JPH11302443A - ペットボトルのリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 市中から回収された使用済みのペットボトル
をポリエステル製品製造の主原料であるジメチルテレフ
タレートとエチレングリコールとして、再度高純度のポ
リエステル製品の製造方法を提供する。 【解決手段】 回収ペットボトルに異物分別、粉砕、洗
浄等の必要な前処理を施してポリエステルフレーク若し
くはポリエステルペレットとし、これに精製エチレング
リコールを加えて解重合し粗ポリエステルモノマーを
得、次いで精製メチルアルコールを加えてエステル交
換、結晶化分離、溶融、蒸留精製して得られた精製ジメ
チルテレフタレートと精製エチレングリコールを反応さ
せて高純度ポリエステルモノマーを得るモノマー生成工
程と、得られた高純度ポリエステルモノマーを溶融重合
して高純度ポリエステルポリマーを得るポリマー生成工
程とを経てペットボトル廃棄物から高純度のポリエステ
ル重合物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用済みペットボ
トルのリサイクル方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート製ボトル、
いわゆるペットボトルの消費量は年々増大しており、大
雑把に見て１９９７年は２０万トン、１９９８年は２６
万トンが消費され、２０００年にはその消費量は３０万
トンに達すると見込まれている。その後も消費量は年々
増加すると予測され、使用済みペットボトルの回収率と
リサイクル率を向上することは地球規模で必要不可欠な
命題となっている。

【０００３】最近、使用済みペットボトルの分別収集と
再商品化が法律で義務付けられ、行政と民間が一体とな
って使用済みペットボトルの回収とリサイクルに努めて
いるが、現在のところそのリサイクル率は５〜７％程度
であり、諸外国と比較しても低く、いまだ目標値に達し
ていないのが現状である。この回収率を向上させるため
には、行政と民間が協力して効果的な回収システムを構
築する必要があるが、一方、回収されたペットボトルの
リサイクル率を上げることも省資源、省エネルギーの見
地から大きな課題となっている。

【０００４】従来、回収されたペットボトルは、市町村
が分別・減容圧縮してペットボトルのベール（例えば４
０×４０×６０ｃｍ程度）とし、再商品化業者に引き渡
している。再商品化業者は、これを解俵して金属、塩ビ
ボトル等の異物を分別し、洗浄した後に更に着色ボトル
を分別し、次に粉砕してラベル、アルミ等を分別する。
更に、洗浄を行い、ポリエステル以外のプラスチック
（ポリエチレン、ポリスチレン等）を分別し、脱水、乾
燥を行なった後、更に磁力による金属の分別を行ない、
フレーク若しくはペレットとしている。

【０００５】このフレーク若しくはペレットは、利用業
者に送られ、該業者はこのフレーク若しくはペレットを
原料として、カーペット、卵等の包装用フィルム、短繊
維等、ペットボトル以外の製品としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の回収、リサイクル法では、次のような問題点があっ
た。まず、現行のリサイクル法ではゴミ、異物の混入が
多いために再商品化業者における回収歩留まりが低く、
しかも異物混入の問題が完全に解決されていないため、
フレーク若しくはペレットの当該異物の混入量による品
質変動が大きい。また、衛生上の理由等によりフレーク
若しくはペレットからの再生可能製品の種類が限定され
るので、販売マーケットが小さいという問題もある。こ
のため、ペットボトルのリサイクルは僅かしか行われて
いないというのが現状である。

【０００７】上記の通り、現在生産・市販されているペ
ットボトルは、該ペットボトルからペットボトルへのリ
サイクルが実現しない限り、使用済み後はすべて一般・
産業廃棄物となるものであり、現在一部回収・リサイク
ルされているものもいずれは一般・産業廃棄物となる運
命にある。この点は他のポリエステル製品も同様であ
る。この種の一般・産業廃棄物は、焼却若しくは埋立等
の最終処分が必要であるが、これらの処理は、環境汚染
の問題を含んでおり、このまま推移することは困難であ
る。また、このような処理方法では、省資源、省エネル
ギーの見地から大きな問題が残されている。

【０００８】そこで、本発明は、市中から回収された使
用済みのペットボトルをポリエステル製品製造の主原料
であるジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）とエチレング
リコール（ＥＧ）として、再度高純度のポリエステル製
品を製造できるようにすることを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、ペットボトル廃棄物等のような不純物、異物類を含
有する出発原料から高純度の原料、製品を得る方法につ
いて鋭意検討の結果、本発明は次のような構成を採用し
た。すなわち、本発明にかかるペットボトルのリサイク
ル方法は、使用済みのペットボトル廃棄物に異物分別、
粉砕、洗浄等の必要な前処理を施してポリエステルフレ
ーク若しくはポリエステルペレットとする前処理工程
と、得られたポリエステルフレーク若しくはポリエステ
ルペレットに精製エチレングリコールを加えて解重合し
粗ポリエステルモノマーを得る解重合工程と、得られた
粗ポリエステルモノマーに精製メチルアルコールを加え
て粗ジメチルテレフタレートを得るエステル交換工程
と、得られた粗ジメチルテレフタレートを結晶化分離す
る粗精製工程と、得られた粗精製ジメチルテレフタレー
トを溶融し蒸留精製する精製工程と、得られた精製ジメ
チルテレフタレートと精製エチレングリコールを反応さ
せて高純度ポリエステルモノマーを得るモノマー生成工
程と、得られた高純度ポリエステルモノマーを溶融重合
して高純度ポリエステルポリマーを得るポリマー生成工
程とを経てペットボトル廃棄物から高純度のポリエステ
ル重合物を得ることを特徴としている。

【００１０】上記本発明のリサイクル法によれば、使用
済みのペットボトルから、再度市販可能な高純度のポリ
エステル製品を製造することができる。上記粗ポリエス
テルモノマーのエステル交換工程で得られる粗エチレン
グリコールを蒸留精製すれば精製エチレングリコールが
得られるが、これを上記モノマー生成工程及び解重合工
程で使用するようにすれば、資源を有効に再利用するこ
とができるので好ましい。また、同様の見地から、モノ
マー生成工程で得られる粗メチルアルコールを蒸留精製
して上記エステル交換工程で使用するようにするのも効
果的である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、具体例を
挙げつつ詳細に説明する。図１は、本発明のリサイクル
方法（特に鎖線で囲んだ部分）を表すフローチャートで
あり、一部に従来のポリエステル製品の製造工程の概略
を併記している。本実施形態では、使用済みペットボト
ルを減容圧縮したベールを原料としている。このペット
ボトルベールは、現在市町村が採用している公知の方法
によって製造される。

【００１２】ペットボトルベールを前処理設備によって
前処理する。この前処理の内容は、具体的には例えばベ
ール解俵、洗浄、粉砕、簡易分別等（場合によっては一
部を省略することもできる）であり、解俵されたベール
から金属品、塩ビボトル等を分別する。金属品の分別は
磁力によって行い、塩ビボトルの分別はＸ線透過率によ
って行うのが一般的である。分別後のペットボトルは、
従来と同様な方法で洗浄する。

【００１３】次に、ペットボトルを公知の粉砕装置を用
いて５ｃｍ角程度の大きさに粉砕、フレーク化する。こ
の粉砕によって付着していたラベル、プラスチック蓋、
アルミ蓋等が剥離する。粉砕後のフレークからポリエス
テル以外のプラスチック（例えばポリエチレン、ポリス
チレン等）を例えば液比重差を利用して分別する。この
分別が終わったら、フレークを洗浄し磁力を利用して再
度金属の分別を行う。これにより、本発明の実施に可能
な異物の混入の少ない粗ポリエステルフレークが得られ
る。

【００１４】上記前処理工程で得た粗ポリエステルフレ
ークを計量し、解重合を行う。具体的には、まず、上記
計量済みのポリエステルフレークに精製エチレングリコ
ール（ＥＧ）を加えて解重合設備に投入し、粗ポリエス
テルモノマーに解重合する。異物混入の少ない上記粗ポ
リエステルフレークは、適当な触媒の存在下で加熱、加
圧することにより粗ポリエステルモノマー（ＢＨＥＴ）
に解重合することができる。次に、この粗ポリエステル
モノマーをエステル交換設備に送り、精製メチルアルコ
ール（ＭｅＯＨ）を添加して、適当な触媒の存在下で加
熱、加圧し、エステル交換反応で副生する粗エチレング
リコールを連続的に系外に取り出しながら該モノマーを
粗ジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）に転換する。取り
出された粗エチレングリコールは、別途設置したＥＧ／
ＭｅＯＨ蒸留精製設備に送って精製し、上記解重合工程
に必要なＥＧとして、また、高純度ポリエステルモノマ
ーを得るための上記モノマー生成工程に必要なＥＧとし
て使用する。

【００１５】上記エステル交換工程で得られた粗ジメチ
ルテレフタレート（ＤＭＴ）を結晶化分離し、粗精製Ｄ
ＭＴを得る。

【００１６】粗精製ＤＭＴを溶融する。この溶融した粗
精製ＤＭＴを蒸留塔にて精製し、高純度ＤＭＴを得る。
得られた高純度ＤＭＴは、溶融状態のままで別途設置し
た高純度モノマー生成設備に移送し、上記粗ポリエステ
ルモノマーのエステル交換反応によって得られたＥＧを
精製した精製ＥＧと併せてポリエステル製造の原料とし
て使用する。これにより、高純度のポリエステル製品群
を再生産できる。

【００１７】図１の左下部分は、上記リサイクル処理に
よって得られた高純度ＤＭＴと精製ＥＧを原料として従
来のバージン原料と同様に各種ポリエステル製品を製造
する工程を表すもので、高純度ＤＭＴと精製ＥＧを原料
として得られるポリエステル重合物（ポリマー）を製膜
設備でポリエステルフィルムにして各種ポリエステルフ
ィルム製品群とすることもできるし、上記ポリマーを製
糸設備でポリエステル原糸、綿とし、高級繊維衣料、カ
ーペット、タイヤコード、自動車内装材等の製品とする
こともできる。また、上記ポリマーを固相重合設備で必
要な処理をすることにより、エンジニアリングプラスチ
ック製品群やペットボトル製品群の原料とすることもで
きる。

【００１８】本発明のリサイクル法によれば、使用済み
ポリエステル製品をポリエステル製品群の原料に返した
後、再度市販用のポリエステル製品群を生産することが
できるので、ほぼ完全な「閉リサイクルシステム」を可
能とし、使用済みポリエステル製品を将来も一般・産業
廃棄物として焼却、埋立等の最終処分をする必要がなく
なる。このため、最終目的とする省資源、省エネルギー
を達成することができる。

【００１９】本発明に使用される前処理設備、ポリエス
テル解重合設備、エステル交換設備、粗ＤＭＴ粗精製設
備、粗精製ＤＭＴ精製設備、モノマー生成設備、ポリマ
ー生成設備、ＥＧ／ＭｅＯＨ蒸留精製設備等は、個々の
設備としてはすでに確立されたものであるが、本発明の
特徴は、これら既存の技術を繋ぎ合わせて、使用済みポ
リエステル製品群の閉リサイクルシステムを構築し、使
用済みポリエステル製品群を再度市販可能な製品群に返
す点にある。本発明では、使用済みポリエステル製品を
一旦高純度の原料に返した後、再度重合してモノマーと
し、製品化するものであるから、バージン原料を使用す
る場合と同様な種々の市販製品を製造することができる
のである。

【００２０】

【実施例】市町村によって分別収集・回収されたペット
ボトルベールに上記異物分別、粉砕、洗浄等の前処理を
施して純度の高いポリエステルフレークとした。このフ
レーク１００ｋｇを解重合設備に投入し、６５ｋｇのＥ
Ｇを加えた後、内温２０５℃、内圧２．５ｋｇ／ｃｍ²
Ｇの条件下で３時間の解重合反応を行い１２５ｋｇの粗
モノマー（ＢＨＥＴ）を得た。この粗モノマーにメチル
アルコール（ＭｅＯＨ）５５ｋｇを添加して、内温１２
０℃、内圧６．５ｋｇ／ｃｍ² Ｇの条件下で反応による
留出する粗ＥＧのみを系外に取り出しながら３時間のエ
ステル交換反応を行うことにより８６ｋｇの粗ジメチル
テレフタレート（ＤＭＴ）を得た。

【００２１】得られた粗ジメチルテレフタレートを冷
却、結晶化分離し、粗精製ＤＭＴを得た。この粗精製Ｄ
ＭＴを溶融し、蒸留塔で精製して、高純度のＤＭＴ８３
ｋｇを得た。得られた高純度ＤＭＴの品質は表１の通り
であり、ポリエステル製品群製造用の原料として十分に
使用できるものであった。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明にかかるペ
ットボトルのリサイクル方法は、使用済みペットボトル
を一旦高純度のＤＭＴとＥＧとし、これらを原料として
再度ポリエステル製品群を製造するものであるから、使
用済みポリエステル製品のリサイクルを閉リサイクルシ
ステムで行うことが可能となり、一般・産業廃棄物とし
て、焼却処理や埋立処理を行う必要がなく、目的とする
省資源、省エネルギーを達成することが可能となる。ま
た、本方式によるリサイクルシステムは、ペットボトル
以外のポリエステル材料の廃棄物、例えばポリエステル
繊維廃棄物、ポリエステル系の自動車内装材廃棄物、ポ
リブチレンテレフタレートを代表とするポリエステル系
エンジニアリングプラスチック廃棄物、ポリエステル系
フィルム廃棄物等のリサイクルについても、基本的に対
応し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリサイクルシステムを表す工程図であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用済みのペットボトル廃棄物に異物分
   別、粉砕、洗浄等の前処理を施してポリエステルフレー
   ク若しくはポリエステルペレットとする前処理工程と、
   得られたポリエステルフレーク若しくはポリエステルペ
   レットにエチレングリコールを加えて解重合し粗ポリエ
   ステルモノマーを得る解重合工程と、得られた粗ポリエ
   ステルモノマーに精製メチルアルコールを加えて粗ジメ
   チルテレフタレートを得るエステル交換工程と、得られ
   た粗ジメチルテレフタレートを結晶化分離する粗精製工
   程と、得られた粗精製ジメチルテレフタレートを溶融し
   蒸留精製する精製工程と、得られた精製ジメチルテレフ
   タレートと精製エチレングリコールを反応させて高純度
   ポリエステルモノマーを得るモノマー生成工程と、得ら
   れた高純度ポリエステルモノマーを溶融重合して高純度
   ポリエステルポリマーを得るポリマー生成工程とを経て
   ペットボトル廃棄物から高純度のポリエステル重合物を
   得ることを特徴とするペットボトルのリサイクル方法。
2. 【請求項２】 粗ポリエステルモノマーのエステル交換
   工程で副生する粗エチレングリコールを連続的に系外に
   取り出しながらエステル交換反応を行う請求項１に記載
   のペットボトルのリサイクル方法。
3. 【請求項３】 粗ポリエステルモノマーのエステル交換
   工程で得られる粗エチレングリコールを蒸留精製して得
   た精製エチレングリコールを上記モノマー生成工程及び
   解重合工程で使用する請求項１又は２に記載のペットボ
   トルのリサイクル方法。
4. 【請求項４】 モノマー生成工程で得られる粗メチルア
   ルコールを蒸留精製して上記エステル交換工程で使用す
   る請求項１、２又は３に記載のペットボトルのリサイク
   ル方法。