JP2007504310A - 発泡ポリスチレン用溶剤としてのジアルキルカルボネートの使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、発泡ポリスチレン用溶剤としてのジアルキルカルボネートの使用及び発泡ポリスチレンの新規リサイクル方法に関する。前記方法には、ジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物での溶解による発泡ポリスチレンの容量低減、濾過による不溶性成分の除去、非溶剤又は非溶剤の混合物でのポリスチレンの選択的沈殿、沈殿したポリスチレンの分離、乾燥及び押出が含まれる。この方法は、純粋なポリスチレンの回収を、その特性を変えることなく可能とする。
Description
本発明は、発泡ポリスチレンの容量を低減することができる溶剤としてのジアルキルカルボネートの使用、具体的には、発泡ポリスチレンの新規リサイクル方法における溶剤としてのジアルキルカルボネートの使用に関する。
発泡ポリスチレンは、低い熱伝導率及び良好な緩衝能力というその特性の結果として、様々な製品の包装材料として、また建築業用及び冷却装置の断熱材として多量に使用されている。これらの材料に由来する廃棄物及び発泡ポリスチレンの生産くずは、それらの比質量が非常に低いために極めてかさ高く、またその結果として、それらの輸送及び廃棄物処理場における処分に関して様々な問題が生じている。また、焼却によるこれら廃棄物材料の処分は、焼却炉の燃焼プロセスを妨害し、また有毒ガスを生じ得るために問題である。臭素化された難燃性添加剤を含むあるタイプの発泡ポリスチレンは、焼却された場合、極めて有毒のポリ臭素化ダイオキシンを実際に生じ得る。これらの理由のため、発泡ポリスチレン由来の廃棄物材料は、生産物又は廃棄物収集部門において行われる容量低減の第一工程後にリサイクルされ、その後、集中再生プラントにおいて実施されるポリスチレンの再生が行われるべきである。
ポリスチレンの容量低減及びリサイクルの伝統的な方法としては、熱処理が考えられるが、それは、発泡ポリスチレンに存在する他の生成物からポリスチレンを完全に分離させず、また、ポリマーの部分的酸化分解を生じ、従ってその品質を低下させるという大きな不都合を有する（カノ、スズキ、J.Jpn. Pack. Inst.、31、33、1993年；ササオ、ハラデら、カガクコーギョー、66、395、1992年）。
公知技術に記載された発泡ポリスチレンの他の容量低減方法は、上記欠点が克服されており、それは有機溶剤にそのポリマーを溶解することである。好適にポリスチレンを溶解することができる有機溶剤は、芳香族炭化水素、例えば、トルエン及びキシレン(米国特許第4,031,039号)及びハロゲン化溶剤、例えばメチレンクロライド、ペルクロロエチレン(米国特許第5,891,403号)である。これらの溶剤は、可燃性であり、ヒト及び環境に危険であるという不都合を有する。溶剤、例えば、d-リモネンの使用が、これらの欠点を克服するために提案されているが（ノグチ、ミヤシタら、Packag. Technol. Sci. 11、19〜27頁、(1998年)）、それは強いレモン臭と低い引火点(47℃)を有し；また、グリコールアルキルエーテル（その幾つかは有害であるか又はさらに有毒である）、例えばジエチレングリコールジメチルエーテル；有機酸のジアルキルエステル、例えばジメチルアジペート、ジメチルグルタレート及びジメチルスクシネート（米国特許第5,629,352号）が挙げられる。溶液からのポリスチレンの回収が、溶剤の蒸発により行われる場合、高沸点溶剤、例えばd-リモネン、グリコールジアルキルエーテル及び有機酸のジアルキルエステルの使用には、ポリスチレンの分解を避けるため、溶剤の蒸留段階の間、非常に低い圧力及びコスト高の蒸留装置の使用を要求するという不都合がある。この問題を解決するために、溶液からのポリスチレンの回収は、米国特許第5,629,352号において、水の添加による沈殿により行われている。また、有機溶剤の蒸発によるポリスチレンの回収を考えるものとして、これらの方法は、発泡ポリスチレン中に存在する多くの添加剤、例えば臭素化された難燃性添加剤で前記有機溶剤に可溶性であり、水に不溶性であるものを、ポリスチレンから分離させないという不都合を有する。特許WO0238659によると、発泡ポリスチレンの量は、ポリスチレンを溶解することができる溶剤からなる一連の溶剤、例えば、有機酸のジアルキルエステル、及びポリマーの非溶剤、例えば、エチレン又はプロピレングリコール等と、それを処理することにより低減される。この処理は、発泡ポリスチレンを溶解しないが、単純にそれを崩壊する。崩壊されたポリスチレンは、ゲル状でその後分離及び乾燥される。前記のものと類似する他の方法は、一連の溶剤及び使用される装置において異なり、特許WO0222337、U.S.2002/0120020に開示されている。これらの方法を用いることで、ゲル状に分離されたポリスチレンから乾燥段階の間の除去を困難にする不純物及び多量の溶剤が抑えられる。
すべてのこれらの方法の欠点は、発泡ポリスチレン中に通常存在する全ての外来性(foreign)の成分、例えばラベル、他のポリマー、添加剤及び他の材料なしに、純粋なポリスチレンを得ることが不可能なことである。特許EP0894818及びWO0214413において、外来性材料及び添加剤からの分離により、一般的にポリマーをリサイクルすることは、好適な溶剤中、ポリマー性材料を溶解すること、不溶性成分を分離すること、及び非溶剤での沈殿により所望のポリマーを回収することにより得られる。これらの特許は、発泡ポリスチレンのリサイクルの例を提供しておらず、また、ポリマー性材料を溶解するために使用される溶剤は、大抵、可燃性、有毒又は有害である。
ここで、ジアルキルカルボネートが発泡ポリスチレン溶解用溶剤として使用される場合、公知技術の欠点は克服され得るということが見い出された。
前記のように、本発明の目的は、以下の一般式(I)を有するジアルキルカルボネート、又はジアルキルカルボネートの混合物の、発泡ポリスチレン用溶剤としての使用に関する：
（式中、R1とR2は、同じでも異なっていてもよく、以下の意味を有する：
−R1、R2は、炭素数１〜12の線状、分岐又は環状アルキル基であり、好ましくは炭素数1〜8の線状又は分岐基であり、
−R1とR2の合計炭素数は、2〜15、好ましくは5〜10である。）
本発明のさらなる目的は、発泡ポリスチレンのリサイクル方法であって、一般式(I)を有するジアルキルカルボネートの、溶剤としての使用をベースとするものに関する。
−R1、R2は、炭素数１〜12の線状、分岐又は環状アルキル基であり、好ましくは炭素数1〜8の線状又は分岐基であり、
−R1とR2の合計炭素数は、2〜15、好ましくは5〜10である。）
本発明のさらなる目的は、発泡ポリスチレンのリサイクル方法であって、一般式(I)を有するジアルキルカルボネートの、溶剤としての使用をベースとするものに関する。
具体的には、本発明の方法は、以下の工程を含む：
(a) 一般式(I)を有するジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物への溶解による、発泡ポリスチレンの容量の低減；
(b) 不溶性成分の除去；
(c) 非溶剤又は非溶剤の混合物でのポリスチレンの選択的沈殿；
(d) 沈殿したポリスチレンの分離、乾燥及び押出。
(a) 一般式(I)を有するジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物への溶解による、発泡ポリスチレンの容量の低減；
(b) 不溶性成分の除去；
(c) 非溶剤又は非溶剤の混合物でのポリスチレンの選択的沈殿；
(d) 沈殿したポリスチレンの分離、乾燥及び押出。
好ましいジアルキルカルボネートの引火点は、55℃より高く、例えば、ジ-n-ブチルカルボネート（引火点＝92℃）、ジイソブチルカルボネート（引火点＝84℃）、ジ-n-プロピルカルボネート（引火点＝62℃）である。
その使用が本発明の目的であるジアルキルカルボネートは、熱安定性溶剤であり、特に好ましい毒性学的及び環境毒性学的プロフィールを有し、それにより特段注意することなしにそれらの貯蔵及び適用が可能となる。ジアルキルカルボネートは、公知の方法を使用して、アルコールでのジメチルカルボネートのエステル交換により製造することができ、それは、例えばChem. Rev.96、951〜976頁（1996年)に記載されている。同様に、ジメチルカルボネートは、EP460732に記載されているように、メタノールの酸化的カルボニル化により得ることができる。
その使用が本発明の目的であるジアルキルカルボネートは、熱安定性溶剤であり、特に好ましい毒性学的及び環境毒性学的プロフィールを有し、それにより特段注意することなしにそれらの貯蔵及び適用が可能となる。ジアルキルカルボネートは、公知の方法を使用して、アルコールでのジメチルカルボネートのエステル交換により製造することができ、それは、例えばChem. Rev.96、951〜976頁（1996年)に記載されている。同様に、ジメチルカルボネートは、EP460732に記載されているように、メタノールの酸化的カルボニル化により得ることができる。
ジアルキルカルボネートは、発泡ポリスチレンに関して優れた溶剤であり、それらの溶解能は、アルキル鎖の炭素原子数の増加に伴い低減する。
低沸点ジアルキルカルボネート、例えばジメチルカルボネート（引火点＝17℃)及びメチルエチルカルボネートは、公知技術の最良の以下の溶剤と同様の発泡ポリスチレン溶解能を有する；例えばメチレンクロライド（癌性が疑われている）；エチルアセテート（低い引火点（-4℃）を有する）；ブチルアセテート（高い毒性及び環境毒性を有する）；トルエン（有害である）。高い沸点及び引火点（55℃を超える）を有するジアルキルカルボネート、例えば、ジ-n-プロピルカルボネート及びジ-n-ブチルカルボネートは、ジカルボン酸のアルキルジエステル、例えばジメチルスクシネート及びジメチルアジペートのもの、また、同様にリモネン及びジエチレングリコールジメチルエーテル（有毒である）のものよりも高い、ポリスチレンに関する溶解能を有する。
低沸点ジアルキルカルボネート、例えばジメチルカルボネート（引火点＝17℃)及びメチルエチルカルボネートは、公知技術の最良の以下の溶剤と同様の発泡ポリスチレン溶解能を有する；例えばメチレンクロライド（癌性が疑われている）；エチルアセテート（低い引火点（-4℃）を有する）；ブチルアセテート（高い毒性及び環境毒性を有する）；トルエン（有害である）。高い沸点及び引火点（55℃を超える）を有するジアルキルカルボネート、例えば、ジ-n-プロピルカルボネート及びジ-n-ブチルカルボネートは、ジカルボン酸のアルキルジエステル、例えばジメチルスクシネート及びジメチルアジペートのもの、また、同様にリモネン及びジエチレングリコールジメチルエーテル（有毒である）のものよりも高い、ポリスチレンに関する溶解能を有する。
ジアルキルカルボネートでの発泡ポリスチレンの溶解は、大気圧で、攪拌系を好ましく備えた装置において、温度20〜70℃、好ましくは室温で行われる。
溶液中のポリスチレン濃度は、5〜50質量％であり、好ましくは15〜40質量％である。
場合によって存在する不溶性成分は、ジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物中、従来の固液分離法、例えばデカンティング、濾過及び遠心分離により、ポリスチレン溶液から分離される。
溶液からのポリスチレンの選択的回収は、非水性溶剤又は溶剤の混合物での処理により行われ、それらはジアルキルカルボネートと好ましく混和可能であり、それらはポリスチレンに関して非溶剤であり、添加剤に関して良好な溶剤であることにより特徴付けられる。この処理により、ポリスチレンは沈殿し、添加剤は溶液中に残る。
溶液中のポリスチレン濃度は、5〜50質量％であり、好ましくは15〜40質量％である。
場合によって存在する不溶性成分は、ジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物中、従来の固液分離法、例えばデカンティング、濾過及び遠心分離により、ポリスチレン溶液から分離される。
溶液からのポリスチレンの選択的回収は、非水性溶剤又は溶剤の混合物での処理により行われ、それらはジアルキルカルボネートと好ましく混和可能であり、それらはポリスチレンに関して非溶剤であり、添加剤に関して良好な溶剤であることにより特徴付けられる。この処理により、ポリスチレンは沈殿し、添加剤は溶液中に残る。
ポリスチレンの選択的沈殿に使用できる溶剤の例としては以下のものが挙げられる：
グリコール、例えばエチレン及びプロピレングリコール；アルコール、例えばn-ブチル及びイソプロピルアルコール；アルキレンカルボネート、例えばプロピレンカルボネート、エチレンカルボネート、ブチレンカルボネート；炭素数17以上のジアルキルカルボネート、例えばジイソオクチルカルボネート；脂肪酸のアルキルエステル。
発泡ポリスチレンから分離できる添加剤の例としては、臭素化された難燃性添加剤、例えば、ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)；難燃性添加剤の補助剤、例えばジクミルペルオキシド(DCP)が挙げられる。これらの添加剤は、有毒ガスの形成、次の押出段階の間のポリマーの分解及び着色を避けるために、発泡ポリスチレンから除去されなければならない。
グリコール、例えばエチレン及びプロピレングリコール；アルコール、例えばn-ブチル及びイソプロピルアルコール；アルキレンカルボネート、例えばプロピレンカルボネート、エチレンカルボネート、ブチレンカルボネート；炭素数17以上のジアルキルカルボネート、例えばジイソオクチルカルボネート；脂肪酸のアルキルエステル。
発泡ポリスチレンから分離できる添加剤の例としては、臭素化された難燃性添加剤、例えば、ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)；難燃性添加剤の補助剤、例えばジクミルペルオキシド(DCP)が挙げられる。これらの添加剤は、有毒ガスの形成、次の押出段階の間のポリマーの分解及び着色を避けるために、発泡ポリスチレンから除去されなければならない。
ポリスチレンの沈殿は、温度10℃〜70℃、好ましくは15℃〜60℃の範囲内で、激しい攪拌を維持しながら、非溶剤にポリスチレン溶液を供給することにより行われる。
使用される非溶剤（又は非溶剤の混合物）の量は、ジアルキルカルボネートとの質量比において、2:1〜20:1、好ましくは3:1〜15:1の範囲である。
ポリスチレン溶液の供給は、沈殿反応器の底部で、攪拌系より下部で、g/(時間*非溶剤のリットル)で表される流速30〜1500、好ましくは50〜800の範囲内で行われる。
ポリスチレンの沈殿段階の間の激しい攪拌は、微細に細分化された沈殿物を得ることを可能とし、ゲルの形成が避けられ、また沈殿物への溶剤及び添加剤の包含が最小化される。
ポリスチレンの沈殿は、物理的方法、例えばデカンティング、遠心分離又は濾過により分離される。この操作は、温度10℃〜70℃、好ましくは15℃〜60℃の範囲内で行われる。
使用される非溶剤（又は非溶剤の混合物）の量は、ジアルキルカルボネートとの質量比において、2:1〜20:1、好ましくは3:1〜15:1の範囲である。
ポリスチレン溶液の供給は、沈殿反応器の底部で、攪拌系より下部で、g/(時間*非溶剤のリットル)で表される流速30〜1500、好ましくは50〜800の範囲内で行われる。
ポリスチレンの沈殿段階の間の激しい攪拌は、微細に細分化された沈殿物を得ることを可能とし、ゲルの形成が避けられ、また沈殿物への溶剤及び添加剤の包含が最小化される。
ポリスチレンの沈殿は、物理的方法、例えばデカンティング、遠心分離又は濾過により分離される。この操作は、温度10℃〜70℃、好ましくは15℃〜60℃の範囲内で行われる。
添加物及び溶剤（ジアルキルカルボネート）の沈殿物内の含有量をさらに減らすために、固形物を、非溶剤（又は非溶剤の混合物）、好ましくは沈殿に使用される非溶剤（非溶剤の混合物）を使用して洗浄する。
その洗浄は、温度10℃〜80℃、好ましくは15℃〜70℃の範囲内で、固形物を含有するフィルター上に非溶剤（又は非溶剤の混合物）を注ぐこと；又は非溶剤（又は非溶剤の混合物）に固形物を懸濁させること、攪拌下で懸濁物を、例えば0.1〜24時間放置し、デカンティング、遠心分離又は濾過により固形物を分離すること；又は抽出器、例えばSoxhlet型を使用した連続的な抽出により行われる。洗浄に使用される非溶剤（又は非溶剤の混合物）の量は、固形生成物のkg当たり1リットル〜30リットル、好ましくは固形生成物のkg当たり3リットル〜20リットルの範囲内である。
ポリマーは、温度50℃〜180℃、好ましくは80℃〜150℃の範囲内で、また、圧力760mmHg〜1mmHg、好ましくは500mmHg〜10mmHgの範囲内で乾燥される。
その洗浄は、温度10℃〜80℃、好ましくは15℃〜70℃の範囲内で、固形物を含有するフィルター上に非溶剤（又は非溶剤の混合物）を注ぐこと；又は非溶剤（又は非溶剤の混合物）に固形物を懸濁させること、攪拌下で懸濁物を、例えば0.1〜24時間放置し、デカンティング、遠心分離又は濾過により固形物を分離すること；又は抽出器、例えばSoxhlet型を使用した連続的な抽出により行われる。洗浄に使用される非溶剤（又は非溶剤の混合物）の量は、固形生成物のkg当たり1リットル〜30リットル、好ましくは固形生成物のkg当たり3リットル〜20リットルの範囲内である。
ポリマーは、温度50℃〜180℃、好ましくは80℃〜150℃の範囲内で、また、圧力760mmHg〜1mmHg、好ましくは500mmHg〜10mmHgの範囲内で乾燥される。
乾燥したポリマーは、一般的な押出機で押出される。
溶剤（ジアルキルカルボネート）、非溶剤及び添加剤の分離及び回収のために、ポリスチレンの濾過由来の液体及び洗浄液を、従来技術を使用して蒸留にかける。蒸留残渣として残る添加剤を回収することができる。
記載した方法は、ポリスチレンの回収を、その特性を変えることなしに可能にし、望ましくない添加剤を、ポリマーから分離することを可能にする。
以下の実施例を、説明のために、本発明の目的を制限することなく提供する。
溶剤（ジアルキルカルボネート）、非溶剤及び添加剤の分離及び回収のために、ポリスチレンの濾過由来の液体及び洗浄液を、従来技術を使用して蒸留にかける。蒸留残渣として残る添加剤を回収することができる。
記載した方法は、ポリスチレンの回収を、その特性を変えることなしに可能にし、望ましくない添加剤を、ポリマーから分離することを可能にする。
以下の実施例を、説明のために、本発明の目的を制限することなく提供する。
実施例１〜１８
これらの実施例において、異なるジアルキルカルボネートの部分での発泡ポリスチレンの溶解能を評価した。この溶解能を、その使用が公知技術に記載される溶剤のものと比較した。
容量が125cm3と等しい発泡ポリスチレンのキューブ(長さ＝5cm、幅＝5cm、深さ＝5cm)を溶剤20mlを含有するグラスに、室温で浸漬し、ポリスチレンを完全に溶解するのに必要な時間を測定した。これらの試験結果を表１に示した。
これらの実施例において、異なるジアルキルカルボネートの部分での発泡ポリスチレンの溶解能を評価した。この溶解能を、その使用が公知技術に記載される溶剤のものと比較した。
容量が125cm3と等しい発泡ポリスチレンのキューブ(長さ＝5cm、幅＝5cm、深さ＝5cm)を溶剤20mlを含有するグラスに、室温で浸漬し、ポリスチレンを完全に溶解するのに必要な時間を測定した。これらの試験結果を表１に示した。
表１に明らかに示すように、ジアルキルカルボネート（実施例１〜１０）は、発泡ポリスチレンを溶解するために良好な能力を一般的に有していた。この能力は、一連のジアルキルカルボネートにおいて、アルキル鎖中の炭素原子数の増加に伴い低減した。低沸点ジアルキルカルボネート、例えばジメチルカルボネート（実施例１）（引火点＝17℃）及びメチルエチルカルボネート（実施例２）は、公知技術の最良の溶剤、例えばメチレンクロライド（比較例１１）（癌性が疑われている）；エチルアセテート（比較例１２）（低引火点を有する（-4℃）)；ブチルアセテート（比較例１４）（高い毒性及び環境毒性を有する）；トルエン（比較例１３）（有害である）のものと同様のポリスチレン溶解能を有していた。高沸点ジアルキルカルボネートであり、高い引火点のもの（55℃を超える）、例えばジ-n-プロピルカルボネート（実施例６）及びジブチルカルボネート（実施例８）は、ジカルボン酸のアルキルジエステル、例えばジメチルスクシネート（比較例１７）及びジメチルアジペート（比較例１８）のものよりも高い、ポリスチレンに関する溶解能を有し、リモネン（比較例１６）及びジエチレングリコールジメチルエーテル（比較例１５）（有毒である）のものと同様であった。
実施例１９
ポリスチレン溶液の製造
ジ-n-ブチルカルボネート210gを、ブレードスターラー、サーモメーター、底部排出出口及び材料添加用入口を備える、容量0.5リットルのガラス容器に充填した。小片にした発泡ポリスチレン90gを、ジ-n-ブチルカルボネートに部分的に(in portions)加え、攪拌下、室温に維持し、混合物を攪拌しながら、完全に溶解するまで放置した。得られた溶液は、ポリスチレン30質量％を含み、それを不溶性外来物質を除去するために濾過した。
ここで及び次の実施例に使用した発泡ポリスチレンは、難燃性であり、質量平均分子量188,000に等しく、臭素含量0.51質量％と等しく、ジクミルペルオキシド含量0.16質量％と等しかった。
ポリスチレン溶液の製造
ジ-n-ブチルカルボネート210gを、ブレードスターラー、サーモメーター、底部排出出口及び材料添加用入口を備える、容量0.5リットルのガラス容器に充填した。小片にした発泡ポリスチレン90gを、ジ-n-ブチルカルボネートに部分的に(in portions)加え、攪拌下、室温に維持し、混合物を攪拌しながら、完全に溶解するまで放置した。得られた溶液は、ポリスチレン30質量％を含み、それを不溶性外来物質を除去するために濾過した。
ここで及び次の実施例に使用した発泡ポリスチレンは、難燃性であり、質量平均分子量188,000に等しく、臭素含量0.51質量％と等しく、ジクミルペルオキシド含量0.16質量％と等しかった。
実施例２０
ポリスチレンの沈殿及び回収
ポリスチレンの沈殿に使用される装置は、容量1リットルのジャケットガラス反応器からなり、水コンデンサー、サーモメーター、底部排出出口、Ultra-Turraxスターラー-ホモジナイザー及びフィーディングプランジパイプ(feeding plunged piped)であって、ポリスチレン溶液が攪拌系より下で供給されるような形状及び寸法を有するものを備えていた。
反応器ジャケット中、水道水の循環により温度約25℃に維持されたn-ブタノール350gを、前記反応器に充填した。攪拌を作動させ(4,000回転/分)、実施例１９において製造したポリスチレン溶液50g（ジ-n-ブチルカルボネート中30質量％）を、プランジパイプから、ギアポンプにより、流速100g/時で供給した。
ポリスチレンの沈殿及び回収
ポリスチレンの沈殿に使用される装置は、容量1リットルのジャケットガラス反応器からなり、水コンデンサー、サーモメーター、底部排出出口、Ultra-Turraxスターラー-ホモジナイザー及びフィーディングプランジパイプ(feeding plunged piped)であって、ポリスチレン溶液が攪拌系より下で供給されるような形状及び寸法を有するものを備えていた。
反応器ジャケット中、水道水の循環により温度約25℃に維持されたn-ブタノール350gを、前記反応器に充填した。攪拌を作動させ(4,000回転/分)、実施例１９において製造したポリスチレン溶液50g（ジ-n-ブチルカルボネート中30質量％）を、プランジパイプから、ギアポンプにより、流速100g/時で供給した。
この段階の間にポリスチレンが沈殿した。ポリマー溶液の供給の終わりに、形成された固形物を濾過した。濾過した液体は、質量381gであり、以下の組成を有していた：
ジ-n-ブチルカルボネート8.4質量％、ブタノール91.6質量％、臭素98mg/kg及びジクミルペルオキシド55mg/kg。
フィルター上の固形物を、室温で、ブタノール100gで洗った。質量102.2gの洗浄液は以下の組成を有していた：
ジブチルカルボネート1.65質量％、ブタノール98.35質量％、臭素98mg/kg及びジクミルペルオキシド9.8mg/kg。
ジ-n-ブチルカルボネート8.4質量％、ブタノール91.6質量％、臭素98mg/kg及びジクミルペルオキシド55mg/kg。
フィルター上の固形物を、室温で、ブタノール100gで洗った。質量102.2gの洗浄液は以下の組成を有していた：
ジブチルカルボネート1.65質量％、ブタノール98.35質量％、臭素98mg/kg及びジクミルペルオキシド9.8mg/kg。
濾過液及び洗浄液を蒸留し、ブタノール及びジブチルカルボネートを回収した。臭素及びジクミルペルオキシドが蒸留下部に残った。
フィルター上の固形物は、質量16.7gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン89質量％、ブタノール3質量％、ジブチルカルボネート7.8質量％、臭素0.18質量％及びジクミルペルオキシド0.012質量％。
温度140℃、圧力約50mmHgで8時間、オーブン中で乾燥した後、固形物は、質量14.9gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン99.8質量％、ジブチルカルボネート0.02質量％、臭素0.2質量％、ジクミルペルオキシド0.013質量％。
フィルター上の固形物は、質量16.7gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン89質量％、ブタノール3質量％、ジブチルカルボネート7.8質量％、臭素0.18質量％及びジクミルペルオキシド0.012質量％。
温度140℃、圧力約50mmHgで8時間、オーブン中で乾燥した後、固形物は、質量14.9gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン99.8質量％、ジブチルカルボネート0.02質量％、臭素0.2質量％、ジクミルペルオキシド0.013質量％。
回収したポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ61％及び92％低減していた。
回収したポリスチレンは、白色であり、GPCによる測定で、出発ポリスチレンと同じ質量平均分子量を有していた。
回収したポリスチレンは、白色であり、GPCによる測定で、出発ポリスチレンと同じ質量平均分子量を有していた。
実施例２１
n-ブタノール350gを、実施例３に記載の反応器に充填し、サーモスタット浴により加熱した反応器ジャケット中、エチレングリコールの還流により温度約55℃に維持した。攪拌を作動させ(4000回転/分)、実施例１９で製造したポリスチレン溶液50g（ジ-n-ブチルカルボネート中30質量％）を、流速100g/時でのギアポンプにより、プランジパイプから供給した。
この段階の間に、ポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が一旦完了したならば、形成された固形物をデカントし、液体を真空膜ポンプで、一端に濾過セプタム(filtration septum)を備えたフレキシブルTeflonチューブを通して、吸引により分離した。分離した液体は、質量347.4gであり、以下の組成を有していた：
ジ-n-ブチルカルボネート7.2質量％、ブタノール92.8質量％、臭素127mg/Kg及びジクミルペルオキシド52mg/Kg。
n-ブタノール350gを、実施例３に記載の反応器に充填し、サーモスタット浴により加熱した反応器ジャケット中、エチレングリコールの還流により温度約55℃に維持した。攪拌を作動させ(4000回転/分)、実施例１９で製造したポリスチレン溶液50g（ジ-n-ブチルカルボネート中30質量％）を、流速100g/時でのギアポンプにより、プランジパイプから供給した。
この段階の間に、ポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が一旦完了したならば、形成された固形物をデカントし、液体を真空膜ポンプで、一端に濾過セプタム(filtration septum)を備えたフレキシブルTeflonチューブを通して、吸引により分離した。分離した液体は、質量347.4gであり、以下の組成を有していた：
ジ-n-ブチルカルボネート7.2質量％、ブタノール92.8質量％、臭素127mg/Kg及びジクミルペルオキシド52mg/Kg。
反応器中に残った固形物は、質量52.5gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン28.4質量％、ブタノール52.2質量％、ジブチルカルボネート19.4質量％、臭素625mg/Kg、ジクミルペルオキシド115mg/Kg。
固形物は、反応器中、n-ブタノール200g中でそれを懸濁させ、攪拌(4000回転/分)しながら室温で45分間放置することにより洗浄した。洗浄操作の最後に、固形物を濾過した。洗浄液は、質量234gであり、以下の組成を有していた：
ジブチルカルボネート3.8質量％、ブタノール96.2質量％、臭素85mg/Kg及びジクミルペルオキシド23mg/Kg。
ポリスチレン28.4質量％、ブタノール52.2質量％、ジブチルカルボネート19.4質量％、臭素625mg/Kg、ジクミルペルオキシド115mg/Kg。
固形物は、反応器中、n-ブタノール200g中でそれを懸濁させ、攪拌(4000回転/分)しながら室温で45分間放置することにより洗浄した。洗浄操作の最後に、固形物を濾過した。洗浄液は、質量234gであり、以下の組成を有していた：
ジブチルカルボネート3.8質量％、ブタノール96.2質量％、臭素85mg/Kg及びジクミルペルオキシド23mg/Kg。
濾過液及び洗浄液を蒸留し、ブタノール及びジブチルカルボネートを回収した。臭素及びジクミルペルオキシドが蒸留下部に残った。フィルター上の固形生成物は、質量18.5gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン80.5質量％、ブタノール12.4質量％、ジブチルカルボネート7質量％、臭素690mg/Kg及びジクミルペルオキシド42mg/Kg。
温度140℃、圧力約50mmHgで2時間、オーブン中で乾燥した後、固形物は、質量15gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン99.75質量％、ジブチルカルボネート0.1質量％、ブタノール0.04質量％、臭素860mg/Kg及びジクミルペルオキシド51mg/Kg。
ポリスチレン80.5質量％、ブタノール12.4質量％、ジブチルカルボネート7質量％、臭素690mg/Kg及びジクミルペルオキシド42mg/Kg。
温度140℃、圧力約50mmHgで2時間、オーブン中で乾燥した後、固形物は、質量15gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン99.75質量％、ジブチルカルボネート0.1質量％、ブタノール0.04質量％、臭素860mg/Kg及びジクミルペルオキシド51mg/Kg。
回収されたポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ83.2％及び96.8％低減していた。回収されたポリスチレンは白色であり、質量平均分子量は、GPCにより測定した場合、出発ポリスチレンのものと同等であった。
実施例２２
n-ブタノール210g及びプロピレンカルボネート210gを、実施例３に記載した反応器に充填し、反応器ジャケット中の水道水の還流により、温度約25℃に維持した。攪拌を作動させ(4000回転/分)、実施例１９で製造したポリスチレン溶液70g(ジ-n-ブチルカルボネート中30質量％)を、流速100g/時で、ギアポンプにより、プランジパイプから供給した。
この段階の間、ポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が一旦完了したならば、形成した固形物をデカントし、液体を真空膜ポンプで、一端に濾過セプタムを備えたフレキシブルTeflonチューブを通して、吸引により分離した。分離した液体は、質量430.4gであり、以下の組成を有していた：
ジ-n-ブチルカルボネート10.2質量％、ブタノール45.2質量％、プロピレンカルボネート44.6質量％、臭素216mg/Kg及びジクミルペルオキシド69mg/Kg。
n-ブタノール210g及びプロピレンカルボネート210gを、実施例３に記載した反応器に充填し、反応器ジャケット中の水道水の還流により、温度約25℃に維持した。攪拌を作動させ(4000回転/分)、実施例１９で製造したポリスチレン溶液70g(ジ-n-ブチルカルボネート中30質量％)を、流速100g/時で、ギアポンプにより、プランジパイプから供給した。
この段階の間、ポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が一旦完了したならば、形成した固形物をデカントし、液体を真空膜ポンプで、一端に濾過セプタムを備えたフレキシブルTeflonチューブを通して、吸引により分離した。分離した液体は、質量430.4gであり、以下の組成を有していた：
ジ-n-ブチルカルボネート10.2質量％、ブタノール45.2質量％、プロピレンカルボネート44.6質量％、臭素216mg/Kg及びジクミルペルオキシド69mg/Kg。
反応器中に残った固形物は、質量59.6gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン35質量％、ブタノール25.7質量％、プロピレンカルボネート30.3質量％、ジブチルカルボネート8.9質量％、臭素230mg/Kg、ジクミルペルオキシド70mg/Kg。
固形物は、反応器中、n-ブタノール200g中でそれを懸濁させ、攪拌(4000回転/分)しながら室温で45分間放置することにより洗浄した。洗浄操作の最後に、固形物を濾過した。洗浄液は、質量233.6gであり、以下の組成を有していた：
ジブチルカルボネート2.1質量％、ブタノール91質量％、プロピレンカルボネート6.9質量％、臭素34mg/Kg及びジクミルペルオキシド15mg/Kg。
ポリスチレン35質量％、ブタノール25.7質量％、プロピレンカルボネート30.3質量％、ジブチルカルボネート8.9質量％、臭素230mg/Kg、ジクミルペルオキシド70mg/Kg。
固形物は、反応器中、n-ブタノール200g中でそれを懸濁させ、攪拌(4000回転/分)しながら室温で45分間放置することにより洗浄した。洗浄操作の最後に、固形物を濾過した。洗浄液は、質量233.6gであり、以下の組成を有していた：
ジブチルカルボネート2.1質量％、ブタノール91質量％、プロピレンカルボネート6.9質量％、臭素34mg/Kg及びジクミルペルオキシド15mg/Kg。
濾過液及び洗浄液を蒸留し、ブタノール及びジブチルカルボネートを回収した。臭素及びジクミルペルオキシドが蒸留下部に残った。フィルター上の固形生成物は、質量26gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン80.2質量％、ブタノール10.7質量％、プロピレンカルボネート7.3質量％、ジブチルカルボネート1.8質量％、臭素240mg/Kg及びジクミルペルオキシド22mg/Kg。
温度140℃、圧力約50mmHgで2時間、オーブン中で乾燥した後、固形物は、質量20.9gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン99.85質量％、ジブチルカルボネート0.05質量％、プロピレンカルボネート0.04質量％、ブタノール0.01質量％、臭素290mg/Kg及びジクミルペルオキシド28mg/Kg。
ポリスチレン80.2質量％、ブタノール10.7質量％、プロピレンカルボネート7.3質量％、ジブチルカルボネート1.8質量％、臭素240mg/Kg及びジクミルペルオキシド22mg/Kg。
温度140℃、圧力約50mmHgで2時間、オーブン中で乾燥した後、固形物は、質量20.9gであり、以下の組成を有していた：
ポリスチレン99.85質量％、ジブチルカルボネート0.05質量％、プロピレンカルボネート0.04質量％、ブタノール0.01質量％、臭素290mg/Kg及びジクミルペルオキシド28mg/Kg。
回収されたポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ94.1％及び98.3％低減していた。回収されたポリスチレンの質量平均分子量は、GPCにより測定した場合、出発ポリスチレンのものと同等であった。
Claims (20)
- 以下の一般式(I)を有するジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物の、発泡ポリスチレン用溶剤としての使用：
−R1、R2は、炭素数１〜12の線状、分岐又は環状アルキル基であり、R1とR2の合計炭素数は、2〜15である。） - 式中、
−R1、R2が、炭素数１〜８の線状又は分岐アルキル基であり、R1とR2の合計炭素数が、5〜10である、請求項１に記載のジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物の使用。 - ジアルキルカルボネートが、55℃より高い引火点を有するものから選ばれる、請求項２に記載のジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物の使用。
- ジアルキルカルボネートが、ジ-n-ブチルカルボネート、ジイソブチルカルボネート、ジ-n-プロピルカルボネートからなる群より選ばれる、請求項３に記載のジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物の使用。
- 以下の工程を含む発泡ポリスチレンのリサイクル方法：
(a) 一般式(I)を有するジアルキルカルボネート又はジアルキルカルボネートの混合物での溶解による、発泡ポリスチレンの容量の低減；
(b) 不溶性成分の除去；
(c) ポリスチレンのための非溶剤又は非溶剤の混合物でのポリスチレンの選択的沈殿；
(d) 沈殿したポリスチレンの分離、乾燥及び押出。 - 工程(a)において、溶液中のポリスチレン濃度が5〜50質量％であり、ジアルキルカルボネートでの発泡ポリスチレンの溶解が、大気圧で、温度20〜70℃で行われる、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 溶液中のポリスチレン濃度が15〜40質量％である、請求項６に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- ジアルキルカルボネートでの発泡ポリスチレンの溶解が、攪拌系を備えた装置において、室温で行われる、請求項６に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 工程(c)におけるポリスチレンの選択的沈殿が、沈殿反応器の底部で、攪拌系より下部での激しい攪拌を維持しながら、非溶剤又は非溶剤の混合物にスチレン溶液を供給することにより行われる、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 工程(c)におけるポリスチレンの選択的沈殿が、グリコール、アルコール、アルキレンカルボネート、炭素数17以上のジアルキルカルボネート、脂肪酸のアルキルエステルからなる群より選ばれる非溶剤で行われる、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 工程(c)において発泡ポリスチレンを選択的に沈殿させるために使用される非溶剤又は非溶剤の混合物の量が、ジアルキルカルボネートとの質量比において、2:1〜20:1である、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 使用される非溶剤又は非溶剤の混合物の量が、ジアルキルカルボネートとの質量比において、3:1〜15:1である、請求項１１に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 工程(c)におけるポリスチレンの選択的沈殿が、温度10〜70℃で行われる、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 選択的沈殿が、温度15℃〜60℃で行われる、請求項１３に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- ポリスチレンの選択的沈殿が、沈殿反応器の底部で、g/(時間*非溶剤のリットル)で表される流速30〜1500で、非溶剤にポリスチレン溶液を供給することにより行われる、請求項９に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- ポリスチレン溶液が、g/(時間*非溶剤のリットル)で表される流速50〜800で非溶剤に供給される、請求項１５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 工程(d)における、沈殿したポリスチレンの分離が、濾過、デカンティング、遠心分離により、温度10℃〜70℃で行われる、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 沈殿したポリスチレンの分離が、温度15℃〜60℃で行われる、請求項１７に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 工程(d)における、沈殿したポリスチレンの乾燥が、温度50℃〜180℃で、圧力760〜1mmHgで行われる、請求項５に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
- 乾燥が、温度80℃〜150℃、圧力500〜10mmHgで行われる、請求項１９に記載の発泡ポリスチレンのリサイクル方法。
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