗浄して浄化してもよい。この方法の鍵となる面は、前記加熱段階を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施する点にある。結果として得るポリエステルは、例えば処理時間などに応じて、固有粘度（ｉ．ｖ．）および色の向上を受け得る。このポリエステルを再使用する前に、これに本技術分野で認識されている技術を用いた処理、例えば洗浄などを受けさせてもよい。
【００１８】
実際、本技術を用いるとポリエステルの固有粘度が向上し得ることから、これをまたポリエステルの生成、例えば固相反応方法などで用いることも可能になる。
【００１９】
以下に行う説明および請求の範囲から本発明の前記および他の面が明らかになるであろう。
【００２０】
（好適な態様の詳細な説明）
この上で考察したように、本発明は、ポリエステル、例えばＰＥＴなどの洗浄、浄化および再利用を容易に行うことができるように前記ポリエステルをアルカリ性材料および高温にさらすことで前記ポリエステルを処理する技術に関する。更に、この技術を用いると結果として得るポリエステルの固有粘度の向上も得られる。
【００２１】
本発明の１番目の面は、ポリエステルを苛性材料、例えばアルカリ性組成物、例えば水酸化ナトリウムなどと混合した後に前記材料を加熱することを包含する方法を用いてポリエステルを処理することを伴う。鍵となる必要条件は、加熱を行う環境が水を少なくとも実質的に含まないようにする点にある。従って、本方法に、また、いくらか存在する水分を例えば前記混合物を加熱する前の乾燥などで除去することを含めることも可能である。
【００２２】
「少なくとも実質的に含まない」は、環境内に存在する水の量が加熱中のポリエステルの劣化をもたらす量より少ないことを意味する。このような量は典型的に８０ｐｐｍ（−４０度Ｆ Ｄｅｗ Ｐｔ．）以下、好適には約１０ｐｐｍ以下、更により好適には約５ｐｐｍ（−８０度Ｆ Ｄｅｗ Ｐｔ．）以下である。水の量の理論的最小値は存在しないが、環境の１ｐｐｍまたはそれ未満の如く低くてもよい。
【００２３】
ポリエステルは、例えば多塩基性有機酸とポリオールの間のエステル化もしくは反応生成物などに関係する。本発明では公知の如何なるポリエステルもコポリエステルも使用可能であると考えている。本発明の方法は、特に、本明細書でポリオールのポリテレフタレート（テレフタル酸を多塩基性酸として用いた）と呼ぶ種類のポリエステルに向けたものである。
【００２４】
本明細書で「多塩基性有機酸」を用いる場合、これは、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を２つ以上有する任意の有機酸を指す。大部分のポリエステルは二塩基性酸、言い換えればジカルボン酸から誘導される。多塩基性酸の形態は線状または環状であってもよい。ポリエステルの製造で使用可能な線状の多塩基性酸の例には、脂肪族ジカルボン酸、特に鎖中の炭素原子数が１０以下の脂肪族ジカルボン酸が含まれる。このような酸にはアジピン酸、グルタル酸、こはく酸、マロン酸、しゅう酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸およびフマル酸が含まれる。
【００２５】
他方、環状の多塩基性有機酸には炭素環状ジカルボン酸が含まれる。このような酸はフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびナフタレンジカルボン酸として知られており、特にポリエチレンテレフタレートの製造ではテレフタル酸が用いられ、ポリエチレンテレフタレートが恐らくは最も商業的に入手可能なポリエステルであろう。
【００２６】
この上に記述したように、多塩基性有機酸をポリオールと化合させることでポリエステルを生じさせる。ポリオールはヒドロキシル基を少なくとも２つ含む化合物である。ヒドロキシル基を２つ含むポリオール（ジオールと呼ばれる）を用いて数多くのポリエステルの合成が行われている。ジオールは、通常、ヒドロキシル化として知られる方法で２つのヒドロキシル基をアルケンの炭素二重結合に正味付加させると生じる。ポリオールは、通常、グリコールおよび多価アルコールと呼ばれる。ポリエステルの製造で用いられるポリオールの例にはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールおよびシクロヘキサンジメタノールが含まれる。
【００２７】
例示の目的で下記の表に本発明に従う市販ポリエステルのリストを含めるが、これは完全なリストではない。各ポリエステルの相当する多塩基性酸およびポリオールも示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
前記ポリエステルは典型的に個々別々の形態、例えば微細もしくはペレット形態などである。適切な粒子の例には、大きさが１−１５ｍｍのペレットおよび大きさが０．１２５−０．７５インチのフレークが含まれる。しかしながら、ポリエステルを苛性材料で覆うことができる限り、正確な形態は本発明にとって重要ではない。
【００３０】
本発明で用いる苛性材料は本技術分野で認識されている如何なる苛性材料であってもよい。苛性材料の具体例にはアルカリ性組成物、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムおよびそれらの混合物などが含まれる。
【００３１】
用いる苛性材料の量は、ポリエステルを少なくともある程度覆うに必要な量である。この苛性を好適にはポリエステルの全部を覆うに充分な量で導入する。この苛性材料の正確な量は、存在する不純物のレベルそして個々の量の不純物を有効に除去するに必要な洗浄に依存する。
【００３２】
この上で考察したように、水分が例えば苛性などと一緒に材料に導入された場合には、その材料を加熱する前に乾燥させておいてもよい。この乾燥を好適には１６０℃以下、より好適には１３０−１６０℃の温度で実施する。
【００３３】
このような加熱段階を実施する時の環境は、これが水を少なくとも実質的に含まない限り、あまり重要ではない。コストを考慮して、乾燥した空気の環境が好適であるが、しかしながら、また、不活性な雰囲気、例えば窒素、アルゴンなどを有効に用いることも可能である。
【００３４】
最後に、材料を加熱する温度は、工程全体の性質に依存する。即ち、この処理はポリエステルの融点に近いがそれ以下の温度で実施可能である。好適な温度は２００−２４５℃である。
【００３５】
本発明の処理方法を用いると数多くの重要な利点が得られる。例えばポリエステルを洗浄および／または浄化することができる。実際、ポリエステルの洗浄および／または浄化をいろいろな規制、例えばＦＤＡ、ガイドラインなどに合致させるに充分なレベルなるまで行うことができる。勿論、洗浄もしくは浄化の所望レベルはポリエステルの最終使用に依存すると認識されるべきである。この技術を用いてまたポリエステルの固有粘度を高めることも可能である。この目的で、乾燥雰囲気の存在下で行う加熱段階をポリエステルの固有粘度が高くなるに充分な時間実施する。最小時間は、例えば環境に含まれる水の含有量などに依存し、５ー１０分の如く短い時間であり得る。典型的な処理時間は少なくとも１時間、好適には少なくとも約２時間である。
【００３６】
前記利点を鑑み、本発明の技術は、ポリエステルの製造、例えば固相反応などおよび再生利用の両方を包含する数多くの環境で使用可能である。
【００３７】
本発明の処理で重要な利点を得ることができる１つの特別な環境はポリエステル材料の回収を伴う環境である。正確な回収方法は、この方法でアルカリ性材料を用いかつ水を少なくとも実質的に含まない環境を用いることの両方を包含する限り、あまり重要ではない。
【００３８】
本発明に従う回収方法の具体例は、同時係属中の米国出願連続番号０８／６３１，７１０（これは引用することによって全体が本明細書に組み入れられる）に考察されている方法の改良に関する。
【００３９】
本発明の回収方法は２段階を伴い、その第一段階で、アルカリ性材料をこれがポリエステルの少なくとも一部（ほんの一部のみ）と反応するに充分な量で導入する。特に好適には、前記アルカリ性材料をこれがポリエステルの２０重量％以下、好適にはポリエステルの約１０重量％以下、更により好適にはポリエステルの約３重量％以下と反応するに充分な量で添加する。
【００４０】
更に、最小量として、ポリエステルの少なくとも約０．２５％を反応させるのが好適であり（必要ではないが）、汚染物の性質／量に応じて最小量が０．５％または１％であっても容認され得る。
【００４１】
第二段階は、前記混合物をポリエステルの一部が鹸化を受けるに充分であるがポリエステルが溶融するほどでない温度に加熱することを伴う。この加熱に含める加熱段階は２段階以上であってもよい。これに関して好適な加熱手順には、ポリエステルが乾燥するように１５０−１６０℃の温度に加熱した後、乾燥後、水を少なくとも実質的に含まない環境、好適には乾燥した空気の環境下で２００−２４０℃の温度に加熱することを包含する。
【００４２】
本回収方法に、ポリエステル製品からの不純物および／または汚染物の分離および除去を向上させる目的で、苛性を添加する前の前処理段階ばかりでなく追加的後処理段階を含めることも可能である。
【００４３】
大部分の用途で回収すべきポリエステルはポリエチレンテレフタレートである。このポリエチレンテレフタレートの一部に鹸化を受けさせてテレフタル酸金属とエチレングリコールに変化させる。生じたテレフタル酸金属を水に溶解させた後に水を酸性にすることでテレフタル酸を沈澱させてもよい。このテレフタル酸を所望に応じて濾過して再使用してもよい。
【００４４】
本発明に従う回収方法を、ここに、本図に挙げる１つの好適な実施例の意味で記述する。本図に示すように、本再生利用方法は典型的に３段階を伴う、即ちポリエステルの前処理（一般的にＡとして示す如き）、ＰＥＴの反応（一般的にＢとして示す如き）、および反応生成物の分離および後処理（Ｃとして示す）を伴う。
【００４５】
前記段階の第一段階はＰＥＴの前処理を伴う。これに関して、望まれるならば、アルカリ性組成物に接触させる前のポリエステル１を細断または粉砕して粒子の大きさにしてもよい。このようなフレークの大きさ合わせは単に取り扱いを容易にする目的で行うものである。
【００４６】
また、アルカリ性組成物と一緒にする前のポリエステル含有材料を水または他のある種の流体に浸漬して密度が低い方の材料、即ち軽い方の材料を重い方の材料（ポリエステルを包含）から分離してもよい。そのような技術は本技術分野で充分に認識されている。より詳細には、ポリエステルは水に沈むが他の重合体、例えばポリオレフィンなどおよび紙製品などは水に浮かぶことが知られている。従って、前記材料を流体に接触させることで軽い方の材料を重い方の材料から容易に分離することができる。前記材料をアルカリ性組成物に接触させる前に前記材料に沈降／浮遊分離段階を受けさせることで、処理を受けさせるべき材料の量を少なくするばかりでなくまたそのような材料をさらなる処理を受けさせる前のポリエステルから除去しておく。
【００４７】
ポリエステルに水を包含する段階、例えば沈降／浮遊分離段階を受けさせた場合には、それをアルカリ性材料と一緒にする前に、それを乾燥させておいてもよい。この乾燥段階を１６０℃以下、好適には１３０−１６０℃の温度で実施するが、これは本技術分野で認識されている如何なる方法で実施されてもよい。
【００４８】
本方法の次の段階Ｂは、前記ポリエステルと苛性材料を混合した後に乾燥および加熱する段階を伴い、この加熱段階は加熱を乾燥した空気の環境下で行うことを包含する。本方法のこの面は、好適には、乾燥させたポリエステル材料を苛性材料２と一緒に混合した後に加熱／乾燥を行いそして次にこの混合物を反応チャンバに導入することを伴う。この加熱段階中に水を含まない適切な環境を与える目的でまた熱い乾燥空気流れ３を導入することも可能である。この加熱／反応段階中に揮発性成分を含有する流れ６を前記反応チャンバから追い出してもよい。
【００４９】
前記混合物を加熱する実際の温度は、この混合物中に存在する個々の不純物および／または汚染物を包含する数多くの要因に依存する。しかしながら、一般的には、前記混合物をポリエステルが溶融しないできるだけ高い温度に加熱すべきである。例えば、ＰＥＴの融点は典型的に４８０度Ｆから約５２０度Ｆである。大部分の用途の温度は約２００度Ｆから約５００度Ｆ（約９３から約２６０℃）の範囲内であり得る。
【００５０】
本発明の処理中に用いる装置および器具もまた多様であり得る。今までのところ、回転式焼成釜内でポリエステルを加熱した時に良好な結果を得た。この回転式焼成釜は熱ガス、電気素子、加熱油または化石燃料バーナーを用いて間接的に加熱可能である。本発明の方法で用いるに適した間接加熱焼成釜の一例は、Renneburg Division of Heyl & Patterson, Inc.が販売しているＲｏｔａｒｙ Ｃａｌｃｉｎｅｒである。しかしながら、マルチディスクサーマルプロセッサー（ｍｕｌｔｉｄｉｓｃ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、二重円錐形乾燥器またはオーブンも等しく同様に働くと考えている。勿論、本発明の方法で使用可能な他の同様な装置が数多く入手可能である。
【００５１】
本方法の最終段階Ｃはいろいろな反応生成物の分離を伴う。本回収方法では、ポリエステルの一部に鹸化を受けさせることでそれをポリオールと酸塩に変化させる。例えば、ＰＥＴに水酸化ナトリウムによる鹸化を受けさせると、このＰＥＴはエチレングリコールとテレフタル酸二ナトリウムに変化する。この過程中に生じたポリオールは混合物中に液体として存在したままであるか、或は前記混合物を前記ポリオールの沸点より高い温度に加熱すると、これは反応物から蒸発して出て行く。
【００５２】
前記分離段階の第一段階はポリエステル４と酸塩５といくらか存在する微細物７のそれぞれの分離を伴う。次に、これらの成分を個別に取り扱う。
【００５３】
生じた酸塩、即ち金属塩、例えばテレフタル酸二ナトリウムは、前記材料を加熱して洗浄している時に水に溶解する。望まれるならば後で前記金属塩を洗浄水から回収してもよい。例えば、前記酸塩がテレフタル酸塩の場合、その洗浄水を最初に濾過することで、溶解していない状態でいくらか存在する不純物および汚染物（流れ１０で示す）を除去してもよい。次に、前記洗浄水を酸性にすることでテレフタル酸を沈澱させることができる。この溶液を酸性にする時、この溶液に鉱酸、例えば塩酸、燐酸または硫酸など、または有機酸、例えば酢酸または炭酸などを添加してもよい。テレフタル酸が沈澱した後、このテレフタル酸の濾過、洗浄および乾燥を行うと、比較的高純度の生成物１１が残存する。
【００５４】
このポリエステルを再使用する前にこれにまた処理を受けさせる。本回収方法の分離段階における主要な段階はポリエステル材料の洗浄を伴う。
【００５５】
結果として得たＰＥＴに関連して用いるに適した洗浄段階に含める洗浄段階も装置も本技術分野で認識されている如何なる洗浄段階であっても装置であってもよい。しかしながら、ＰＥＴの表面からオリゴマーそして他の有機および無機組成物の如き材料を除去するのを容易にする目的で高せん断洗浄段階を用いるのが好適である。本技術分野におけるそのような高せん断洗浄装置はＲｅｇ−ＭａｃまたはＳｏｒｅｍａの如き製造業者から商業的に入手可能である。
【００５６】
その上、前記洗浄段階に、更に、適切な酸、例えば燐酸などを添加することでいくらか残存するアルカリ性材料を中和することも含める。
【００５７】
このようなポリエステル分離後の処理における他の段階は、出発組成物に含まれる個々の汚染物および／または不純物に依存する。本発明を前記目的で用いることによってポリエステルを多様な汚染物および／または不純物から有効に取り戻すことができる。
【００５８】
例えば、本方法を用いてポリエステルをポリ塩化ビニルから分離することができる。本方法のこの面は、アルカリ性組成物とポリエステル材料の混合物をポリ塩化ビニルの少なくとも一部が脱塩酸を起こしてポリ塩化ビニルがポリエステルから分離可能な形態に変化するに充分な温度に加熱することを伴う。しかしながら、このような混合物をポリエステルが溶融するほどの温度には加熱しない。
【００５９】
脱塩酸を受けたポリ塩化ビニルをポリエステルから分離する目的で、加熱後の前記混合物を水の如き流体と一緒にしてもよい。それを水に入れると、ポリエステルは沈むが脱塩酸を受けたポリ塩化ビニルは浮かぶであろう。このようにして、例えば脱塩酸を受けたポリ塩化ビニルなどを含有する流れ９をポリエステルから容易に分離することができる。場合により、分離を容易にする目的で気体の泡を水の中に入れてもよく、前記気体の泡は前記脱塩酸を受けたポリ塩化ビニルに接着するであろう。
【００６０】
加うるに、本技術分野で認識されている色分別（ｃｏｌｏｒ ｓｏｒｔｉｎｇ）技術を用いて、変色したＰＶＣを分離することができる。商業的に入手可能な装置の例には、ＳＲＣ、ＳａｔａｋｅおよびＭＳＳなどの如き製造業者が製造している装置が含まれる。
【００６１】
本発明の方法を用いて、また、ポリエステルを小さい粒子、即ちミクロンの桁のアルミニウムなどから有効に分離することができる。この面は、廃棄材料／アルカリ性組成物の混合物を前記アルカリ性組成物が前記金属の少なくとも一部と反応するに充分であるがポリエステルが溶融しないほどの温度に加熱することを包含する。前記アルカリとアルミニウムの間の反応で生じる副生成物を次の洗浄段階で除去してもよい。
【００６２】
本回収方法の別の面は、ポリエステルからコーティングおよび／または運び込まれた有機および無機化合物を除去することを伴う。これに関して、ポリエステル／苛性混合物を前記ポリエステルの外側表面が鹸化を受けるに充分な温度に加熱することで、このポリエステルからコーティングを除去する。この混合物を加熱する温度をポリエステルが溶融するほどの温度にしない。
【００６３】
本発明の回収方法は連続的に実施可能であるか或はバッチ系として組み立て可能である。実際に如何なるポリエステル材料も処理可能である。好適には、ポリエステル材料を固体状廃棄流れから回収することで、数多くの環境上の懸念および処分の問題を軽減する。本発明は特にＰＥＴで作られた食料容器および飲料容器の再生利用に向けたものである。本発明の方法を用いてポリエステルを消費者が消費した後の廃棄物から回収して再使用することができ、これは、ポリエステルがポリ塩化ビニルまたはアルミニウムと混ざり合っているか、いろいろなコーティングに付着しているか、或はいろいろな有機および無機化合物が運び込まれていることが分かっている時にさえ実施可能である。そのような材料は、現在のところポリエステルを回収する経済的な方法が存在しないことから、埋め立てで処分されているか或は１回使用後に焼却されている。
【００６４】
本回収方法は、本技術分野の範囲内で用いられている伝統的な方法に比べて有意な利点を与え得る。特に、本方法を用いると、向上した特性、例えば高い度合の奇麗さ（ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ）、良好な色かつ恐らくは向上した固有粘度さえ有する再生ＰＥＴ製品を生じさせることができる。その上、例えば、典型的な解重合方法とは対照的に単量体を「再び重合させる」必要がないことから、そのような製品を満足される収率およびより低い処理費用で得ることができる。
【００６５】
本発明の方法を用いると、ポリエステルの回収に加えて、ポリエステルの製造過程（例えば公知の固相反応過程を包含）も向上し得る。この目的で、固相反応過程は本技術分野で充分に認識されており、このように、ここでは詳細には考察しない。
【００６６】
固相反応過程は典型的にＰＥＴの如きポリエステルを完結の目的で粒子形態で処理することを伴うことを特記する。好適な粒子には大きさが１−１５ｍｍのペレットが含まれる。しかしながら、用いる粒子の大きさにも固相反応方法にも関係なく、本発明の方法は、ポリエステルの粒子をアルカリ性材料で覆うことを伴う。
【００６７】
その上、本発明に従う固相反応方法は、そのようにして被覆した粒子の加熱をポリエステルの固相反応を助長するに有効な時間行うことを伴う。この目的に適した温度は例えば２００−２３０℃でありそして時間は数時間の桁であることは本技術分野で充分に認識されている。しかしながら、この上で考察したように、水を除去する目的で加熱を例えば約１６０℃の温度で行った後に水を少なくとも実質的に含まない環境下で加熱を約１９０−２４０℃、好適には２００−２３０℃で行うことを包含する２段階加熱段階を実施することができることを特記する。
【００６８】
ここに、以下に示す実施例で本発明の説明を行う。本実施例は単に本発明を説明する目的で示すものであり、決して本発明を限定するものでないことを特記する。
【００６９】
（実施例）
消費者が使用した後の３０００ポンドのＰＥＴ製ボトル（ＰＶＣが混入している）を名目上３／８”の大きさのフレークに粉砕した後、シンクフロートタンク（ｓｉｎｋ ｆｌｏａｔ ｔａｎｋ）に入れることで、紙とポリオレフィンを除去した。粉砕されたＰＥＴとＰＶＣを含有する重質部分を１０重量％の量の５０％水酸化ナトリウム溶液と一緒にブレンドした後、直径が５４”で加熱長が３２’の電気加熱バッチ式回転型焼成釜に入れた。この材料を２５０度Ｆに加熱しながら前記焼成釜の中に熱い乾燥空気を１分当たり６００立方フィートで通した（−８０度Ｆ Ｄｅｗ Ｐｔ．および２５０度Ｆの温度）。
【００７０】
３時間後、前記フレークの水分レベルが０．２％になり、この時点で、前記フレークおよび空気の温度を４００度Ｆにまで高めて、この温度に９時間保持した。
【００７１】
次に、前記材料を冷却した後、シンクフロートに入れることで、劣化したＰＶＣを除去した。沈降と浮遊を起こさせた後、重質分をＲＥＧ ＭＡＣ高せん断洗浄装置内で２分間洗浄した後、ｐＨが約４の燐酸溶液で濯いだ。酸で濯いだ後の材料を冷水で濯ぎ、２５０度Ｆの回転式乾燥器（ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒ）内で乾燥させることで水分のレベルを１％未満にした後、色で分類分けすることで、いくらか残存する変色したＰＶＣを除去した。
【００７２】
結果の要約を以下の表に示す：
【００７３】
【表２】

【００７４】
本発明の方法を本発明の好適な特定態様の意味で記述してきたが、本発明を決してそのような態様に限定するものでないことを認識することは重要である。その代わりに、この上で説明したように、両方の製品特性、例えば色および洗浄度そして工程条件、例えば不活性雰囲気に対比させた空気に関連した利点は用いる個々のポリエステル生成または回収方法から独立している。従って、本発明を本発明の好適な特定態様の意味で記述してきたが、本発明の精神から逸脱しない限りいろいろな置換、省略、修飾、変化などを行ってもよい。本請求の範囲（それの相当物を包含）の範囲でのみ本発明の範囲を限定することを意図する。
本発明の好適な実施の態様は次のとおりである。
１． ポリエステルの処理方法であって、
（ａ）ポリエステルをこのポリエステルの少なくとも一部を覆うに有効な量のアルカリ性組成物と一緒にし、そして
（ｂ）その混合物を前記ポリエステルの融点以下の温度に加熱するが、この段階（ｂ）を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施する、
ことを含んで成る方法。
２． 前記ポリエステルを粒子、ペレットおよびフレークから成る群から選択される形態にする上記１記載の方法。
３． 前記アルカリ性組成物を前記ポリエステルの実質的に全部を覆うに有効な量で導入する上記１記載の方法。
４． 前記ポリエステルをポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートから成る群から選択する上記１記載の方法。
５． 前記アルカリ性組成物を水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムおよびそれらの混合物から成る群から選択する上記１記載の方法。
６． 段階（ｂ）の温度を２００−２４５℃にする上記１記載の方法。
７． 更に段階（ａ）と（ｂ）の間に前記粒子を乾燥させる段階も含んで成る上記１記載の方法。
８． 前記乾燥段階を１３０−１６０℃の温度で実施する上記７記載の方法。
９． 段階（ｂ）を水の含有量が８０ｐｐｍ以下の環境下で実施する上記１記載の方法。
１０． 汚染物および／または不純物を含有するポリエステルを元の状態に戻す方法であって、
（ａ）ポリエステル含有材料をアルカリ性組成物と混合するが、このアルカリ性組成物をこれが前記ポリエステル含有材料に含まれるポリエステルの一部のみと反応するに有効な量で用い、
（ｂ）その混合物を前記ポリエステルの一部に鹸化を受けさせるに有効であるが前記ポリエステルを溶融させるのに不十分な温度に加熱するが、この段階（ｂ）を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施し、そして
（ｃ）その残りの材料から前記ポリエステルの少なくとも一部を分離する、
ことを含んで成る方法。
１１． 段階（ｂ）の環境が含有する水の量を８０ｐｐｍ以下にする上記１０記載の方法。
１２． 段階（ｂ）の環境が含有する水の量を５ｐｐｍ以下にする上記１０記載の方法。
１３． 前記アルカリ性組成物の添加量をこれがポリエステルの２０重量％以下と反応するのに十分な量にする上記１０記載の方法。
１４． 前記アルカリ性組成物をこれが前記ポリエステルの約１０％以下と反応するに有効な量で存在させる上記１０記載の方法。
１５． 前記アルカリ性組成物をこれが前記ポリエステルの少なくとも３％と反応するに有効な量で存在させる上記１０記載の方法。
１６． 前記アルカリ性組成物を水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムおよびそれらの混合物から成る群から選択する上記１０記載の方法。
１７． 前記アルカリ性組成物が水酸化ナトリウムを含む上記１０記載の方法。
１８． 更に段階（ａ）と（ｂ）の間に前記混合物を乾燥させる段階も含んで成る上記１０記載の方法。
１９． 前記乾燥を１３０−１６０℃で実施する上記１８記載の方法。
２０． 段階（ｂ）の温度を約９３−２６０℃の範囲にする上記１０記載の方法。
２１． 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである上記１０記載の方法。
２２． 更に段階（ａ）の前に
（ｉ）前記ポリエステル含有材料を水に浸漬し、
（ｉｉ）前記水の中に沈んだ前記ポリエステル含有材料から前記水に浮遊する幾つかの材料を分離し、そして
（ｉｉｉ）残りのポリエステル含有材料を乾燥させる、
ことも含んで成る上記１０記載の方法。
２３． 前記乾燥段階が前記ポリエステル含有材料を回転乾燥させる段階を含んで成る上記２２記載の方法。
２４． 前記乾燥段階を約１６０℃以下の温度で実施する上記２２記載の方法。
２５． 更に
（ｄ）前記ポリエステルを洗浄する、
ことも含んで成る上記１０記載の方法。
２６． 段階（ｄ）が前記ポリエステルの高せん断洗浄を含んで成る上記２５記載の方法。
２７． 更に
（ｅ）少なくとも１種の酸を前記ポリエステルにいくらか残存するアルカリ性組成物を中和するに有効な量で導入する、
ことも含んで成る上記２５記載の方法。
２８． ポリエステルの処理方法であって、
（ａ）ポリエステルをこのポリエステルの少なくとも一部を覆うに有効な量のアルカリ性組成物で覆い、そして
（ｂ）その混合物を前記ポリエステルの融点以下の温度に加熱することで前記ポリエステルの固有粘度を上昇させるが、この段階（ｂ）を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施する、
ことを含んで成る方法。
２９． 更に段階（ａ）と（ｂ）の間に前記混合物を乾燥させる段階も含んで成る上記２８記載の方法。
３０． アルカリ性組成物の前記有効量がそれが前記ポリエステルの一部のみと反応するに十分な量である上記２８記載の方法。
３１． ポリエステル粒子の固相反応方法であって、
（ａ）少なくとも１種のポリエステルを含んで成る個々別々の粒子を準備し、
（ｂ）前記ポリエステルの粒子をアルカリ性組成物で覆い、そして
（ｃ）前記覆った粒子を有効な固相反応温度に有効な固相反応時間加熱するが、この加熱段階を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施する、
ことを含んで成る方法。
３２． 前記環境が含有する水の量を８０ｐｐｍ以下にする上記３１記載の方法。
３３． 更に段階（ｂ）と（ｃ）の間に前記覆った粒子を乾燥させる段階も含んで成る上記３１記載の方法。
３４． 前記乾燥段階を１３０−１６０℃で実施する上記３３記載の方法。
３５． 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである上記３１記載の方法。
３６． 前記アルカリ性組成物を水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムおよびそれらの混合物から成る群から選択する上記３１記載の方法。
３７． 段階（ｃ）の温度を２００−２４５℃にする上記３１記載の方法。
３８． ポリエステルを処理する方法であって、
ポリエステル含有材料を準備し、
前記ポリエステル含有材料をアルカリ性組成物と混合し、
その混合物を反応チャンバに導入し、
前記混合物を前記ポリエステルの一部が鹸化を受けるに十分な温度に加熱し、そして
前記加熱段階中の前記反応チャンバが水を少なくとも実質的に含まないように前記加熱段階中に乾燥気体流れを前記反応チャンバに導入する、
ことを含んで成る方法。
３９． 前記乾燥気体流れが乾燥空気流れである上記３８記載の方法。
４０． 前記乾燥空気流れが含有する水の量が８０ｐｐｍ以下である上記３９記載の方法。
４１． 前記アルカリ性組成物をこれが前記ポリエステルの一部のみと反応するに十分な量で存在させる上記３８記載の方法。
４２． 前記混合段階が前記ポリエステル含有材料を前記アルカリ性組成物の水溶液と一緒に混合することを含んで成る上記３８記載の方法。
４３． 更に前記混合段階後に前記混合物を乾燥させることも含んで成る上記４２記載の方法。
４４． 前記乾燥段階が前記混合物を乾燥気体流れに接触させることを含んで成る上記４３記載の方法。
４５． ポリエステルを処理する方法であって、
（ａ）ポリエステルをこのポリエステルの少なくとも一部を覆うに有効な量のアルカリ性組成物と一緒にし、そして
（ｂ）その混合物を約２００から約２４５℃の温度に加熱するが、この段階（ｂ）を少なくとも実質的に水を含まない環境下で実施する、
ことを含んで成る方法。
４６． 段階（ｂ）を水の含有量が８０ｐｐｍ以下の環境下で実施する上記４５記載の方法。
４７． 前記アルカリ性組成物をこれが前記ポリエステルの一部のみと反応するに十分な量で存在させる上記４５記載の方法。
４８． 更に段階（ａ）と（ｂ）の間に前記覆ったポリエステルを乾燥させる段階も含んで成る上記４５記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本図に本発明に従うＰＥＴ再生利用方法の流れ図を示す。

Claims (12)

1. ポリエステルの処理方法であって、
   （ａ）ポリエステルをこのポリエステルの少なくとも一部を覆うアルカリ性材料と一緒にして混合物を形成させ、このアルカリ性材料はポリエステルの２０重量％以下と反応するに充分な量でポリエステルと組合わされており、そして
   （ｂ）その混合物を２００℃から２４５℃の温度であるが前記ポリエステルの融点以下の温度に加熱し、この段階（ｂ）を８０ｐｐｍ以下の水を含む環境下で実施する、
   ことを含んで成る方法。
2. 前記ポリエステルを粒子、ペレットおよびフレークから成る群から選択される形態にする請求項１記載の方法。
3. 前記アルカリ性材料が前記ポリエステルの全部を覆っている請求項１または請求項２記載の方法。
4. 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである請求項１−３のいずれか一項記載の方法。
5. 前記アルカリ性材料を水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムおよびそれらの混合物から成る群から選択する請求項１−４のいずれか一項記載の方法。
6. 更に段階（ａ）と（ｂ）の間に前記ポリエステルを乾燥させる段階を更に含んで成る請求項１−５のいずれか一項記載の方法。
7. 前記乾燥段階を１３０−１６０℃の温度で実施する請求項６記載の方法。
8. 他の材料から前記ポリエステルを分離することを更に含んで成る請求項１−７のいずれか一項記載の方法。
9. 前記アルカリ性材料をこれが前記ポリエステルの１０重量％以下と反応するに充分な量でポリエステルと組合わせる請求項１−８のいずれか一項記載の方法。
10. 前記アルカリ性材料をこれが前記ポリエステルの３重量％以下と反応するに充分な量でポリエステルと組合わせる請求項１−９のいずれか一項記載の方法。
11. 段階（ｂ）中に乾燥気体流を前記混合物に導入することを更に含む請求項１−１０のいずれか一項記載の方法。
12. 前記乾燥気体流が乾燥空気流である請求項１１記載の方法。

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