JP2020511561A - Purification method of recovered polypropylene - Google Patents

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Abstract

回収ポリプロピレンを精製するための方法が提供される。本方法は、回収ポリプロピレンを得ることと、ポリプロピレンを第1の流体溶媒と接触させて、抽出された回収ポリプロピレンを生成することと、次いで、抽出された回収ポリプロピレンを溶媒中に溶解して、ポリプロピレン及び懸濁した汚染物質を含む第1の溶液を生成することと、を含む。第1の溶液を沈降させて、ポリプロピレン及び残りの汚染物質を含む第2の溶液を生成する。第2の溶液は、第2の溶液を固体媒体と接触させることによって精製され、より高純度のポリプロピレンを含む第3の溶液を生成する。最後に、より高純度のポリプロピレンを第3の溶液から分離する。A method for purifying recovered polypropylene is provided. The method comprises obtaining recovered polypropylene, contacting the polypropylene with a first fluid solvent to produce extracted recovered polypropylene, and then dissolving the extracted recovered polypropylene in a solvent to produce polypropylene. And producing a first solution containing the suspended contaminants. The first solution is allowed to settle to produce a second solution containing polypropylene and residual contaminants. The second solution is purified by contacting the second solution with a solid medium to produce a third solution containing higher purity polypropylene. Finally, the higher purity polypropylene is separated from the third solution.

Description

本発明は概して、加圧溶媒及び固体媒体を使用することにより、汚染されたポリマーを精製するための方法に関する。より具体的には、本発明はリサイクルされたポリマー(消費者使用後及び産業使用後のリサイクルプラスチックなど)を精製し、無色又は透明で無臭の、バージン様のポリマーを生成するための方法に関する。これは、ポリプロピレンの精製に特に有用である。   The present invention relates generally to methods for purifying contaminated polymers by using a pressurized solvent and a solid medium. More specifically, the present invention relates to a method for purifying recycled polymers, such as recycled plastics after consumer and industrial use, to produce colourless, transparent, odorless, virgin-like polymers. This is particularly useful for purifying polypropylene.

ポリマー、特に合成プラスチックは、比較的低生産コストと良好な材料特性バランスにより、日常生活に遍在する。合成プラスチックは、包装、自動車部品、医療機器、及び消費財などの幅広い用途に使用されている。これらの用途の高い需要に対応するため、何百億ポンドもの合成プラスチックが毎年世界中で製造されている。合成プラスチックの圧倒的多数は、ますます希少となる化石資源(例えば石油及び天然ガス)から生成されている。加えて、化石資源からの合成プラスチックの製造では、副生成物としてCOが生成される。 Polymers, especially synthetic plastics, are ubiquitous in everyday life due to their relatively low production cost and good material property balance. Synthetic plastics are used in a wide range of applications such as packaging, automobile parts, medical devices, and consumer goods. To meet the high demand for these applications, tens of billions of pounds of synthetic plastics are manufactured each year around the world. The vast majority of synthetic plastics are produced from the increasingly scarce fossil resources (eg oil and natural gas). In addition, the production of synthetic plastics from fossil resources produces CO 2 as a by-product.

合成プラスチックを至るところで使用している結果、毎年何百万トンものプラスチック廃棄物が生み出されている。プラスチック廃棄物の大半は自治体の固形廃棄物プログラムにより埋め立てられるが、プラスチック廃棄物のうちかなりの部分が環境中にゴミとして見出され、これは美観を損ね、環境系に危害をもたらす可能性がある。プラスチック廃棄物はしばしば、河川系へと流出し、最終的に海に至る。   The ubiquitous use of synthetic plastics produces millions of tons of plastic waste each year. Most plastic waste is landfilled by municipal solid waste programs, but a significant portion of plastic waste is found in the environment as trash, which can be unaesthetic and potentially harmful to the environment. is there. Plastic waste often flows into river systems and eventually into the sea.

プラスチックの広範な使用に伴う問題を軽減するため、プラスチックリサイクルが、1つの解決策として登場している。プラスチックを回収し再使用することで、廃棄物が埋め立て地へ投入されるのが回避され、化石系資源から製造されるバージンプラスチックの需要が低減し、この結果、温室効果ガス排出が削減される。米国及び欧州連合などの先進国では、消費者、企業、及び製造業の意識の高まりにより、プラスチックリサイクルが上昇している。プラスチックを含むリサイクルされた材料の大半は、混合されて単一の流れにされ、この流れは集められ、材料回収施設(MRF)で処理される。MRFでは、材料が分類され、洗浄され、再販用に包装される。プラスチックは、例えば高密度ポリエチレン(HDPE)又はポリ(エチレンテレフタレート)(PET)などの個別の材料に分類することができ、あるいは、他の一般的なプラスチック(例えばポリプロピレン(PP)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、及びポリアミド(PA)との混合した流れとなり得る。次いで、この単一の流れ又は混合した流れは、更に分類され、洗浄され、再処理されてペレットとすることができ、これは例えば吹込成形及び射出成形などのプラスチック加工における再使用に好適である。   To reduce the problems associated with the widespread use of plastics, plastic recycling has emerged as one solution. By recovering and reusing plastics, waste is prevented from entering landfills, demand for virgin plastics produced from fossil resources is reduced, and as a result, greenhouse gas emissions are reduced. . In industrialized countries such as the United States and the European Union, increased plastic recycling is driven by increased awareness among consumers, businesses and manufacturers. Most of the recycled materials, including plastics, are mixed into a single stream that is collected and processed at a material recovery facility (MRF). In MRF, materials are sorted, washed and packaged for resale. Plastics can be classified into individual materials such as high density polyethylene (HDPE) or poly (ethylene terephthalate) (PET), or other common plastics such as polypropylene (PP), low density polyethylene ( LDPE), Polyvinyl Chloride (PVC), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), and Polyamide (PA), which may then be a mixed stream, which is then further classified. It can be washed and reprocessed into pellets, which are suitable for reuse in plastics processing such as blow molding and injection molding.

リサクルされたプラスチックは分類されて主に均一な流れになり、水溶液及び/又は苛性溶液で洗浄されるが、最終的な再処理ペレットはしばしば、例えば腐敗した食品残留物や残留香料成分などの望ましくない廃棄不純物で高度に汚染されたままである。加えて、リサイクルされたプラスチックペレットは、リサイクルされた飲料容器から得られたプラスチックペレットを除き、プラスチック物品を着色するのに一般に使用される染料及び顔料の混合物により、濃く着色されている。色及び汚染をあまり問わない用途も一部存在するが(例えばペンキ用の黒色プラスチック容器、隠れた部分の自動車部品)、大半の用途は無色ペレットを必要とする。高品質の「バージン様の」リサイクル樹脂に対するニーズは、特に、食品の包装などの食品及び医薬品に接触する用途において重要である。不純物及び混合着色剤による汚染に加えて、多くのリサイクル樹脂製品はしばしば異種成分からなる化学組成を有し、かなりの量のポリマー混入(例えばリサイクルPP中のポリエチレン(PE)混入、又はその逆)を含むことがある。   Recycled plastics are sorted into predominantly uniform streams and washed with aqueous and / or caustic solutions, but the final reprocessed pellets are often desirous of, for example, spoiled food residues and residual flavor components. It remains highly contaminated with no waste impurities. In addition, the recycled plastic pellets are heavily colored with a mixture of dyes and pigments commonly used to color plastic articles, with the exception of plastic pellets obtained from recycled beverage containers. While some applications are less amenable to color and contamination (eg black plastic containers for paint, hidden automotive parts) most applications require colorless pellets. The need for high quality "virgin-like" recycled resins is particularly important in food and pharmaceutical contact applications such as food packaging. In addition to contamination by impurities and mixed colorants, many recycled resin products often have a heterogeneous chemical composition, with a significant amount of polymer contamination (eg polyethylene (PE) contamination in recycled PP, or vice versa). May be included.

二次的リサイクルとしても既知である機械的リサイクルは、リサイクルプラスチック廃棄物を、後続の製造過程に再使用可能な形態に転換するプロセスである。機械的リサイクル及び他のプラスチック回収プロセスのより詳細な概説は、S.M.Al−Salem,P.Lettieri,J.Baeyens,「Recycling and recovery routes of plastic solid waste(PSW):A review」,Waste Management,Volume29,Issue10,October 2009,Pages 2625−2643,ISSN0956−053Xに記載されている。機械的リサイクル技術の進歩により、リサイクルポリマーの品質はある程度改善されたが、機械的除染アプローチには、例えばポリマーマトリックス内に顔料が物理的に閉じ込められるなどの、根本的な限界が存在する。ゆえに、機械的リサイクル技術の向上をもってしても、現在利用可能なリサイクルプラスチック廃棄物における濃い着色と高レベルの化学的汚染が、プラスチック産業によるリサイクル樹脂の幅広い使用を阻んでいる。   Mechanical recycling, also known as secondary recycling, is the process of converting recycled plastic waste into a reusable form for subsequent manufacturing processes. For a more detailed review of mechanical recycling and other plastic recovery processes, see S.W. M. Al-Salem, P .; Lettieri, J .; Baeyens, "Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW): A review", Waste Management, Volume 29, Issue 10, October 10, SN03, 05-2, 026, 6-2, 6-2, 6-09, 6-IS26, 6-ISIS. Although advances in mechanical recycling technology have improved the quality of recycled polymers to some extent, mechanical decontamination approaches have fundamental limitations, such as the physical entrapment of the pigment within the polymer matrix. Therefore, even with improved mechanical recycling technology, the intense coloration and high levels of chemical pollution in the currently available recycled plastic wastes prevent the widespread use of recycled resins by the plastics industry.

機械的リサイクルの根本的限界を克服するために、汚染されたポリマーを精製する、化学的アプローチ(化学的リサイクル)による数多くの方法が開発されている。これらの方法の多くは、溶媒を使用してポリマーの除染及び精製を行う。溶媒の使用により不純物の抽出とポリマーの溶解が可能になり、これにより更に、別の分離技術が可能になる。   In order to overcome the fundamental limitations of mechanical recycling, a number of chemical approaches (chemical recycling) have been developed to purify contaminated polymers. Many of these methods use a solvent to decontaminate and purify the polymer. The use of a solvent allows the extraction of impurities and the dissolution of the polymer, which in turn allows another separation technique.

例えば、米国特許第7,935,736号は、クリーニングの前にポリエステルを溶解するための溶媒を用いた、ポリエステル含有廃棄物からポリエステルをリサイクルする方法について記述している。米国特許第7,935,736号特許は更に、沈殿を用いて溶媒からポリエステルを回収するニーズについて記述している。   For example, US Pat. No. 7,935,736 describes a method of recycling polyester from polyester-containing waste using a solvent to dissolve the polyester prior to cleaning. The US Pat. No. 7,935,736 patent further describes the need to recover polyester from solvent using precipitation.

別の例において、米国特許第6,555,588号は、他のポリマーを含むプラスチック混合物からポリプロピレンブレンドを生成する方法について記述している。米国特許第6,555,588号特許は、選択された溶媒(例えばヘキサン)で、所定の滞在時間にわたり、ポリマーの溶解温度より低い温度で、ポリマーから汚染物質を抽出することについて記述している。米国特許第6,555,588号特許は更に、溶媒(又は第2溶媒)の温度を高めて、濾過前にポリマーを溶解させることについて記述している。米国特許第6,555,588号特許はまた更に、剪断又は流れを使用して、溶液からポリプロピレンを沈殿させることについて記述している。米国特許第6,555,588号特許に記述されているポリプロピレンブレンドは、最大5.6重量%のポリエチレンを含んだ。   In another example, US Pat. No. 6,555,588 describes a method of producing polypropylene blends from plastic mixtures containing other polymers. US Pat. No. 6,555,588 describes extracting contaminants from a polymer with a selected solvent (eg, hexane) at a temperature below the dissolution temperature of the polymer for a given residence time. . The US Pat. No. 6,555,588 further describes increasing the temperature of the solvent (or second solvent) to dissolve the polymer prior to filtration. The US Pat. No. 6,555,588 patent still further describes the use of shear or flow to precipitate polypropylene from solution. The polypropylene blend described in US Pat. No. 6,555,588 contained up to 5.6 wt% polyethylene.

別の例において、欧州特許出願第849,312号(ドイツ語から英語に翻訳)は、ポリオレフィン含有プラスチック混合物又はポリオレフィン含有廃棄物から、精製されたポリオレフィンを得るプロセスについて記述している。当該312号特許出願は、ガソリン又はディーゼル燃料の沸点90℃超での炭化水素留分を用いた、90℃とその炭化水素溶媒の沸点との間の温度での、ポリオレフィン混合物又は廃棄物の抽出について記述している。欧州特許出願第849,312号特許出願は更に、高温のポリオレフィン溶液を、漂白粘土及び/又は活性炭に接触させることにより、溶液から異物成分を除去することについて記述している。当該312号特許は更に、この溶液を70℃未満の温度に冷却してポリオレフィンを結晶化させてから、次いでポリオレフィンの融点を超える温度までポリオレフィンを加熱するか、付着溶媒を減圧下で蒸発させるか、若しくはポリオレフィン沈殿にガス流を通すか、及び/又は、ポリオレフィンの融点より低い温度で沸騰するアルコール又はケトンで、この溶媒を抽出することによって、付着溶媒を除去することについて記述している。   In another example, European Patent Application No. 849,312 (translated from German to English) describes a process for obtaining purified polyolefin from a polyolefin-containing plastic mixture or polyolefin-containing waste. The '312 patent application uses a hydrocarbon fraction with a boiling point of gasoline or diesel fuel above 90 ° C to extract a polyolefin mixture or waste at temperatures between 90 ° C and the boiling point of its hydrocarbon solvent. Is described. European Patent Application No. 849,312 further describes removing foreign components from a solution by contacting the hot polyolefin solution with bleached clay and / or activated carbon. The '312 patent further provides for cooling the solution to a temperature below 70 ° C. to crystallize the polyolefin and then heating the polyolefin to a temperature above the melting point of the polyolefin or evaporating the deposited solvent under reduced pressure. , Or by passing the gas stream through a polyolefin precipitate and / or extracting the solvent with alcohols or ketones that boil below the melting point of the polyolefin to remove the adhering solvent.

別の例において、米国特許第5,198,471号は、複数のポリマーを含む物理的に混ざり合った固体混合物(例えば廃棄プラスチック)からポリマーを分離する方法について記述しており、この方法は、第1のより低い温度で、溶媒を用いて、第1の単層溶液と残りの固体成分とを形成する。米国特許第5,198,471号特許は更に、この溶媒をより高い温度まで加熱して、第1のより低い温度で可溶化されなかった追加のポリマーを溶解させることについて記述している。米国特許第5,198,471号特許は、不溶性のポリマー成分を濾過することについて記述している。   In another example, US Pat. No. 5,198,471 describes a method for separating a polymer from a physically admixed solid mixture (eg, waste plastic) containing a plurality of polymers, the method comprising: At the first, lower temperature, the solvent is used to form the first monolayer solution and the remaining solid components. The US Pat. No. 5,198,471 further describes heating the solvent to a higher temperature to dissolve additional polymer that was not solubilized at the first lower temperature. The US Pat. No. 5,198,471 patent describes filtering insoluble polymeric components.

別の例において、米国特許第5,233,021号は、超臨界流体中で適切な温度及び圧力で各成分を溶解させ、次に温度及び/又は圧力を変えて、特定の成分を順に抽出することによって、多成分構造(例えばカーペット廃棄物)から純粋なポリマー成分を抽出する方法について記述している。しかしながら、米国特許第5,198,471号特許と同様、米国特許第5,233,021号特許は、不溶性成分の濾過についてのみ記述している。   In another example, US Pat. No. 5,233,021 dissolves each component in a supercritical fluid at an appropriate temperature and pressure and then varies the temperature and / or pressure to sequentially extract the particular component. Describes a method for extracting a pure polymeric component from a multi-component structure (eg carpet waste). However, like US Pat. No. 5,198,471, US Pat. No. 5,233,021 describes only filtration of insoluble components.

別の例において、米国特許第5,739,270号は、共溶媒及び作動流体を用いて、汚染物質及び他のプラスチック成分から、あるプラスチックのポリマー成分を連続的に分離するための方法及び装置について記述している。この共溶媒は少なくとも部分的にポリマーを溶解させ、第2の流体(これは液体で臨界又は超臨界状態である)がポリマーの成分を可溶化し、溶解しているポリマーの一部を共溶媒から沈殿させる。米国特許第5,739,270号特許は更に、熱可塑性共溶媒(作動流体あり又はなしで)を濾過することにより、ガラス粒子などの粒子状汚染物質を除去する工程について記述している。   In another example, US Pat. No. 5,739,270 discloses a method and apparatus for continuously separating a polymeric component of a plastic from contaminants and other plastic components using cosolvents and working fluids. Is described. The co-solvent at least partially dissolves the polymer and the second fluid (which is liquid and in the critical or supercritical state) solubilizes the components of the polymer and partially dissolves the dissolved polymer. Precipitate from. The US Pat. No. 5,739,270 patent further describes a process for removing particulate contaminants such as glass particles by filtering a thermoplastic cosolvent (with or without working fluid).

上述の、汚染されたポリマーを精製するための既知の溶媒による方法は、「バージン様の」ポリマーを生成することはない。前記の方法において、共溶解、よってすなわち他のポリマーの交差汚染が、しばしば起こる。吸着剤を使用した場合、使用済み吸着剤を溶液から除去するために、濾過及び/又は遠心分離工程がしばしば使用される。加えて、加熱、減圧蒸発、及び/又は沈殿剤を用いた沈殿などによる溶媒除去のための分離プロセスを使用して、残留溶媒を含まないポリマーが生成される。   The known solvent-based methods for purifying contaminated polymers described above do not produce "virgin-like" polymers. In the method described above, co-dissolution, and thus cross-contamination of other polymers, often occurs. When using an adsorbent, filtration and / or centrifugation steps are often used to remove the spent adsorbent from the solution. In addition, a separation process for solvent removal, such as heating, vacuum evaporation, and / or precipitation with a precipitant is used to produce a polymer that is free of residual solvent.

米国特許第7,935,736号US Patent No. 7,935,736 米国特許第6,555,588号US Pat. No. 6,555,588 欧州特許出願第849,312号European Patent Application No. 849,312 米国特許第5,198,471号US Pat. No. 5,198,471 米国特許第5,233,021号US Pat. No. 5,233,021 米国特許第5,739,270号US Pat. No. 5,739,270

S.M.Al−Salem,P.Lettieri,J.Baeyens,「Recycling and recovery routes of plastic solid waste(PSW):A review」,Waste Management,Volume29,Issue10,October 2009,Pages 2625−2643,ISSN0956−053XS. M. Al-Salem, P .; Lettieri, J .; Baeyens, "Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW): A review", Waste Management, Volume 29, Issue 10, October 3O25-3, 065-062, Page 64.

したがって、容易かつ経済的にポリマーから除去可能な溶媒を使用し、装置操作数の点で比較的単純であり、顕著な量のポリマー交差汚染のないポリマーを生成し、本質的に無色のポリマーを生成し、かつ本質的に無臭のポリマーを生成する、汚染されたポリマーを精製するための改善された溶媒式方法に対するニーズが依然として存在する。   Thus, using a solvent that is easily and economically removable from the polymer, it is relatively simple in terms of equipment operation, produces a significant amount of polymer without cross-contamination, and yields an essentially colorless polymer. There remains a need for improved solvent-based processes for purifying contaminated polymers that produce and produce essentially odorless polymers.

回収ポリプロピレンを精製するための方法が提供される。本方法は、
a.回収ポリプロピレンを得ることであって、回収ポリプロピレンが、消費者使用後のポリマー、産業使用後のポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、得ることと、
b.回収ポリプロピレンを、約80℃〜約220℃の温度及び約150psig(1.03MPa)〜約15,000psig(103.42MPa)の圧力で、約70℃未満の標準沸点を有する第1の流体溶媒と接触させて、抽出された回収ポリプロピレンを生成することと、
c.抽出された回収ポリプロピレンを、約90℃〜約220℃の温度、及び約350psig(2.41MPa)〜約20,000psig(137.90MPa)の圧力で、第1の流体溶媒、第2の流体溶媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒に溶解して、ポリプロピレン及び懸濁した汚染物質を含む第1の溶液を生成することと、
d.約90℃〜約220℃の温度、及び約350psig(2.41MPa)〜約20,000psig(137.90MPa)の圧力で、ポリプロピレン及び懸濁した汚染物質を含む第1の溶液を沈降させて、ポリプロピレン及び残りの汚染物質を含む第2の溶液を生成することと、
e.第2の溶液を固体媒体と接触させることにより、約90℃〜約220℃の温度、及び約350psig(2.41MPa)〜約20,000psig(137.90MPa)の圧力で第2の溶液を精製して、より高純度のポリプロピレンを含む第3の溶液を生成することと、
f.第3の溶液からより高純度のポリプロピレンを分離することと、を含む。
A method for purifying recovered polypropylene is provided. This method
a. Obtaining a recovered polypropylene, wherein the recovered polypropylene is selected from the group consisting of polymers after consumer use, polymers after industrial use, and combinations thereof;
b. The recovered polypropylene is combined with a first fluid solvent having a normal boiling point of less than about 70 ° C. at a temperature of about 80 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 150 psig (1.03 MPa) to about 15,000 psig (103.42 MPa). Contacting to produce an extracted recovered polypropylene,
c. The extracted recovered polypropylene is treated with a first fluid solvent, a second fluid solvent, at a temperature of about 90 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 20,000 psig (137.90 MPa). And dissolved in a solvent selected from the group consisting of a mixture thereof to form a first solution containing polypropylene and suspended contaminants,
d. At a temperature of about 90 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 20,000 psig (137.90 MPa), a first solution containing polypropylene and suspended contaminants is allowed to settle, Forming a second solution containing polypropylene and remaining contaminants;
e. Purifying the second solution at a temperature of about 90 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 20,000 psig (137.90 MPa) by contacting the second solution with a solid medium. And producing a third solution containing higher purity polypropylene,
f. Separating the higher purity polypropylene from the third solution.

第2の流体溶媒は、第1の流体溶媒と同じ化学組成又は異なる化学組成を有してよい。   The second fluid solvent may have the same or different chemical composition as the first fluid solvent.

一実施形態では、ポリプロピレンは、約0℃〜約220℃の温度、約0psig(0MPa)〜2,000psig(13.79MPa)の圧力で、第3の溶液から分離される。別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。更なる別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。一実施形態では、回収ポリプロピレンが、少なくとも2%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。   In one embodiment, polypropylene is separated from the third solution at a temperature of about 0 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 0 psig (0 MPa) to 2,000 psig (13.79 MPa). In another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 0.5%. In yet another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 1%. In one embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 2%.

一実施形態では、回収ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。更なる別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。   In one embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 4%. In yet another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 5%.

一実施形態では、回収ポリプロピレンは、20%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。更なる別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。一実施形態では、回収ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される。   In one embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 18%. In yet another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 16%. In one embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, the recovered polypropylene is dissolved in the fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 12%.

一実施形態では、回収ポリプロピレンは、消費者使用後のリサイクル由来のポリプロピレンである。別の実施形態では、回収ポリプロピレンは、ポリプロピレンホモポリマー又は主にポリプロピレンのコポリマーである。更なる別の実施形態では、流体溶媒は、約0℃未満及び約−45℃超の標準沸点を有し、かつ約+25kJ/mol未満の標準蒸発エンタルピー変化を有する。   In one embodiment, the recovered polypropylene is polypropylene derived from recycling after consumer use. In another embodiment, the recovered polypropylene is a polypropylene homopolymer or a copolymer of predominantly polypropylene. In yet another embodiment, the fluid solvent has a normal boiling point of less than about 0 ° C. and greater than about −45 ° C., and a standard enthalpy of vaporization change of less than about +25 kJ / mol.

一実施形態では、流体溶媒は、オレフィン性炭化水素、脂肪族炭化水素、及びこれらの混合物からなる群から選択される。別の実施形態では、この脂肪族炭化水素は、C〜C脂肪族炭化水素、及びこれらの混合物からなる群から選択される。更なる別の実施形態では、脂肪族炭化水素及びこれらの混合物は、主としてC脂肪族炭化水素からなる。 In one embodiment, the fluid solvent is selected from the group consisting of olefinic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, and mixtures thereof. In another embodiment, the aliphatic hydrocarbons, C 1 -C 6 aliphatic hydrocarbons, and is selected from the group consisting of mixtures. In yet another embodiment, the aliphatic hydrocarbons and mixtures thereof consists mainly C 4 aliphatic hydrocarbons.

別の実施形態では、流体溶媒は、本質的にC液化石油ガスからなる。一実施形態では、流体溶媒は、n−ブタン、ブタン異性体、又はこれらの混合物である。別の実施形態では、接触、溶解、沈降、及び精製工程の温度は、約110℃〜約170℃である。 In another embodiment, the fluid solvent consists essentially of C 4 liquefied petroleum gas. In one embodiment, the fluid solvent is n-butane, butane isomers, or mixtures thereof. In another embodiment, the temperature of the contacting, lysing, settling, and purifying step is from about 110 ° C to about 170 ° C.

一実施形態では、接触工程における圧力は、約1,100psig(7.58MPa)〜約2,100psig(14.48MPa)である。別の実施形態では、接触工程における圧力は、約1,100psig(7.58MPa)未満である。更に別の実施形態では、溶解、沈降、及び精製工程における圧力は、約1,100psig(7.58MPa)超である。一実施形態では、溶解、沈降、及び精製工程における圧力は、約2,100psig(14.48MPa)超である。   In one embodiment, the pressure in the contacting step is from about 1,100 psig (7.58 MPa) to about 2,100 psig (14.48 MPa). In another embodiment, the pressure in the contacting step is less than about 1,100 psig (7.58 MPa). In yet another embodiment, the pressure during the lysing, settling, and purification steps is greater than about 1,100 psig (7.58 MPa). In one embodiment, the pressure during the lysing, settling, and purification steps is greater than about 2,100 psig (14.48 MPa).

一実施形態において、この固体媒体は、無機物質、炭素系物質、及びこれらの混合物からなる群から選択される。別の実施形態において、この無機物質は、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、鉄酸化物、ケイ酸アルミニウム、非晶質火山ガラス、及びこれらの混合物からなる群から選択される。更なる別の実施形態では、無機物質は、シリカゲル、珪藻土、砂、石英、アルミナ、パーライト、フラー土、ベントナイト、及びこれらの混合物からなる群から選択される。   In one embodiment, the solid medium is selected from the group consisting of inorganic materials, carbonaceous materials, and mixtures thereof. In another embodiment, the inorganic material is selected from the group consisting of silicon oxides, aluminum oxides, iron oxides, aluminum silicates, amorphous volcanic glasses, and mixtures thereof. In yet another embodiment, the inorganic material is selected from the group consisting of silica gel, diatomaceous earth, sand, quartz, alumina, perlite, fuller's earth, bentonite, and mixtures thereof.

一実施形態では、炭素系物質は、無煙炭、カーボンブラック、コークス、活性炭、セルロース、及びこれらの混合物からなる群から選択される。別の実施形態では、ポリプロピレン溶液を固体媒体と接触させることは、固体媒体の充填層内で行われる。一実施形態では、充填層は長さ20cm超である。   In one embodiment, the carbonaceous material is selected from the group consisting of anthracite, carbon black, coke, activated carbon, cellulose, and mixtures thereof. In another embodiment, contacting the polypropylene solution with the solid medium is performed within a packed bed of the solid medium. In one embodiment, the packed bed is greater than 20 cm in length.

本発明の追加的な特徴は、実施例と共に以下の詳細な説明の検討によって当業者には明らかとなり得る。   Additional features of the invention will be apparent to those of skill in the art upon reviewing the following detailed description, together with the examples.

本発明の一実施形態の主な工程を示すブロックフロー図である。It is a block flow diagram which shows the main processes of one embodiment of the present invention. DSC測定によるエンタルピー値を用いた、ポリプロピレン中のポリエチレン成分の計算のための較正曲線である。3 is a calibration curve for the calculation of the polyethylene component in polypropylene using the enthalpy value by DSC measurement. 実施例2及び3の抽出工程で使用される実験装置の概略図である。4 is a schematic view of an experimental apparatus used in the extraction process of Examples 2 and 3. FIG. 実施例2及び3の溶解及び沈降工程で使用される実験装置の概略図である。FIG. 4 is a schematic view of an experimental apparatus used in the dissolution and precipitation steps of Examples 2 and 3. 実施例の各試験片の写真図である。It is a photograph figure of each test piece of an example.

I.定義
本明細書で使用される「回収された(reclaimed)ポリマー」という用語は、以前にある目的のために使用されてから、次いで更なる処理のために回収された(recovered)ポリマーを指す。
I. Definitions As used herein, the term "reclaimed polymer" refers to a polymer that was previously used for a purpose and then recovered for further processing.

本明細書で使用される「回収された(reclaimed)ポリプロピレン」(rPP)という用語は、以前にある目的のために使用されてから、次いで更なる処理のために回収された(recovered)ポリプロピレンポリマーを指す。   The term "reclaimed polypropylene" (rPP), as used herein, refers to a polypropylene polymer previously used for a purpose and then recovered for further processing. Refers to.

本明細書で使用される「消費者使用後」という用語は、末端消費者が消費財又は製品においてその材料を使用した後に生じる材料資源を指す。   The term "after consumer use" as used herein refers to a material resource that occurs after the end consumer has used the material in a consumer good or product.

本明細書で使用される「消費者使用後のリサイクル」(PCR)という用語は、末端消費者が材料を廃棄物流に廃棄した後に生成される材料を指す。   The term "recycle after consumer use" (PCR), as used herein, refers to material that is produced after the end consumer discards the material in a waste stream.

本明細書で使用される「産業使用後」という用語は、商品又は製品の製造中に生じる材料資源を指す。   The term “after industrial use” as used herein refers to a material resource that arises during the manufacture of goods or products.

本明細書で使用される「流体溶媒」という用語は、特定の温度及び圧力条件下で、液体状態で存在し得る物質を指す。いくつかの実施形態において、この流体溶媒は、1種類の分子又は異性体の主に均質な化学組成であってよく、また他の実施形態において、この流体溶媒は、いくつかの異なる分子組成又は異性体の混合物であってよい。更に、本発明のいくつかの実施形態において、「流体溶媒」という用語は更に、その物質の臨界温度及び臨界圧力(臨界点)、その近く、又はそれを上回る状態にある物質にも適用される。ある物質がその物質の臨界点を超えたものは、「超臨界流体」として知られ、これは液体の典型的な物理的特性(すなわち密度)を有さないことが、当業者にはよく知られている。   The term "fluid solvent" as used herein refers to a substance that can exist in a liquid state under certain temperature and pressure conditions. In some embodiments, the fluid solvent may be a predominantly homogeneous chemical composition of one molecule or isomer, and in other embodiments, the fluid solvent may contain several different molecular compositions or isomers. It may be a mixture of isomers. Furthermore, in some embodiments of the invention, the term "fluid solvent" also applies to substances that are at, near, or above their critical temperature and pressure (critical point). . Those of ordinary skill in the art are well aware that a substance beyond its critical point is known as a "supercritical fluid," which does not have the typical physical properties (ie, density) of a liquid. Has been.

本明細書で使用される「溶解」という用語は、分子レベルで、溶媒中に溶質(ポリマー又は非ポリマー)が少なくとも部分的に組み込まれていることを意味する。更に、溶質/溶媒溶液の熱力学的安定性は、下記の式1によって記述することができる:
式1
ΔGmix=ΔH−TΔSmix
式中、ΔGmixは溶質と溶媒との混合のギブズ自由エネルギー変化、ΔHmixは混合のエンタルピー変化、Tは絶対温度、ΔSmixは混合のエントロピーである。溶媒中における溶質の安定した溶液を維持するには、ギブズ自由エネルギーが負でかつ最小でなければならない。よって、適切な温度及び圧力で負のギブズ自由エネルギーを最小化するような、溶質と溶媒の任意の組み合わせを、本発明に使用することができる。
The term "dissolve" as used herein means that at the molecular level, a solute (polymer or non-polymer) is at least partially incorporated in the solvent. Furthermore, the thermodynamic stability of solute / solvent solutions can be described by Equation 1 below:
Formula 1
ΔG mix = ΔH m −TΔS mix
In the formula, ΔG mix is the Gibbs free energy change of the mixture of the solute and the solvent, ΔH mix is the enthalpy change of the mixture, T is the absolute temperature, and ΔS mix is the entropy of the mixture. The Gibbs free energy must be negative and minimal to maintain a stable solution of the solute in the solvent. Thus, any combination of solute and solvent that minimizes the negative Gibbs free energy at the appropriate temperature and pressure can be used in the present invention.

本明細書で使用される「標準沸点」という用語は、国際純正・応用化学連合(IUPAC)により確立されている、厳密に100kPa(1bar、14.5psia、0.9869atm)の絶対圧力での沸点を指す。   The term "normal boiling point" as used herein is the boiling point at an absolute pressure of exactly 100 kPa (1 bar, 14.5 psia, 0.9869 atm) established by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Refers to.

本明細書で使用される「標準蒸発エンタルピー変化」という用語は、その物質の標準沸点で、所定量の物質が液体から蒸気に変化するのに必要なエンタルピー変化を指す。   As used herein, the term "standard enthalpy of vaporization change" refers to the enthalpy change required for a given amount of a substance to change from a liquid to a vapor at its normal boiling point.

本明細書で使用される「ポリプロピレン溶液」という用語は、溶媒に溶解しているポリプロピレンの溶液を指す。このポリプロピレン溶液は、溶解していない物質を含んでいることがあるため、このポリプロピレン溶液は、溶媒中に溶解しているポリプロピレンの溶液中に懸濁している非溶解物質の「スラリー」でもあり得る。   The term "polypropylene solution" as used herein refers to a solution of polypropylene dissolved in a solvent. Since the polypropylene solution may contain undissolved material, the polypropylene solution can also be a "slurry" of undissolved material suspended in a solution of polypropylene dissolved in a solvent. .

本明細書で使用するとき、「沈殿」及び「沈降」という用語は、粒子に作用する力(通常、重力)に応じて懸濁液内の粒子が液体から分離する傾向を指す。   As used herein, the terms "sedimentation" and "sedimentation" refer to the tendency of particles in a suspension to separate from a liquid in response to a force acting on the particles (usually gravity).

本明細書で使用するとき、「懸濁汚染物質」という用語は、不均質な混合物の媒体のバルク全体にわたって存在する好ましくない、又は望ましくない成分を指す。   As used herein, the term "suspended contaminant" refers to an undesirable or unwanted ingredient present throughout the bulk of the medium of a heterogeneous mixture.

本明細書で使用される「固体媒体」という用語は、使用条件下において固体状態で存在する物質を指す。この固体媒体は結晶質、準結晶質、又は非晶質であり得る。この固体媒体は粒状であってよく、かつ異なる形状(すなわち球形、円筒形、ペレットなど)で供給され得る。この固体媒体が粒状の場合、その粒径及び固体媒体の粒径分布は、その粒状媒体に使用されるメッシュサイズにより画定され得る。標準メッシュサイズ表記の例は、米国材料試験協会(ASTM)標準ASTM E11「Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves」に見出すことができる。この固体媒体はまた、不織繊維マット又は織布であってもよい。   The term "solid medium" as used herein refers to a substance that exists in the solid state under the conditions of use. The solid medium can be crystalline, quasicrystalline, or amorphous. The solid medium may be granular and may be provided in different shapes (ie spheres, cylinders, pellets, etc.). When the solid medium is granular, the particle size and particle size distribution of the solid medium can be defined by the mesh size used for the granular medium. An example of a standard mesh size notation can be found in the American Society for Testing and Materials (ASTM) standard ASTM E11, "Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Clost and Test Sieves." The solid medium may also be a non-woven fiber mat or woven fabric.

本明細書で使用される「より高純度のポリプロピレン溶液」という用語は、精製工程の前の同じポリプロピレン溶液に対して、より少ない汚染物質を有するポリプロピレン溶液を指す。   The term "higher purity polypropylene solution" as used herein refers to a polypropylene solution that has less contaminants than the same polypropylene solution prior to the purification step.

本明細書で使用するとき、「抽出」という用語は、溶質種を、液相(又は固体基質)から相境界を通過して別の不混和性の液相へと移行させる操作を指す。抽出の駆動力は、分配理論によって説明される。   As used herein, the term "extraction" refers to the process of transferring a solute species from a liquid phase (or solid substrate) across a phase boundary into another immiscible liquid phase. The driving force for extraction is explained by the theory of distribution.

本明細書で使用するとき、「抽出された」という用語は、抽出工程の前の同じ材料に対してより少ない溶質種を有する材料を指す。本明細書で使用するとき、「抽出された回収ポリプロピレン」という用語は、抽出工程の前の同じ回収ポリプロピレンに対してより少ない溶質種を有する回収ポリプロピレンを指す。   As used herein, the term "extracted" refers to a material that has less solute species for the same material prior to the extraction step. As used herein, the term "extracted recovered polypropylene" refers to recovered polypropylene having less solute species relative to the same recovered polypropylene prior to the extraction step.

本明細書で使用される「バージン様の」という用語は、本質的に汚染物質を含まず、顔料を含まず、無臭、均質で、特性がバージンポリマーと同様であることを意味する。   As used herein, the term "virgin-like" means essentially contaminant-free, pigment-free, odorless, homogeneous and similar in properties to virgin polymers.

本明細書で使用される「主にポリプロピレンのコポリマー」という用語は、ポリプロピレン反復単位が70mol%超のコポリマーを指す。   The term "predominantly polypropylene copolymer" as used herein refers to a copolymer having more than 70 mol% polypropylene repeating units.

本明細書で使用するとき、圧力(例えばMPa)の国際単位への任意の言及は、ゲージ圧を指す。   As used herein, any reference to international units of pressure (eg, MPa) refers to gauge pressure.

II.汚染されたポリプロピレンの精製方法
驚くべきことに、好ましい実施形態において、温度及び圧力依存性のポリマー溶解度を呈する特定の流体溶媒は、比較的単純なプロセスにおいて使用したときに、汚染されたポリマー(特に回収又はリサイクルポリマー)を、ほぼバージン様の品質まで精製するのに使用できることが見出された。このプロセスは、図1に例示するように、1)回収されたポリプロピレンを取得すること(図1の工程a)と、次に、2)抽出温度(T)及び抽出圧力(P)で、ポリプロピレンを流体溶媒で抽出すること(図1の工程b)と、次に、3)溶解温度(T)及び溶解圧力(P)で、ポリプロピレンを流体溶媒に溶解させること(図1の工程c)と、次に、4)溶解温度(T)及び溶解圧力(P)で、ポリマー溶液を沈殿させること(図1の工程d)と、次に、5)溶解温度(T)及び溶解圧力(P)で、この溶解したポリプロピレン溶液を固体媒体に接触させること(図1の工程e)と、次に、ポリプロピレンを流体溶媒から分離すること(図1の工程f)と、を含む。
II. Method of Purifying Contaminated Polypropylene Surprisingly, in a preferred embodiment, certain fluid solvents that exhibit temperature and pressure dependent polymer solubilities have been found to contaminate contaminated polymers (especially when used in relatively simple processes). It has been found that recovered or recycled polymer) can be used to purify to near virgin quality. This process comprises, as illustrated in FIG. 1, 1) obtaining the recovered polypropylene (step a in FIG. 1) and then 2) extraction temperature (T E ) and extraction pressure (P E ). , extracting the polypropylene fluid solvent and (step b in Figure 1), then 3) the melting temperature (T D) and dissolution pressure (P D), polypropylene dissolving in the fluid solvent (in FIG. 1 and step c), then, 4) the melting temperature (T D) and dissolution pressure (P D), to precipitate the polymer solution (step in FIG. 1 d), then 5) dissolution temperature (T D ) And dissolution pressure (P D ), contacting this dissolved polypropylene solution with a solid medium (step e in FIG. 1) and then separating polypropylene from the fluid solvent (step f in FIG. 1). ,including.

本発明の一実施形態において、この精製したポリプロピレンは、消費者使用後の廃棄物流を資源とすることができ、本質的に汚染物質を含まず、顔料を含まず、無臭、均質で、特性がバージンポリプロピレンと同様である。更に、好ましい一実施形態において、本発明の流体溶媒の物理的特性は、この精製されたポリプロピレンから流体溶媒を分離するのに、よりエネルギー効率の良い方法を可能にし得る。   In one embodiment of the invention, the purified polypropylene can be sourced from waste streams after consumer use and is essentially contaminant-free, pigment-free, odorless, homogeneous, and characterized. Similar to virgin polypropylene. Moreover, in a preferred embodiment, the physical properties of the fluid solvent of the present invention may allow for a more energy efficient method of separating the fluid solvent from the purified polypropylene.

回収されたポリプロピレン
本発明の一実施形態において、回収されたポリプロピレンを精製するための方法は、回収されたポリプロピレンを取得することを含む。本発明の目的として、回収されたポリプロピレンは、消費者使用後、産業使用後、商業使用後、及び/又は他の特殊廃棄物流を資源とする。例えば、消費者使用後の廃棄ポリプロピレンは、路傍リサイクルの流れに由来するものであってよく、これは、末端消費者が、パッケージ及び製品に由来する使用済みのポリマーを、指定容器に入れ、これを清掃業者又はリサイクル業者が回収する。消費者使用後の廃棄ポリマーはまた、店舗内の「返却」プログラムに由来するものであってよく、これは、消費者が廃棄ポリマーを店舗に持って来て、廃棄ポリマーを指定の回収容器に入れる。産業使用後の廃棄ポリマーの一例は、メーカーにより使用不能な材料として集められた、商品又は製品の製造又は輸送中に生じた廃棄ポリマーであり得る(すなわち、裁ちくず、仕様外の材料、初期作動時の廃棄)。特殊廃棄物流に由来する廃棄ポリマーの一例は、e−wasteとしても知られる電子機器ごみのリサイクルに由来する廃棄ポリマーであり得る。特殊廃棄物流に由来する廃棄ポリマーの別の例は、自動車のリサイクルに由来する廃棄ポリマーであり得る。特殊廃棄物流に由来する廃棄ポリマーの別の例は、使用済みカーペット及び布地のリサイクルに由来する廃棄ポリマーであり得る。
Recovered Polypropylene In one embodiment of the invention, the method for purifying recovered polypropylene comprises obtaining recovered polypropylene. For purposes of this invention, the recovered polypropylene is sourced from consumer, industrial, commercial, and / or other specialty waste streams. For example, waste polypropylene after consumer use may come from the roadside recycling stream, which allows end-users to put used polymer from packaging and products into designated containers, which Are collected by a cleaning company or a recycling company. Post-consumer waste polymer may also come from an in-store "return" program, which allows the consumer to bring the waste polymer to the store and put it into a designated collection container. Put in. An example of waste polymer after industrial use may be waste polymer that was collected by the manufacturer as unusable material and that was produced during the manufacture or transportation of the goods or products (ie, cuttings, out-of-specification materials, initial operation). Disposal of time). An example of a waste polymer from a specialty waste stream can be a waste polymer from the recycling of electronic waste, also known as e-waste. Another example of waste polymers from specialty waste streams can be waste polymers from automotive recycling. Another example of waste polymers derived from specialty waste streams can be waste polymers derived from the recycling of used carpet and fabric.

本発明の目的として、回収されたポリプロピレンは、個々のポリマーの均質な組成物、あるいは複数の異なるポリプロピレン組成物の混合物である。ポリプロピレン組成物の非限定的な例は、プロピレンのホモポリマー、プロピレンとエチレンのコポリマー(「インパクト」及び「ランダムクラリファイ」コポリマーを含む)、プロピレンとα−オレフィンのコポリマー、ポリプロピレンゴム、並びに当業者に明らかであり得るような他の可溶性ポリプロピレン組成物である。   For the purposes of the present invention, the recovered polypropylene is a homogenous composition of the individual polymers or a mixture of different polypropylene compositions. Non-limiting examples of polypropylene compositions include homopolymers of propylene, copolymers of propylene and ethylene (including "impact" and "random clarified" copolymers), copolymers of propylene and alpha-olefins, polypropylene rubber, and those skilled in the art. Other soluble polypropylene compositions as may be apparent from

この回収されたポリプロピレンは更に、様々な顔料、染料、加工助剤、安定剤、充填剤、及び、元のポリマーを物品の最終形態に重合又は転換する際にポリマーに添加された他の性能向上添加剤を含み得る。顔料の非限定的な例は、有機顔料(例えば銅フタロシアニン)、無機顔料(例えば二酸化チタン)、及び、当業者に明らかであり得るような他の顔料である。有機顔料の非限定的な一例は、ベーシックイエロー51である。加工助剤の非限定的な例は、帯電防止剤(例えばグリセロールモノステアレート)及び潤滑促進剤(例えばエルカ酸アミド)である。安定剤の非限定的な一例は、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネートである。充填剤の非限定的な例は、炭酸カルシウム、タルク、及びガラス繊維である。   This recovered polypropylene is further used for various pigments, dyes, processing aids, stabilizers, fillers, and other performance enhancing agents added to the polymer in polymerizing or converting the original polymer into the final form of the article. Additives may be included. Non-limiting examples of pigments are organic pigments (eg copper phthalocyanine), inorganic pigments (eg titanium dioxide), and other pigments as may be apparent to those skilled in the art. One non-limiting example of an organic pigment is Basic Yellow 51. Non-limiting examples of processing aids are antistatic agents (eg glycerol monostearate) and lubricity enhancers (eg erucamide). One non-limiting example of a stabilizer is octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate. Non-limiting examples of fillers are calcium carbonate, talc, and fiberglass.

溶媒
本発明の流体溶媒は、約70℃未満の標準沸点を有する。加圧により、本発明の動作温度範囲未満の標準沸点を有する溶媒が、溶媒蒸気をほとんど又は全く生じない状態に維持される。一実施形態において、約70℃未満の標準沸点を有する流体溶媒は、二酸化炭素、ケトン類、アルコール類、エーテル類、アルケン類、アルカン類、及びこれらの混合物からなる群から選択される。約70℃未満の標準沸点を有する流体溶媒の非限定的な例は、二酸化炭素、アセトン、メタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブチレン、1−ペンテン、2−ペンテン、ペンテンの分枝状異性体、1−ヘキセン、2−ヘキセン、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサンの異性体、及び、当業者に明らかであり得るような他の物質である。
Solvent The fluid solvent of the present invention has a normal boiling point of less than about 70 ° C. Pressurization keeps solvents having normal boiling points below the operating temperature range of the present invention with little or no solvent vapor formation. In one embodiment, the fluid solvent having a normal boiling point of less than about 70 ° C. is selected from the group consisting of carbon dioxide, ketones, alcohols, ethers, alkenes, alkanes, and mixtures thereof. Non-limiting examples of fluid solvents having a normal boiling point of less than about 70 ° C. are carbon dioxide, acetone, methanol, dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether, tetrahydrofuran, methyl acetate, ethylene, propylene, 1-butene, 2- Butene, isobutylene, 1-pentene, 2-pentene, branched isomers of pentene, 1-hexene, 2-hexene, methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, n- Hexane, isomers of isohexane, and other materials as may be apparent to one of ordinary skill in the art.

使用する流体溶媒の選択は、本発明の工程を実施するのに使用される温度及び圧力範囲を規定する。本発明に記述される種類の溶媒におけるポリマー相の性質についてのレビューは、参照文献:McHughら(1999)Chem.Rev.99:565−602に提供されている。   The choice of fluid solvent used defines the temperature and pressure ranges used to carry out the process of the invention. A review of the properties of polymer phases in solvents of the type described in this invention can be found in the reference: McHugh et al. (1999) Chem. Rev. 99: 565-602.

抽出
本発明の一実施形態において、ポリプロピレンの精製方法は、そのポリマーが本質的に流体溶媒に不溶性である温度及び圧力で、その流体溶媒にその回収されたポリプロピレンを接触させることを含む。理論に束縛されるものではないが、出願者らは、その流体溶媒がポリマーを完全に可溶化するのを防ぎながら、一方で、流体溶媒がポリマー内に拡散し、抽出可能な汚染物質を抽出できるような方法で、温度及び圧力依存性の溶解度を制御することができると考える。この抽出可能な汚染物質は、ポリマーに添加された残留加工助剤、ポリマーに接触した残留製品製剤(例えば香料及び着香料、染料、並びに他の、意図的に添加された又は非意図的にポリマーに組み込まれた(例えば、廃棄物回収中及びその後の他の廃棄材料と共に蓄積された際の)抽出可能な材料であり得る。
Extraction In one embodiment of the invention, a method for purifying polypropylene comprises contacting the fluid solvent with the recovered polypropylene at a temperature and pressure at which the polymer is essentially insoluble in the fluid solvent. Without being bound by theory, Applicants have found that while preventing the fluid solvent from completely solubilizing the polymer, the fluid solvent diffuses into the polymer and extracts extractable contaminants. It is believed that the temperature and pressure dependent solubility can be controlled in such a way. This extractable contaminant may be residual processing aids added to the polymer, residual product formulations in contact with the polymer (eg, perfumes and flavors, dyes, and other intentionally added or unintentionally added polymers. Can be an extractable material (eg, during waste collection and subsequent accumulation with other waste materials).

一実施形態において、この制御された抽出は、ポリマー/流体溶媒系の温度を固定し、次に圧力を、そのポリマーがその流体溶媒に溶解する圧力又は圧力範囲よりも低い圧力に制御することによって、達成される。別の実施形態において、この制御された抽出は、ポリマー/溶媒系の圧力を固定し、次に温度を、そのポリマーがその流体溶媒に溶解する温度又は温度範囲よりも低い温度に制御することによって、達成される。流体溶媒によるポリマーの温度及び圧力制御された抽出を行うには、好適な圧力容器を使用し、流体溶媒での連続的なポリマー抽出が可能になるような方法で構成することができる。本発明の一実施形態において、この圧力容器は、連続的液体−液体抽出カラムであってよく、溶融したポリマーがこの抽出カラムの一方の端にポンプで送り込まれ、流体溶媒が抽出カラムの同じ端又は反対側の端にポンプで送り込まれる。別の実施形態において、この抽出した汚染物質を含む流体が、このプロセスから除去される。別の実施形態において、この抽出した汚染物質を含む流体を、精製し、回収し、リサイクルして、その抽出工程に、又はプロセスの別の工程に使用する。本発明の一実施形態において、この抽出はバッチ手法で実施することができ、この場合、回収されたポリプロピレンは圧力容器内に固定され、流体溶媒が連続的にポンプで送り込まれてこの固定されたポリマー相を通過する。使用する流体溶媒の抽出時間又は量は、最終的なより高純度のポリマーの望ましい純度と、出発物質の回収されたポリプロピレン中にある抽出可能な汚染物質の量とに依存する。別の実施形態において、後述の「精製」セクションに記述されるように、この抽出した汚染物質を含む流体を、別の工程で固体媒体に接触させる。別の実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、ポリマーが溶融し液体状態である温度及び圧力で、流体溶媒にその回収されたポリプロピレンを接触させることを含む。別の実施形態において、この回収されたポリプロピレンは、ポリマーが固体状態である温度及び圧力で、流体溶媒と接触させる。   In one embodiment, the controlled extraction involves fixing the temperature of the polymer / fluid solvent system and then controlling the pressure to a pressure below the pressure or pressure range at which the polymer dissolves in the fluid solvent. Is achieved. In another embodiment, the controlled extraction is by fixing the pressure of the polymer / solvent system and then controlling the temperature below the temperature or temperature range at which the polymer dissolves in the fluid solvent. Is achieved. For temperature and pressure controlled extraction of polymers with fluid solvents, suitable pressure vessels can be used and configured in such a way as to allow continuous polymer extraction with fluid solvents. In one embodiment of the invention, the pressure vessel may be a continuous liquid-liquid extraction column, with the molten polymer pumped to one end of the extraction column and the fluid solvent at the same end of the extraction column. Or pump to the opposite end. In another embodiment, the extracted contaminant-containing fluid is removed from the process. In another embodiment, the extracted contaminant-containing fluid is purified, recovered, recycled and used in the extraction step or in another step of the process. In one embodiment of the invention, this extraction can be performed in a batch procedure, in which case the recovered polypropylene is fixed in a pressure vessel and the fluid solvent is continuously pumped into the fixed Pass through the polymer phase. The extraction time or amount of fluid solvent used depends on the desired purity of the final higher purity polymer and the amount of extractable contaminants in the recovered polypropylene of the starting material. In another embodiment, the extracted contaminant-containing fluid is contacted with the solid medium in a separate step, as described in the "Purification" section below. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting the recovered polypropylene with a fluid solvent at a temperature and pressure at which the polymer is in a molten and liquid state. In another embodiment, the recovered polypropylene is contacted with the fluid solvent at a temperature and pressure where the polymer is in the solid state.

一実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレンが実質的に溶解しないままである温度及び圧力で、流体溶媒にポリプロピレンを接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約80℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約150psig(1.03MPa)〜約3,000psig(20.68MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約1,000psig(6.89MPa)〜約2,750psig(18.96MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約1,500psig(10.34MPa)〜約2,500psig(17.24MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。   In one embodiment, the method of purifying the recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene with a fluid solvent at a temperature and pressure at which the polypropylene remains substantially undissolved. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene with n-butane at a temperature of about 80 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene with n-butane at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene with n-butane at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with n-butane at a pressure of about 150 psig (1.03 MPa) to about 3,000 psig (20.68 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with n-butane at a pressure of about 1,000 psig (6.89 MPa) to about 2,750 psig (18.96 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with n-butane at a pressure of about 1,500 psig (10.34 MPa) to about 2,500 psig (17.24 MPa).

別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約80℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレンをプロパンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレンをプロパンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレンをプロパンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、約200psig(1.38MPa)〜約8,000psig(55.16MPa)の圧力で、ポリプロピレンをプロパンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約1,000psig(6.89MPa)〜約6,000psig(41.37MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約4,000psig(27.58MPa)の圧力で、ポリプロピレンをプロパンに接触させることを含む。   In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with propane at a temperature of about 80 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with propane at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with propane at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with propane at a pressure of about 200 psig (1.38 MPa) to about 8,000 psig (55.16 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with n-butane at a pressure of about 1,000 psig (6.89 MPa) to about 6,000 psig (41.37 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting polypropylene with propane at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 4,000 psig (27.58 MPa).

溶解
本発明の一実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、そのポリマーが流体溶媒に溶解している温度及び圧力で、その流体溶媒にその回収されたポリプロピレンを溶解させることを含む。理論に束縛されるものではないが、出願者らは、流体溶媒中での回収されたポリマーの熱力学的に好ましい溶解を実現するような方法で、温度及び圧力を制御することができると考える。更に、温度及び圧力は、特定のポリマー又はポリマー混合物を溶解することができ、同時に他のポリマー又はポリマー混合物を溶解しないような方法で、温度及び圧力を制御することができる。この制御可能な溶解により、ポリマー混合物からのポリマー分離が可能になる。
Dissolution In one embodiment of the invention, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving the recovered polypropylene in the fluid solvent at a temperature and pressure at which the polymer is dissolved in the fluid solvent. Without wishing to be bound by theory, applicants believe that temperature and pressure can be controlled in such a way as to achieve thermodynamically favorable dissolution of the recovered polymer in the fluid solvent. . Furthermore, the temperature and pressure can be controlled in such a way that it is capable of dissolving a particular polymer or mixture of polymers and at the same time does not dissolve another polymer or mixture of polymers. This controllable dissolution allows for polymer separation from the polymer mixture.

本発明の一実施形態において、ポリマーの精製方法は、同じ温度及び圧力条件下で、汚染物質を溶解しない溶媒に、汚染された回収されたポリプロピレンを溶解させることを含む。この汚染物質には、顔料、充填剤、泥、及び他のポリマーが含まれ得る。これらの汚染物質は、溶解時に回収されたポリプロピレンから放出され、次に、後続の固体−液体分離工程によりポリマー溶液から除去される。   In one embodiment of the invention, the method for purifying a polymer comprises dissolving the contaminated recovered polypropylene in a solvent that does not dissolve the contaminant under the same temperature and pressure conditions. This contaminant can include pigments, fillers, mud, and other polymers. These contaminants are released from the polypropylene recovered on dissolution and then removed from the polymer solution by a subsequent solid-liquid separation step.

一実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレンが流体溶媒に溶解している温度及び圧力で、その流体溶媒にそのポリプロピレンを溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約90℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約350psig(2.41MPa)〜約4,000psig(27.57MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約1,000psig(6.89MPa)〜約3,500psig(24.13MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約3,000psig(20.68MPa)の圧力で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも2%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、20%までの質量パーセント濃度で、ポリプロピレンをn−ブタンに溶解させることを含む。別の実施形態において、ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で溶解される。   In one embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises dissolving the polypropylene in the fluid solvent at a temperature and pressure at which the polypropylene is dissolved in the fluid solvent. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a temperature of about 90 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 4,000 psig (27.57 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a pressure of about 1,000 psig (6.89 MPa) to about 3,500 psig (24.13 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 3,000 psig (20.68 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a weight percent concentration of at least 0.5%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 1%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 2%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 4%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 5%. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in n-butane at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 18%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 16%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 12%.

別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約90℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約8,000psig(55.16MPa)の圧力で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約3,000psig(20.68MPa)〜約6,000psig(41.37MPa)の圧力で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約3,500psig(24.13MPa)〜約5,000psig(34.47MPa)の圧力で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも2%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、20%までの質量パーセント濃度で、ポリプロピレンをプロパンに溶解させることを含む。別の実施形態において、ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で溶解される。   In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a temperature of about 90 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 8,000 psig (55.16 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a pressure of about 3,000 psig (20.68 MPa) to about 6,000 psig (41.37 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a pressure of about 3,500 psig (24.13 MPa) to about 5,000 psig (34.47 MPa). In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a weight percent concentration of at least 0.5%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 1%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 2%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 4%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 5%. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises dissolving polypropylene in propane at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 18%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 16%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 12%.

沈殿
本発明の一実施形態では、ポリプロピレンの精製方法は、ポリマーが流体溶媒中に溶解した状態に維持される温度及び圧力での沈殿(沈降としても知られる)工程によってポリプロピレン溶液から溶解していない汚染物質を分離することを含む。一実施形態では、沈降工程によって、溶解していない汚染物質は、溶解していない汚染物質をその力の方向に均一に移動させる力を受ける。典型的には、適用される沈降力は重力であるが、遠心力、求心力、又は何らかの他の力であってもよい。適用される力の量及び沈降時間の長さは、これらに限定されるものではないが、汚染物質粒子の粒径、汚染物質粒子の密度、流体又は溶液の密度、及び流体又は溶液の粘度を含む複数のパラメータに依存する。以下の式(式2)は、前述のパラメータと、汚染物質の沈降速度の尺度である沈降速度との関係式である。
Precipitation In one embodiment of the invention, the method for purifying polypropylene is not dissolved from the polypropylene solution by a precipitation (also known as precipitation) step at a temperature and pressure where the polymer remains dissolved in the fluid solvent. Includes separating pollutants. In one embodiment, the settling process causes the undissolved contaminants to undergo a force that causes the undissolved contaminants to move uniformly in the direction of the force. Typically, the settling force applied is gravity, but may be centrifugal force, centripetal force, or some other force. The amount of force applied and the length of settling time include, but are not limited to, contaminant particle size, contaminant particle density, fluid or solution density, and fluid or solution viscosity. Depends on multiple parameters including. The following equation (Equation 2) is a relational expression between the above-mentioned parameter and the sedimentation velocity which is a measure of the sedimentation velocity of pollutants.

Figure 2020511561
式中、vは、沈降速度であり、ρは、汚染物質粒子の密度であり、ρは、流体又は溶液の密度であり、gは、適用される力(通常は重力)による加速度であり、rは、汚染物質粒子の半径であり、ηは、流体又は溶液の動的粘度である。溶液粘度を決定する重要なパラメータのいくつかとして、流体溶媒の化学組成、流体溶媒中に溶解したポリマーの分子量、流体溶媒中に溶解したポリマーの濃度、流体溶媒溶液の温度、及び流体溶媒溶液の圧力がある。
Figure 2020511561
Where v is the sedimentation velocity, ρ p is the density of pollutant particles, ρ f is the density of the fluid or solution, and g is the acceleration due to the applied force (usually gravity). Yes, r is the radius of the contaminant particle, and η is the dynamic viscosity of the fluid or solution. Some of the important parameters that determine solution viscosity include the chemical composition of the fluid solvent, the molecular weight of the polymer dissolved in the fluid solvent, the concentration of the polymer dissolved in the fluid solvent, the temperature of the fluid solvent solution, and the fluid solvent solution. There is pressure.

一実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレンが流体溶媒中に溶解した状態に維持される温度及び圧力で、ポリプロピレン/流体溶媒溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約90℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約350psig(2.41MPa)〜約4,000psig(27.57MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約1,000psig(6.89MPa)〜約3,500psig(24.13MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約3,000psig(20.68MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含み、ポリプロピレンは、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも2%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を沈降させることを含み、ポリプロピレンは、20%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で溶解される。   In one embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / fluid solvent solution at a temperature and pressure that maintains the polypropylene dissolved in the fluid solvent. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a temperature of about 90 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 4,000 psig (27.57 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a pressure of about 1,000 psig (6.89 MPa) to about 3,500 psig (24.13 MPa). Including. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 3,000 psig (20.68 MPa). Including. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of at least 0.5%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 1%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 2%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 4%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 5%. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / n-butane solution, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 18%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 16%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 12%.

別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約90℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約8,000psig(55.16MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約3,000psig(20.68MPa)〜約6,000psig(41.37MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約3,500psig(24.13MPa)〜約5,000psig(34.47MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含み、ポリプロピレンは、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも2%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を沈降させることを含み、ポリプロピレンは、20%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で溶解される。   In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution at a temperature of about 90 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 8,000 psig (55.16 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution at a pressure of about 3,000 psig (20.68 MPa) to about 6,000 psig (41.37 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution at a pressure of about 3,500 psig (24.13 MPa) to about 5,000 psig (34.47 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of at least 0.5%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 1%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 2%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 4%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 5%. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises precipitating contaminants from a polypropylene / propane solution, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 18%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 16%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 12%.

精製
本発明の一実施形態において、ポリプロピレンの精製方法は、そのポリマーが流体溶媒に溶解したままである温度及び圧力で、汚染されたポリマーを固体媒体に接触させることを含む。本発明の固体媒体は、本発明の流体溶媒に溶解している回収されたポリプロピレンの溶液から、少なくとも一部の汚染を除去する、任意の固体材料である。理論に束縛されるものではないが、出願者らは、この固体媒体が、様々なメカニズムで汚染を除去すると考える。可能なメカニズムの非限定的な例としては、吸着、吸収、サイズ排除、イオン排除、イオン交換、及び、当業者に明らかであり得る他のメカニズムが挙げられる。更に、回収されたポリプロピレン中に一般的に見出される顔料及び他の汚染物質は極性化合物であり得、これは、少なくともわずかに極性であり得る固体媒体と、優先的に相互作用し得る。この極性−極性相互作用は、非極性溶媒(例えばアルカン類)が流体溶媒として使用されている場合、特に好ましい。
Purification In one embodiment of the present invention, a method of purifying polypropylene comprises contacting a contaminated polymer with a solid medium at a temperature and pressure at which the polymer remains dissolved in a fluid solvent. The solid medium of the present invention is any solid material that removes at least some contamination from the solution of recovered polypropylene dissolved in the fluid solvent of the present invention. Without being bound by theory, Applicants believe that this solid medium decontaminates by various mechanisms. Non-limiting examples of possible mechanisms include adsorption, absorption, size exclusion, ion exclusion, ion exchange, and other mechanisms that may be apparent to those of ordinary skill in the art. Furthermore, the pigments and other contaminants commonly found in recovered polypropylene can be polar compounds, which can preferentially interact with solid media, which can be at least slightly polar. This polar-polar interaction is especially preferred when non-polar solvents (eg alkanes) are used as fluid solvents.

本発明の一実施形態において、この固体媒体は、無機物質、炭素系物質、又はこれらの混合物からなる群から選択される。無機物質の有用な例としては、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、鉄酸化物、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、非晶質火山ガラス、シリカ、シリカゲル、珪藻土、砂、石英、回収ガラス、アルミナ、パーライト、フラー土、ベントナイト、及びこれらの混合物が挙げられる。炭素系物質の有用な例としては、無煙炭、カーボンブラック、コークス、活性炭、セルロース、及びこれらの混合物が挙げられる。本発明の別の実施形態において、この固体媒体は、リサイクルされたガラスである。   In one embodiment of the invention, the solid medium is selected from the group consisting of inorganic materials, carbonaceous materials, or mixtures thereof. Useful examples of inorganic materials include silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, aluminum silicate, magnesium silicate, amorphous volcanic glass, silica, silica gel, diatomaceous earth, sand, quartz, recovered glass, alumina, Examples include perlite, fuller's earth, bentonite, and mixtures thereof. Useful examples of carbonaceous materials include anthracite, carbon black, coke, activated carbon, cellulose, and mixtures thereof. In another embodiment of the invention, the solid medium is recycled glass.

本発明の一実施形態において、この固体媒体を、撹拌しながら所定の時間にわたって、ポリマーに接触させる。別の実施形態において、この固体媒体は、固体−液体分離工程を介して、より高純度のポリマー溶液から除去される。固体−液体分離工程の非限定的な例としては、濾過、デカンテーション、遠心分離、及び沈降が挙げられる。本発明の別の実施形態において、この汚染されたポリマー溶液を、固体媒体の静止層に通過させる。本発明の別の実施形態において、固体媒体の固定床の高さ又は長さは、5cm超である。本発明の別の実施形態において、固体媒体の固定床の高さ又は長さは、10cm超である。本発明の別の実施形態において、固体媒体の固定床の高さ又は長さは、20cm超である。本発明の別の実施形態において、固体媒体は、所望のポリマーの純度を維持するために必要に応じて置換される。更に別の実施形態において、この固体媒体は、リサイクルされ、精製工程で再使用される。別の実施形態において、この固体媒体は、再洗工程中に固体媒体を流動化することによってリサイクルされる。   In one embodiment of the invention, the solid medium is contacted with the polymer for a period of time with stirring. In another embodiment, the solid medium is removed from the higher purity polymer solution via a solid-liquid separation step. Non-limiting examples of solid-liquid separation steps include filtration, decantation, centrifugation, and sedimentation. In another embodiment of the invention, the contaminated polymer solution is passed through a stationary layer of solid medium. In another embodiment of the invention, the height or length of the fixed bed of solid medium is greater than 5 cm. In another embodiment of the invention, the height or length of the fixed bed of solid medium is greater than 10 cm. In another embodiment of the invention, the height or length of the fixed bed of solid medium is greater than 20 cm. In another embodiment of the invention, the solid medium is optionally replaced to maintain the desired polymer purity. In yet another embodiment, the solid medium is recycled and reused in the purification process. In another embodiment, the solid medium is recycled by fluidizing the solid medium during the rewash process.

一実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレンが流体溶媒に溶解したままである温度及び圧力で、ポリプロピレン/流体溶媒溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約90℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約350psig(2.41MPa)〜約4,000psig(27.57MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約1,000psig(6.89MPa)〜約3,500psig(24.13MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約3,000psig(20.68MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態では、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体と接触させることを含み、ポリプロピレンは、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも2%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/n−ブタン溶液を固体媒体と接触させることを含み、ポリプロピレンは、20%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で溶解される。   In one embodiment, the method of purifying the recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / fluid solvent solution with a solid medium at a temperature and pressure at which the polypropylene remains dissolved in the fluid solvent. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / n-butane solution with a solid medium at a temperature of about 90 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, the method of purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / n-butane solution with a solid medium at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / n-butane solution with a solid medium at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / n-butane solution with a solid medium at a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 4,000 psig (27.57 MPa). In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / n-butane solution with a solid medium at a pressure of about 1,000 psig (6.89 MPa) to about 3,500 psig (24.13 MPa). Including. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / n-butane solution with a solid medium at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 3,000 psig (20.68 MPa). Including. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / n-butane solution with a solid medium, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of at least 0.5%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 1%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 2%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 4%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 5%. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / n-butane solution with a solid medium, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 18%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 16%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 12%.

別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約90℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約2,000psig(13.79MPa)〜約8,000psig(55.16MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約3,000psig(20.68MPa)〜約6,000psig(41.37MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約3,500psig(24.13MPa)〜約5,000psig(34.47MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体に接触させることを含む。別の実施形態では、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体と接触させることを含み、ポリプロピレンは、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも1%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも2%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも3%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも4%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、ポリプロピレンは、少なくとも5%の質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態では、回収ポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレン/プロパン溶液を固体媒体と接触させることを含み、ポリプロピレンは、20%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、18%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、16%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、14%までの質量パーセント濃度で溶解される。別の実施形態において、ポリプロピレンは、12%までの質量パーセント濃度で溶解される。   In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / propane solution with a solid medium at a temperature of about 90 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / propane solution with a solid medium at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises contacting the polypropylene / propane solution with a solid medium at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / propane solution with a solid medium at a pressure of about 2,000 psig (13.79 MPa) to about 8,000 psig (55.16 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / propane solution with a solid medium at a pressure of about 3,000 psig (20.68 MPa) to about 6,000 psig (41.37 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / propane solution with a solid medium at a pressure of about 3,500 psig (24.13 MPa) to about 5,000 psig (34.47 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / propane solution with a solid medium, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of at least 0.5%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 1%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 2%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 3%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 4%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of at least 5%. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises contacting a polypropylene / propane solution with a solid medium, the polypropylene being dissolved at a weight percent concentration of up to 20%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 18%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 16%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 14%. In another embodiment, polypropylene is dissolved at a weight percent concentration of up to 12%.

分離
本発明の一実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、ポリマーが溶液から沈殿し、かつ流体溶媒にもはや溶解しない温度及び圧力で、より高純度のポリマーをその流体溶媒から分離することを含む。別の実施形態において、流体溶媒からのより高純度のポリマーの沈殿は、固定温度で圧力を下げることにより達成される。別の実施形態において、流体溶媒からのより高純度のポリマーの沈殿は、固定圧力で温度を下げることにより達成される。別の実施形態において、流体溶媒からのより高純度のポリマーの沈殿は、固定圧力で温度を上げることにより達成される。別の実施形態において、流体溶媒からのより高純度のポリマーの沈殿は、温度と圧力の両方を下げることにより達成される。溶媒は、温度及び圧力を制御することにより、液体から蒸気相へと部分的又は完全に変換され得る。別の実施形態において、分離工程中に溶媒の温度及び圧力を制御することにより、流体溶媒を100%蒸気相に完全に変換することなく、沈殿したポリマーが流体溶媒から分離される。沈殿した、より高純度のポリマーの分離は、液体−液体分離又は液体−固体分離の任意の方法によって達成される。液体−液体分離又は液体−固体分離の非限定的な例としては、濾過、デカンテーション、遠心分離、及び沈降が挙げられる。
Separation In one embodiment of the invention, a method for purifying recovered polypropylene comprises separating a higher purity polymer from a fluid solvent at a temperature and pressure at which the polymer precipitates from solution and is no longer soluble in the fluid solvent. including. In another embodiment, precipitation of the higher purity polymer from the fluid solvent is accomplished by lowering the pressure at a fixed temperature. In another embodiment, precipitation of the higher purity polymer from the fluid solvent is accomplished by lowering the temperature at a fixed pressure. In another embodiment, precipitation of the higher purity polymer from the fluid solvent is accomplished by raising the temperature at a fixed pressure. In another embodiment, precipitation of the higher purity polymer from the fluid solvent is accomplished by lowering both temperature and pressure. The solvent can be partially or completely converted from the liquid to the vapor phase by controlling the temperature and pressure. In another embodiment, controlling the temperature and pressure of the solvent during the separation step separates the precipitated polymer from the fluid solvent without completely converting the fluid solvent to 100% vapor phase. Separation of the precipitated, higher purity polymer is accomplished by any method of liquid-liquid or liquid-solid separation. Non-limiting examples of liquid-liquid or liquid-solid separations include filtration, decantation, centrifugation, and sedimentation.

一実施形態において、回収されたポリプロピレンの精製方法は、ポリプロピレンが溶液から沈殿する温度及び圧力で、ポリプロピレン/流体溶媒溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約0℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約100℃〜約200℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約130℃〜約180℃の温度で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約0psig(0MPa)〜約2,000psig(13.79MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液から汚染物質を分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約50psig(0.34MPa)〜約1,500psig(10.34MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約75psig(0.52MPa)〜約1,000psig(6.89MPa)の圧力で、ポリプロピレン/n−ブタン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。   In one embodiment, the method for purifying the recovered polypropylene comprises separating the polypropylene from the polypropylene / fluid solvent solution at a temperature and pressure at which the polypropylene precipitates from the solution. In another embodiment, the method for purifying recovered polypropylene comprises separating the polypropylene from the polypropylene / n-butane solution at a temperature of about 0 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / n-butane solution at a temperature of about 100 ° C to about 200 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / n-butane solution at a temperature of about 130 ° C to about 180 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating contaminants from a polypropylene / n-butane solution at a pressure of about 0 psig (0 MPa) to about 2,000 psig (13.79 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / n-butane solution at a pressure of about 50 psig (0.34 MPa) to about 1,500 psig (10.34 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / n-butane solution at a pressure of about 75 psig (0.52 MPa) to about 1,000 psig (6.89 MPa).

別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約−42℃〜約220℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約0℃〜約150℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約50℃〜約130℃の温度で、ポリプロピレン/プロパン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約0psig(0MPa)〜約6,000psig(41.37MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液から汚染物質を分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約50psig(0.34MPa)〜約3,000psig(20.68MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。別の実施形態において、回収ポリプロピレンの精製方法は、約75psig(0.52MPa)〜約1,000psig(6.89MPa)の圧力で、ポリプロピレン/プロパン溶液からポリプロピレンを分離することを含む。   In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / propane solution at a temperature of about -42 ° C to about 220 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / propane solution at a temperature of about 0 ° C to about 150 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / propane solution at a temperature of about 50 ° C to about 130 ° C. In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating contaminants from a polypropylene / propane solution at a pressure of about 0 psig (0 MPa) to about 6,000 psig (41.37 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / propane solution at a pressure of about 50 psig (0.34 MPa) to about 3,000 psig (20.68 MPa). In another embodiment, a method of purifying recovered polypropylene comprises separating polypropylene from a polypropylene / propane solution at a pressure of about 75 psig (0.52 MPa) to about 1,000 psig (6.89 MPa).

III 試験方法
本明細書に記述される試験方法は、ポリマーを精製するための様々な方法の有効性を測定するのに使用される。具体的には、この記述される方法は、色と透光性/明澄度の改善(すなわち、回収されたポリプロピレンの色及び不透明度を、無色のバージンポリマーの色及び不透明度に近づけること)、元素汚染の低減又は除去(すなわち、重金属の除去)、非可燃性汚染物質(すなわち、無機充填剤)の低減又は除去、揮発性化合物(特に、回収されたポリプロピレンの悪臭に寄与する揮発性化合物)の低減又は除去、並びに、ポリマー汚染物質(すなわち、ポリプロピレン中のポリエチレン混入)の低減又は除去、について、所与の精製方法の有効性を示す。
III Test Methods The test methods described herein are used to measure the effectiveness of various methods for purifying polymers. Specifically, this described method provides improved color and translucency / clarity (ie, bringing the color and opacity of the recovered polypropylene closer to that of the colorless virgin polymer). , Reduction or removal of elemental pollution (ie removal of heavy metals), reduction or removal of non-combustible pollutants (ie inorganic fillers), volatile compounds (especially volatile compounds that contribute to the malodor of recovered polypropylene) ), As well as the reduction or removal of polymer contaminants (ie polyethylene incorporation in polypropylene).

色と不透明度の測定:
ポリマーの色と不透明度/透光性は、そのポリマーから製造される物品の所望される視覚的美観を達成することができるかどうかを判定する、重要なパラメータである。回収されたポリプロピレン、特に消費者使用後のものに由来する回収されたポリプロピレンは、残留する顔料、充填剤、及び他の汚染物質により、典型的に色が濃く不透明である。よって、色と不透明度の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する重要なパラメータである。
Color and opacity measurements:
The color and opacity / translucency of a polymer are important parameters that determine whether the desired visual aesthetics of articles made from the polymer can be achieved. Recycled polypropylene, especially that derived from post consumer use, is typically dark and opaque due to residual pigments, fillers, and other contaminants. Therefore, color and opacity measurements are important parameters that determine the effectiveness of polymer purification methods.

色の測定の前に、ポリマー粉末又はペレットのいずれかの試料を、型に圧縮して、幅30mm×長さ30mm×厚さ1mmの正方形試験検体とした(角は丸くなっている)。粉末試料は最初に、ステンレススチール製プラテンの間で、清潔な未使用のアルミホイルを接触剥離層として用いて、粉末を冷間圧縮してシート状にすることにより、室温(約20〜23℃)で密度を高めた。次に、冷間圧縮した約0.85gの粉末又はペレットのいずれかを、200℃に予熱したCarver Press Model C(Carver,Inc.、Wabash,IN46992−0554USA)で、アルミニウム製プラテン、未使用アルミホイル剥離層、及び上述の正方形の試験検体の寸法に対応する空洞を備えたステンレススチール製シムを用いて圧縮し、試験検体とした。試料は、圧力を印加する前に5分間加熱した。次に、5分後に、プレス機で、少なくとも2トン(1.81メトリックトン)の水圧で少なくとも5秒間圧縮してから解放した。次に成形型の積層物を取り出し、2枚の厚く平らな金属製ヒートシンクの間に挟んで冷却した。次にアルミホイル接触剥離層を試料から剥がし、捨てた。少なくとも片側の試料周囲の鋳ばりを、型の縁部まで剥がしてから、次いで試料を型から押し出した。各試験検体を、空隙/気泡の欠陥がないか肉眼で検査し、色測定領域(最小で0.7インチ(17.78mm)直径)に欠陥がない試料のみを、色測定に使用した。   Prior to color measurement, samples of either polymer powder or pellets were pressed into molds into square test specimens of width 30 mm x length 30 mm x thickness 1 mm (rounded corners). The powder sample was first cold-pressed into a sheet between clean stainless steel foils as a contact release layer between stainless steel platens at room temperature (about 20-23 ° C). ) To increase the density. Then, about 0.85 g of cold pressed powder or pellets was applied to a Carver Press Model C (Carver, Inc., Wabash, IN 46992-0554 USA) preheated to 200 ° C., an aluminum platen, and unused aluminum. Test specimens were compressed using a stainless steel shim with a foil release layer and cavities corresponding to the square test specimen dimensions described above. The sample was heated for 5 minutes before applying pressure. Then, after 5 minutes, the press was compressed with a hydraulic pressure of at least 2 tons (1.81 metric tons) for at least 5 seconds and then released. The mold stack was then removed and sandwiched between two thick, flat metal heat sinks for cooling. The aluminum foil contact release layer was then peeled from the sample and discarded. The flash around at least one side of the sample was stripped to the edge of the mold, then the sample was extruded from the mold. Each test specimen was visually inspected for void / bubble defects, and only samples with no defects in the color measurement area (minimum 0.7 inch (17.78 mm) diameter) were used for color measurement.

各試料の色は、国際照明委員会(CIE)L、a、bの3次元色空間を用いて特徴付けた。次元Lは、試料の明度の測定値であり、L=0は、最も暗い黒色試料、L=100は、最も明るい白色試料に対応する。次元aは、試料の赤色又は緑色の測定値であり、aが正の値のときは赤色に、かつaが負の値のときは緑色に対応する。次元bは、試料の青色又は黄色の測定値であり、bが正の値のときは黄色に、かつbが負の値のときは青色に対応する。幅30mm×長さ30mm×厚さ1mmの正方形の試験検体試料それぞれのL値を、HunterLabモデルLabScan XE分光光度計(Hunter Associates Laboratory,Inc.、Reston,VA20190−5280,USA)で測定した。この分光光度計は、標準光源としてD65を備え、観測角度10°、視野面積直径1.75インチ(44.45mm)、ポート直径0.7インチ(17.78mm)で構成された。 The color of each sample was characterized using the International Commission on Illumination (CIE) L * , a * , b * three-dimensional color space. The dimension L * is a measure of the lightness of the sample, L * = 0 corresponds to the darkest black sample and L * = 100 corresponds to the brightest white sample. The dimension a * is the red or green measurement of the sample, corresponding to red when a * is a positive value and green when a * is a negative value. The dimension b * is the blue or yellow measurement of the sample, which corresponds to yellow when b * is a positive value and blue when b * is a negative value. The L * a * b * values of each of the square test specimen samples having a width of 30 mm, a length of 30 mm, and a thickness of 1 mm were measured using a HunterLab model LabScan XE spectrophotometer (Hunter Associates Laboratory, Inc., Reston, VA 20190-5280, USA). It was measured at. This spectrophotometer was equipped with D65 as a standard light source, and was configured with an observation angle of 10 °, a field area diameter of 1.75 inches (44.45 mm), and a port diameter of 0.7 inches (17.78 mm).

各試料の不透明度は、試料をどれだけの光が通過するかを測定したものであり(すなわち、試料の透光性の測定値)、これは上述のHunterLab分光光度計で、コントラスト比不透明度モードを用いて決定された。各試料の不透明度を決定するために、2つの測定を行った。1つは、白色裏剤での試料の明度Y白色裏材を測定し、もう1つは、黒色裏剤での試料の明度Y黒色裏材を測定するものである。次に、下記の式3を使用して、これらの明度値から不透明度を計算した: The opacity of each sample is a measure of how much light passes through the sample (ie a measure of the translucency of the sample), which is measured by the HunterLab spectrophotometer described above in terms of contrast ratio opacity. Determined using the mode. Two measurements were made to determine the opacity of each sample. One is to measure the brightness Y white backing of the sample with a white backing and the other is to measure the brightness Y black backing of the sample with a black backing . The opacity was then calculated from these lightness values using Equation 3 below:

Figure 2020511561
Figure 2020511561

元素分析:
回収されたポリプロピレンの資源の多くが、許容不可能に高濃度の重金属汚染を有している。重金属(例えば、鉛、水銀、カドミウム、及びクロム)の存在により、特定の用途(例えば、食品若しくは薬剤接触用途、又は医療機器用途)における回収されたポリプロピレンの使用が阻まれ得る。よって、重金属の濃度の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する際に重要である。
Elemental analysis:
Many of the recovered polypropylene resources have unacceptably high levels of heavy metal contamination. The presence of heavy metals (eg, lead, mercury, cadmium, and chromium) can preclude the use of recovered polypropylene in certain applications (eg, food or drug contact applications, or medical device applications). Therefore, measuring the concentration of heavy metals is important in determining the effectiveness of polymer purification methods.

元素分析は、誘導結合プラズマ質量分析(ICP−MS)を使用して実施した。試料の有効性に応じて、n=2〜n=6で、約0.25gの試料と、4mLの濃硝酸及び1mLの濃フッ化水素酸(HF)とを混合し、試験溶液を調製した。この試料を、UltraWAVEマイクロ波試料分解プロトコル(20分間で125℃まで上昇、10分間で250℃まで上昇、20分間250℃を維持)を用いて分解した。分解した試料を室温まで冷ました。この分解した試料に、0.25mLの100ppmのGe及びRhを内部標準として加えた後、50mLまで希釈した。測定の正確さを評価するため、バージンポリマーにスパイクを行うことにより、分解前スパイクを調製した。バージンポリマースパイク試料は、上述と同じ手順を用いて計り取り、関心のある各単元素標準(Na、Al、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、及びPbを含む)の適切な量でスパイクを行った。スパイクは、「低濃度スパイク」及び「高濃度スパイク」の2つの異なるレベルで調製した。各スパイクは、3重複製で調製した。バージンポリマーのスパイクに加えて、ピペット作業中にエラーが生じていないことを確認し、かつプロセス全体で回収を追跡するために、ブランクにもスパイクを行った。ブランクにスパイクを行った試料も、2つの異なる濃度で3重複製で調製し、スパイクされたバージンポリマー及び試験試料と同じ方法で処理した。Na、Al、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、及びPbを含む、0.05、0.1、0.5、1、5、10、50、100、及び500ppb溶液を調製して、9点較正曲線を作成した。較正標準はすべて、未希釈の標準参照溶液と、内部標準として0.25mLの100ppmのGe及びRhに4mLの濃硝酸及び1mLの濃HFを加えたものとを、希釈することによって調製された。調製した標準液、試験試料、及びスパイクした試験試料は、Agilentの8800ICP−QQQMSを使用し、メーカーの推奨に従って最適化して、分析した。各検体について観測されたm/z、及び分析に使用したコリジョンセルガスは、次のとおりであった:Na、23m/z、H;Al、27m/z、H;Ca、40m/z、H;Ti、48m/z、H;Cr、52m/z、He;Fe、56m/z、H;Ni、60m/z;ガスなし;Cu、65m/z、ガスなし;Zn、64m/z、He;Cd、112m/z;H;Pb、206≧206、207≧207、208≧208m/zの合計、ガスなし;Ge、72m/z、全モード;Rh、103m/z、全モード。Geは<103m/zの全元素に対する内部標準として使用され、またRhは>103m/zの全元素に対する内部標準として使用された。 Elemental analysis was performed using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Depending on the effectiveness of the sample, at n = 2 to n = 6, about 0.25 g of the sample was mixed with 4 mL of concentrated nitric acid and 1 mL of concentrated hydrofluoric acid (HF) to prepare a test solution. . The sample was digested using the UltraWAVE microwave sample digestion protocol (up to 125 ° C for 20 minutes, up to 250 ° C for 10 minutes, hold 250 ° C for 20 minutes). The decomposed sample was cooled to room temperature. To this decomposed sample, 0.25 mL of 100 ppm Ge and Rh was added as an internal standard, and then diluted to 50 mL. Pre-degradation spikes were prepared by spiking virgin polymer to assess the accuracy of the measurements. Virgin polymer spike samples were weighed using the same procedure described above and tested for each single element standard of interest (including Na, Al, Ca, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb). The spike was done in the appropriate amount. The spikes were prepared at two different levels: "low spike" and "high spike". Each spike was prepared in triplicate. In addition to the virgin polymer spike, the blank was also spiked to ensure that there were no errors during pipetting and to track recovery throughout the process. The blank spiked sample was also prepared in triplicate at two different concentrations and treated in the same manner as the spiked virgin polymer and the test sample. 0.05, 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 50, 100, and 500 ppb solutions containing Na, Al, Ca, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb. To prepare a 9-point calibration curve. All calibration standards were prepared by diluting undiluted standard reference solution with 0.25 mL of 100 ppm Ge and Rh as internal standard plus 4 mL of concentrated nitric acid and 1 mL of concentrated HF. The prepared standards, test samples, and spiked test samples were analyzed using Agilent's 8800ICP-QQQMS, optimized according to the manufacturer's recommendations. The m / z observed for each sample and the collision cell gas used for the analysis were as follows: Na, 23 m / z, H 2 ; Al, 27 m / z, H 2 ; Ca, 40 m / z. , H 2 ; Ti, 48 m / z, H 2 ; Cr, 52 m / z, He; Fe, 56 m / z, H 2 ; Ni, 60 m / z; no gas; Cu, 65 m / z, no gas; Zn, 64 m / z, He; Cd, 112 m / z; H 2 ; Pb, total of 206 ≧ 206, 207 ≧ 207, 208 ≧ 208 m / z, no gas; Ge, 72 m / z, all modes; Rh, 103 m / z , All modes. Ge was used as an internal standard for all elements <103 m / z, and Rh was used as an internal standard for all elements> 103 m / z.

残留灰分:
回収されたポリプロピレンの資源の多くが、例えば炭酸カルシウム、タルカム、及びガラス繊維などの様々な充填剤を含んでいる。これらの充填剤は、回収されたポリプロピレンの元の用途では有用であったものだが、これらは、この回収されたポリプロピレンの次の用途にとっては望ましくない可能性があるような形で、ポリマーの物理的特性を変化させる。よって、充填剤の量の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する際に重要である。
Residual ash content:
Much of the recovered polypropylene resources include various fillers such as calcium carbonate, talcum, and fiberglass. Although these fillers were useful in the original application of the recovered polypropylene, they were used in such a way that the physical properties of the polymer could be undesired for subsequent use of this recovered polypropylene. Change the physical characteristics. Therefore, measuring the amount of filler is important in determining the effectiveness of the polymer purification method.

試料中の非可燃性材料(時に、灰分とも呼ばれる)の量を定量するために、熱重量分析(TGA)が実施された。約5〜15mgの試料をプラチナ製試料皿に載せ、空気環境下、TA InstrumentsモデルQ500TGA器具内で、20℃/分の速度で700℃まで加熱した。試料は、700℃で10分間、等温に保持した。等温保持後、700℃で、残留質量パーセンテージを測定した。   Thermogravimetric analysis (TGA) was performed to quantify the amount of non-combustible material (sometimes also referred to as ash) in the sample. Approximately 5-15 mg of sample was placed on a platinum sample dish and heated to 700 ° C at a rate of 20 ° C / min in a TA Instruments model Q500TGA instrument under an air environment. Samples were held isothermally at 700 ° C for 10 minutes. After the isothermal holding, the residual mass percentage was measured at 700 ° C.

匂い分析:
約3gの各試料を20mLのガラスバイアルに入れ、室温で少なくとも30分間試料を平衡化することによって、匂い感覚分析を行った。平衡化後、各バイアルを開封し、訓練された判定者にヘッドスペースを嗅いでもらう(バニースニッフ)ことで、匂い強度及び記述子プロファイルを決定した。匂い強度は、下記の尺度に従って評価された:
5=非常に強い
4=強い
3=中程度
2=弱い〜中程度
1=弱い
0=無臭
Odor analysis:
Odor sensory analysis was performed by placing approximately 3 g of each sample in a 20 mL glass vial and equilibrating the samples for at least 30 minutes at room temperature. After equilibration, each vial was opened and a trained judge sniffed the headspace (Bunny sniff) to determine the odor intensity and descriptor profile. The odor intensity was evaluated according to the following scale:
5 = very strong 4 = strong 3 = moderate 2 = weak to moderate 1 = weak 0 = odorless

ポリマー混入分析:
回収されたポリプロピレンの資源の多くが(特に混合物流の資源に由来する回収されたポリプロピレンが)、望ましくないポリマー混入を含んでいる可能性がある。理論に束縛されるものではないが、ポリマー混入(例えば、ポリプロピレン中のポリエチレン混入)は、異種相の存在とそれによる弱い相互作用によって、ポリマーの物理的特性に影響を与える可能性がある。更に、ポリマー混入はポリマーの不透明度を高めることがあり、色にも影響することがある。よって、ポリマー混入の量の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する際に重要である。
Polymer contamination analysis:
Many of the recovered polypropylene resources (especially those recovered from mixed stream resources) may contain unwanted polymer contamination. Without being bound by theory, polymer incorporation (eg, polyethylene incorporation in polypropylene) can affect the physical properties of the polymer through the presence of heterogeneous phases and the resulting weak interactions. Furthermore, polymer incorporation can increase the opacity of the polymer and can also affect color. Therefore, measurement of the amount of polymer contamination is important in determining the effectiveness of the polymer purification method.

示差走査熱量測定法(DSC)を用いて、準結晶質ポリマー混入が評価された。ポリプロピレン中のポリエチレン混入の量を測定するために、5種類のポリプロピレン/ポリエチレンブレンドのセットを調製した。これは、Pro−fax6331ポリプロピレン(LyondellBasell Industries Holdings,B.V.)中に、2、4、6、8、及び10重量%のFormolene(登録商標)HB5502F HDPE(Formosa Plastics Corporation,USA)を加えて調製した。各試料約5〜15mgを、アルミニウム製DSC皿に密封し、下記の方法を用い、TA InstrumentsモデルQ2000DSCで分析した:
1.30.00℃で平衡化する
2.20.00℃/分の速度で200.00℃まで加熱する
3.サイクル0の印を付ける
4.20.00℃/分の速度で30.00℃にする
5.サイクル1の印を付ける
6.20.00℃/分の速度で200.00℃まで加熱する
7.サイクル2の印を付ける
8.20.00℃/分の速度で30.00℃にする
9.サイクル3の印を付ける
10.5.00℃/分の速度で200.00℃まで加熱する
11.サイクル4の印を付ける
Quasicrystalline polymer incorporation was evaluated using differential scanning calorimetry (DSC). A set of 5 polypropylene / polyethylene blends was prepared to determine the amount of polyethylene incorporation in polypropylene. This includes 2, 4, 6, 8, and 10 wt% of Formolene® HB5502F HDPE (Formosa Plastics Corporation, USA) in Pro-fax 6331 polypropylene (Lyondell Basell Industries Holdings, BV). Prepared. About 5-15 mg of each sample was sealed in an aluminum DSC dish and analyzed on a TA Instruments model Q2000 DSC using the following method:
1. Equilibrate at 0.000 ° C 2. Heat to 200.00 ° C at a rate of 220.00 ° C / min 4. Mark cycle 0 4.2 Bring to 30.00 ° C at a rate of 0.000 ° C / min 5. Mark cycle 1 6.2 Heat to 200.00 ° C at a rate of 0.000 ° C / min 7. Mark cycle 2 8.2 Bring to 30.00 ° C at a rate of 0.000 ° C / min 9. Mark cycle 3 10. Heat to 200.00 ° C at a rate of 10.5.00 ° C / min 11. Mark cycle 4

5.00℃/分DSCサーモグラムを使って、既知のHDPE含有量の各試料について、128℃近辺でのHDPEピークの融解エンタルピーが計算された。融解エンタルピーと既知のHDPE濃度(重量%)とをプロットすることにより、図2に示す線形の較正曲線が得られた。   Using the 5.00 ° C / min DSC thermogram, the melting enthalpy of the HDPE peak near 128 ° C was calculated for each sample of known HDPE content. By plotting the enthalpy of fusion and the known HDPE concentration (wt%), the linear calibration curve shown in Figure 2 was obtained.

未知のPE含有量を有する試料が、同じ上述のDSC装置及び方法を使用して分析された。上述の較正曲線を使って、PE含有量が計算された。較正曲線を生成するのに使用した具体的なHDPEは、回収されたポリプロピレン試料中に存在し得るポリエチレン(又はポリエチレンブレンド)混入よりも、異なる度合の結晶化度を有する可能性が高い。結晶化度は、測定されたポリエチレンの融解エンタルピーに独立に影響を及ぼす可能性があり、よって、結果として得られるポリエチレン含有量の計算にも影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、本明細書に記述されるDSC試験方法は、ポリマーを精製する様々な方法の有効性を比較するための相対的な指標として用いるためのものであり、ポリマーブレンド中のポリエチレン含有量の厳密な定量を意図するものではない。上述の方法は、ポリプロピレン中のポリエチレン混入の測定について記述しているが、この方法は、DSCサーモグラムにおいて異なる温度範囲及びピークを使用した他の準結晶質ポリマーの測定にも適用することができる。更に、核磁気共鳴(NMR)分光法などの別の方法を使用して、試料中の準結晶質ポリマーと非晶質ポリマー両方の混入の量を測定することもできる。   Samples with unknown PE content were analyzed using the same DSC apparatus and method described above. PE content was calculated using the calibration curve described above. The particular HDPE used to generate the calibration curve is likely to have a different degree of crystallinity than the polyethylene (or polyethylene blend) contamination that may be present in the recovered polypropylene sample. Crystallinity can independently affect the measured enthalpies of fusion of polyethylene and thus also the calculation of the resulting polyethylene content. However, the DSC test method described herein is intended to be used as a relative indicator to compare the effectiveness of various methods of purifying polymers, and is a rigorous measure of polyethylene content in polymer blends. It is not intended to be quantitative. Although the above method describes the determination of polyethylene incorporation in polypropylene, the method is also applicable to the determination of other quasicrystalline polymers using different temperature ranges and peaks in the DSC thermogram. . In addition, other methods such as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy can be used to measure the amount of incorporation of both quasicrystalline and amorphous polymers in the sample.

以下の実施例は、本発明の範囲内にある実施形態を更に説明及び実証する。これらの実施例は、例示目的のためにのみ提供され、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなくそれらの多くの変更が可能であることから、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。   The following examples further describe and demonstrate embodiments within the scope of the present invention. These examples are provided for illustrative purposes only, and many modifications thereof are possible without departing from the spirit and scope of the invention and should not be construed as limiting the invention. Absent.

実施例1
消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレン混合カラーフレークの試料を、リサイクル樹脂サプライヤーから入手した。この消費者使用後のリサイクルポリプロピレンは、米国及びカナダで発生したものである。入手した状態の混合カラーフレークを、Century/W&P ZSK30二軸押出機で、それぞれ標準混合及び搬送エレメントを備えた2つの30mm一般用スクリューを装備して、混ぜ合わせて均質化した。スクリュー回転速度は約50rpm、フィーダースループットは約20lb/時(9.07kg/時)、バレル温度は約210℃(ダイの温度)〜約150℃(供給口の温度)の範囲であった。押出機から出る灰色のストランドを室温の水浴で冷却し、空気中で乾燥させ、切断してペレットにした。
Example 1
Samples of recycled polypropylene mixed color flakes derived from after consumer use were obtained from recycled resin suppliers. This post-consumer recycled polypropylene originated in the United States and Canada. The as-received mixed color flakes were mixed and homogenized in a Century / W & P ZSK30 twin screw extruder, equipped with two 30 mm general purpose screws, each equipped with standard mixing and conveying elements. The screw rotation speed was about 50 rpm, the feeder throughput was about 20 lb / hr (9.07 kg / hr), and the barrel temperature was in the range of about 210 ° C. (die temperature) to about 150 ° C. (feed port temperature). The gray strands leaving the extruder were cooled in a room temperature water bath, dried in air and cut into pellets.

この試料を、本明細書に開示されている試験方法を用いて特徴付けを行った。その結果として得られたデータが表1にまとめられている。この実施例の目的は、精製前の代表的な消費者使用後のものに由来するリサイクル樹脂の特性を示すことである。   The sample was characterized using the test methods disclosed herein. The resulting data is summarized in Table 1. The purpose of this example is to show the properties of recycled resin derived from a typical consumer use before purification.

このペレット及び対応する正方形の試験検体は、正方形の試験検体のL値に示されているように、濃灰色であった。試料の不透明度は平均で約100%不透明の不透明度であった(すなわち透光性がなかった)。この正方形の試験検体の写真を、図4に実施例1として示す。図4に示すように、この検体は、色が濃く、透光性を欠いていた。 The pellet and the corresponding square test specimen were dark gray as indicated by the L * a * b * values of the square test specimen. The opacity of the samples averaged about 100% opacity (ie no light transmission). A photograph of this square test sample is shown as Example 1 in FIG. As shown in FIG. 4, this sample was deep in color and lacked translucency.

この実施例は、消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレンに見られる重金属汚染の代表的なベースラインの役割を果たす。他の実施例と比較したときに、入手した状態の消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレンにおいて、重金属汚染がはるかに大きいことが見出された。   This example serves as a representative baseline for heavy metal contamination found in recycled polypropylene derived from after consumer use. It was found that the heavy metal contamination was much greater in recycled polypropylene derived from as-received post consumer use when compared to other examples.

実施例1の試料は、灰分値が平均約1.2117重量%であり、これも、消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレン中にしばしば存在する非可燃性物質の量のベースラインの役割を果たす。   The sample of Example 1 has an average ash value of about 1.2117% by weight, which also serves as a baseline for the amount of non-combustible material often present in recycled polypropylene derived from after consumer use. Fulfill.

この実施例はまた、消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレンに見られる匂い化合物汚染の代表的なベースラインの役割を果たす。実施例1の試料は、5点のスケール(5が最も強い)で3.75の匂い強度を有することが見出され、「ごみ」、「ほこりっぽい」、「酸っぱい」匂いを有すると描写された。   This example also serves as a representative baseline for odorous compound contamination found in recycled polypropylene derived from after consumer use. The sample of Example 1 was found to have an odor intensity of 3.75 on a 5 point scale (5 being the strongest) and was described as having a "dusty", "dusty", "sour" odor. Was done.

この実施例はまた、消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレンに見られるポリエチレン混入の代表的なベースラインの役割を果たす。実施例1の試料は、ポリエチレン含有量が平均約5.5重量%であった。   This example also serves as a typical baseline for polyethylene contamination found in recycled polypropylene derived from after consumer use. The sample of Example 1 had an average polyethylene content of about 5.5% by weight.

実施例2
実施例1で述べた、消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレン混合カラーフレークの試料を、図3A及び図3Bに示す実験装置及び以下の手順を用いて処理した。
1.286gの混合カラーフレークを、オーバーヘッドメカニカルスターラを備えたParr Instrument Company社製、モデル4552M、7.57リットルオートクレーブに入れた。
2.次いで、オートクレーブをn−ブタンで完全に充填し、140℃の内部流体温度及び900psig(6.21MPa)の流体圧力に平衡化した。
3.次いで、オートクレーブ中の材料を図3Aに示す実験構成及び以下の手順を用いて抽出した。
a.システムを140℃及び900psig(6.21MPa)で10分間撹拌した。
b.撹拌後、システムを140℃及び900psig(6.21MPa)で10分間沈降させた。
c.容器1個分の体積のn−ブタンを、オートクレーブを通して、140℃及び900psig(6.21MPa)で試料採取フラスコ内に流した。
d.上記の抽出手順を更に4回繰り返した。
e.すべての抽出サイクルで回収された材料を「画分1」とラベル付けした。
4.次いで、抽出後にオートクレーブ中に残った材料を、図3Bに示される実験構成及び以下の手順を用いてn−ブタンに溶解した。
a.システム圧力を1800psig(12.41MPa)に平衡化した。
b.システムを140℃及び1800psig(12.41MPa)で10分間撹拌した。
c.次いで、撹拌を停止し、溶液を140℃及び1800psig(6.21MPa)で30分間沈降させた。
d.沈降後、加圧窒素(140℃及び1800psigに予め平衡化したもの)で置換することにより溶液をオートクレーブから除去した。次いで、浸漬管を通ってオートクレーブから流出した溶液を、ヒートトレースした2本の固体媒体カラムに通した。各カラムは、内径0.68インチ(1.73cm)及び長さ約9.5インチ(24.13cm)を有していた。第1のカラムは、ビーカー内で約21gの30〜60メッシュのFuller Earth(Jaxon Filtration、JF752−3060、USA)と予め混合した約21gの8〜16メッシュのFuller Earth(Jaxon Filtration、JF752−8/16、USA)が入ったものとした。第2のカラムは、ビーカー内で約21gの酸化アルミニウム(活性アルミナ、Selexsorb CDX、7×14、BASF、USA)と予め混合した約21gのシリカゲル(Silicycle Ultra Pure Silica Gels、SiliaFlash GE60、Parc−Technologies、USA)が入ったものとした。第2の圧力容器の底から流出する流体流を、枝付き三角フラスコ内に膨張弁を介して減圧して移した。流体流を減圧して三角フラスコ内に移した後、溶媒蒸気をフラスコの枝のポートから逃がし、すべての液体/固体を画分としてフラスコ内に回収した。各画分は、約30gの物質を含んだものであり、「画分2」から順にラベル付けした。フラスコ中に溶出する物質が観察されなくなるまで画分を回収した。
5.すべての試料を回収した後、オートクレーブを大気圧及び室温に平衡化した。次いで、オートクレーブ中のすべての残留物質を残渣試料として回収した。
Example 2
Samples of recycled polypropylene mixed color flakes derived from after consumer use as described in Example 1 were processed using the experimental apparatus shown in Figures 3A and 3B and the following procedure.
1.286 g of mixed color flakes were placed in a Parr Instrument Company, Model 4552M, 7.57 liter autoclave equipped with an overhead mechanical stirrer.
2. The autoclave was then completely filled with n-butane and equilibrated to an internal fluid temperature of 140 ° C and a fluid pressure of 900 psig (6.21 MPa).
3. The material in the autoclave was then extracted using the experimental setup shown in Figure 3A and the following procedure.
a. The system was stirred at 140 ° C. and 900 psig (6.21 MPa) for 10 minutes.
b. After stirring, the system was allowed to settle at 140 ° C. and 900 psig (6.21 MPa) for 10 minutes.
c. A volume of n-butane for one container was flowed through an autoclave into a sampling flask at 140 ° C and 900 psig (6.21 MPa).
d. The above extraction procedure was repeated 4 more times.
e. The material collected in all extraction cycles was labeled as "Fraction 1".
4. The material remaining in the autoclave after extraction was then dissolved in n-butane using the experimental setup shown in Figure 3B and the following procedure.
a. The system pressure was equilibrated to 1800 psig (12.41 MPa).
b. The system was stirred at 140 ° C. and 1800 psig (12.41 MPa) for 10 minutes.
c. Stirring was then stopped and the solution was allowed to settle for 30 minutes at 140 ° C. and 1800 psig (6.21 MPa).
d. After settling, the solution was removed from the autoclave by purging with pressurized nitrogen (pre-equilibrated to 140 ° C. and 1800 psig). The solution flowing out of the autoclave through the dip tube was then passed through two heat traced solid medium columns. Each column had an inner diameter of 0.68 inches (1.73 cm) and a length of about 9.5 inches (24.13 cm). The first column was about 21 g of 8-16 mesh Fuller Ear (Jaxon Filtration, JF752-8) pre-mixed with about 21 g of 30-60 mesh Fuller Earth (Jaxon Filtration, JF752-3060, USA) in a beaker. / 16, USA). The second column contained about 21 g of silica gel (Silicycle Ultra Pure Silica Gels, SilaFlash GE60, Parc-Technol), which was pre-mixed with about 21 g of aluminum oxide (activated alumina, Selexsorb CDX, 7x14, BASF, USA) in a beaker. , USA). The fluid flow exiting the bottom of the second pressure vessel was decompressed and transferred into an Erlenmeyer flask with a branch through an expansion valve. After depressurizing the fluid stream and transferring it into an Erlenmeyer flask, the solvent vapor was allowed to escape from the side port of the flask and all liquid / solids were collected in the flask as fractions. Each fraction contained approximately 30 g of material and was labeled in order from "Fraction 2". Fractions were collected until no material was observed to elute in the flask.
5. After collecting all samples, the autoclave was equilibrated to atmospheric pressure and room temperature. Then all residual material in the autoclave was collected as a residual sample.

本明細書に開示される手順に従って回収された画分3の試料のデータを、表1にまとめて示す。   Data for a sample of Fraction 3 collected according to the procedures disclosed herein are summarized in Table 1.

この実施例の画分3中に単離された固体は白色であった。画分3からの白色固体を正方形の試験片に圧縮成型したところ、試験片は無色透明であり、バージンポリプロピレンと同様の外観を有していた。画分3から作製した正方形試験片の写真を、図4に実施例2として示す。参照用として、バージンポリプロピレンを図4に実施例4として示す。図4に示すように、この試験片は透明であり、バージンポリプロピレンと同等の色及び透光性を有していた。L値は、この正方形の試験片が本質的に無色であることを示しており、実施例1の正方形の試験片(すなわち、入手時の消費者使用後のものに由来するポリプロピレン)に対して色が劇的に改善されていることを示した。実施例2の画分3の正方形の試験片のL値は平均80.44であり、これは、実施例1の正方形の試験片のL値の平均39.76と比較して、大幅に改善されていた。実施例2の画分3の正方形の試験片の不透明度は平均10.30%不透明(すなわち、透光性が約90%)であり、これも、実施例1の正方形の試験片不透明度の平均約100%不透明と比較して、大幅に改善されていた。 The solid isolated in fraction 3 of this example was white. The white solid from fraction 3 was compression molded into a square test piece which was colorless and transparent and had an appearance similar to virgin polypropylene. A photograph of a square test piece made from fraction 3 is shown as Example 2 in FIG. For reference, virgin polypropylene is shown as Example 4 in FIG. As shown in FIG. 4, this test piece was transparent and had a color and a light-transmitting property equivalent to those of virgin polypropylene. The L * a * b * values indicate that this square test piece is essentially colorless and comes from the square test piece of Example 1 (ie, after consumer use at the time of acquisition). (Polypropylene) showed a dramatic improvement in color. The L * values for the square specimens of fraction 3 of Example 2 averaged 80.44, which is significantly higher than the average L * value of the square specimens of Example 1 of 39.76. Had been improved to. The opacity of the Square specimens of Fraction 3 of Example 2 averaged 10.30% opacity (ie, about 90% translucency), which is also of the square specimen opacity of Example 1. It was a significant improvement compared to an average of about 100% opacity.

実施例2の画分3の試料の重金属汚染の濃度も、実施例1の試料と比較してやはり大幅に改善されていた。例えば、実施例2の画分3の試料におけるナトリウム濃度は、平均わずか4100ppbであったが、実施例1の試料中のナトリウム濃度は平均136,000ppbであった(約97%の低下)。測定した他のすべての元素の濃度はいずれも、実施例1の試料に対して、実施例2の画分3からの試料で77〜100%低下していた。   The concentration of heavy metal contamination of the fraction 3 sample of Example 2 was also significantly improved compared to the sample of Example 1. For example, the sodium concentration in the fraction 3 sample of Example 2 averaged only 4100 ppb, while the sodium concentration in the sample of Example 1 averaged 136,000 ppb (a decrease of about 97%). All other measured elemental concentrations were 77-100% lower in the sample from fraction 3 of Example 2 than in the sample of Example 1.

実施例2の画分3からの試料の灰分値は平均約0.3874重量%であり、これは実施例1の試料の灰分値(平均約1.2117重量%)よりも顕著に低かった。   The ash value of the samples from fraction 3 of Example 2 averaged about 0.3874% by weight, which was significantly lower than the ash value of the samples of Example 1 (average about 1.2117% by weight).

実施例2の画分3からの試料は、5点のスケール(5が最も強い)で0.5の匂い強度を有することが見出され、これは、実施例1の試料(匂い強度3.75)の匂い強度と比較して、はるかに改善されていた。匂い強度は低かったが、実施例2の画分2からの試料は、バージンポリプロピレンと同様の「プラスチック」様の匂いを有すると記述された。   The sample from fraction 3 of Example 2 was found to have an odor intensity of 0.5 on a 5 point scale (5 being the strongest), which is the sample of Example 1 (odor intensity 3. Compared to the odor intensity of 75), it was much improved. Although the odor intensity was low, samples from Fraction 2 of Example 2 were described as having a "plastic" like odor similar to virgin polypropylene.

実施例2の画分3からの試料は、平均ポリエチレン含有量値が約1.1重量%であり、これは、実施例1の試料のポリエチレン含有量(平均約5.5重量%)と比較して大幅に改善されていた。   The sample from fraction 3 of Example 2 has an average polyethylene content value of about 1.1 wt%, which is compared to the polyethylene content of the sample of Example 1 (average of about 5.5 wt%). And was greatly improved.

実施例3
実施例1で述べた、消費者使用後のものに由来するリサイクルポリプロピレン混合カラーフレークの試料を、図3A及び図3Bに示す実験装置及び以下の手順を用いて処理した。
6.173gの混合カラーフレークを、オーバーヘッドメカニカルスターラを備えたParr Instrument Company社製、モデル4552M、7.57リットルオートクレーブに入れた。
7.次いで、オートクレーブをn−ブタンで完全に充填し、140℃の内部流体温度及び900psig(6.21MPa)の流体圧力に平衡化した。
8.次いで、オートクレーブ中の材料を図3Aに示す実験構成及び以下の手順を用いて抽出した。
f.システムを140℃及び900psig(6.21MPa)で10分間撹拌した。
g.撹拌後、システムを140℃及び900psig(6.21MPa)で10分間沈降させた。
h.容器1個分の体積のn−ブタンを、オートクレーブを通して、140℃及び900psig(6.21MPa)で試料採取フラスコ内に流した。
i.上記の抽出手順を更に4回繰り返した。
j.各抽出サイクルで回収した試料を順に、「画分1」から「画分5」までラベル付けした。
9.次いで、抽出後にオートクレーブ中に残った材料を、図3Bに示される実験構成及び以下の手順を用いてn−ブタンに溶解した。
e.システム圧力を1800psig(12.41MPa)に平衡化した。
f.システムを140℃及び1800psig(12.41MPa)で10分間撹拌した。
g.次いで、撹拌を停止し、溶液を140℃及び1800psig(6.21MPa)で60分間沈降させた。
h.沈降後、加圧n−ブタン(140℃及び1800psigに予め平衡化したもの)で置換することにより溶液をオートクレーブから除去した。次いで、浸漬管を通ってオートクレーブから流出した溶液を、ヒートトレースした2本の固体媒体カラムに通した。各カラムは、内径0.68インチ(1.73cm)及び長さ約9.5インチ(24.13cm)を有していた。この実施例では、いずれのカラムも空であり、固体媒体の入っていないものであった。第2の圧力容器の底から流出する流体流を、枝付き三角フラスコ内に膨張弁を介して減圧して移した。流体流を減圧して三角フラスコ内に移した後、溶媒蒸気をフラスコの枝のポートから逃がし、すべての液体/固体を画分としてフラスコ内に回収した。各画分は、約30gの物質を含んだものであり、「画分6」から順にラベル付けした。フラスコ中に溶出する物質が観察されなくなるまで画分を回収した。
10.すべての試料を回収した後、オートクレーブを大気圧及び室温に平衡化した。次いで、オートクレーブ中のすべての残留物質を残渣試料として回収した。
Example 3
Samples of recycled polypropylene mixed color flakes derived from after consumer use as described in Example 1 were processed using the experimental apparatus shown in Figures 3A and 3B and the following procedure.
6.173 g of mixed color flakes were placed in a Parr Instrument Company, Model 4552M, 7.57 liter autoclave equipped with an overhead mechanical stirrer.
7. The autoclave was then completely filled with n-butane and equilibrated to an internal fluid temperature of 140 ° C and a fluid pressure of 900 psig (6.21 MPa).
8. The material in the autoclave was then extracted using the experimental setup shown in Figure 3A and the following procedure.
f. The system was stirred at 140 ° C. and 900 psig (6.21 MPa) for 10 minutes.
g. After stirring, the system was allowed to settle at 140 ° C. and 900 psig (6.21 MPa) for 10 minutes.
h. A volume of n-butane for one container was flowed through an autoclave into a sampling flask at 140 ° C and 900 psig (6.21 MPa).
i. The above extraction procedure was repeated 4 more times.
j. The samples collected in each extraction cycle were labeled in order from "fraction 1" to "fraction 5".
9. The material remaining in the autoclave after extraction was then dissolved in n-butane using the experimental setup shown in Figure 3B and the following procedure.
e. The system pressure was equilibrated to 1800 psig (12.41 MPa).
f. The system was stirred at 140 ° C. and 1800 psig (12.41 MPa) for 10 minutes.
g. The stirring was then stopped and the solution was allowed to settle at 140 ° C. and 1800 psig (6.21 MPa) for 60 minutes.
h. After settling, the solution was removed from the autoclave by displacement with pressurized n-butane (pre-equilibrated to 140 ° C. and 1800 psig). The solution flowing out of the autoclave through the dip tube was then passed through two heat traced solid medium columns. Each column had an inner diameter of 0.68 inches (1.73 cm) and a length of about 9.5 inches (24.13 cm). In this example, all columns were empty and free of solid media. The fluid flow exiting the bottom of the second pressure vessel was decompressed and transferred into an Erlenmeyer flask with a branch through an expansion valve. After depressurizing the fluid stream and transferring it into an Erlenmeyer flask, the solvent vapor was allowed to escape from the side port of the flask and all liquid / solids were collected in the flask as fractions. Each fraction contained approximately 30 g of material and was labeled in order from "fraction 6". Fractions were collected until no material was observed to elute in the flask.
10. After collecting all samples, the autoclave was equilibrated to atmospheric pressure and room temperature. Then all residual material in the autoclave was collected as a residual sample.

本明細書に開示される手順に従って回収された画分6の試料のデータを、表1にまとめて示す。   Data for a sample of Fraction 6 collected according to the procedures disclosed herein are summarized in Table 1.

この実施例の画分6中に単離された固体の色はオフホワイト〜黄色であった。画分6からのオフホワイト〜黄色の固体を正方形の試験片に圧縮成形したところ、各試験片の色は黄色であった。この正方形の試験片の写真を、図4に実施例3として示す。図4に示されるように、実施例3の試料の色及び半透明度は実施例1の試料に対して改善されていたが、実施例4として図4に示されるバージンポリプロピレンほどではなかった。固体媒体との接触工程なしであっても、L値は、実施例3の画分6の正方形の試験片が、実施例1の試料(すなわち、入手した状態の消費者使用後のものに由来するポリプロピレン)に対して、色が改善されたことを示している。実施例3の画分6からの正方形の試験片のL値は平均72.41であり、これは、実施例1の正方形の試験片のL値の平均39.76と比較して改善されていた。実施例3の画分6の正方形の試験片の不透明度は平均35.25%であり、これも、実施例1の正方形の試験片不透明度の平均約100%不透明と比較して、改善されていた。 The color of the solid isolated in fraction 6 of this example was off-white to yellow. Off-white to yellow solids from fraction 6 were compression molded into square test pieces and the color of each test piece was yellow. A photograph of this square test piece is shown as Example 3 in FIG. As shown in FIG. 4, the color and translucency of the sample of Example 3 was improved over the sample of Example 1, but not as much as the virgin polypropylene shown in FIG. 4 as Example 4. Even without the step of contacting with the solid medium, the L * a * b * values are similar to those for the square specimen of fraction 6 of Example 3 for the sample of Example 1 (ie, consumer use as received). The color is improved with respect to the polypropylene derived from the latter). The square specimens from fraction 6 of Example 3 have an average L * value of 72.41, which is an improvement over the average L * value of the square specimens of Example 1 of 39.76. It had been. The opacity of the Square specimens of Fraction 6 of Example 3 averaged 35.25%, which is also improved compared to the average opacity of square specimens of Example 1 of about 100% opacity. Was there.

実施例3の画分6の試料について、重金属汚染の濃度は、これも、実施例1の試料と比較して、改善されていた。例えば、実施例3の画分6からの試料におけるナトリウム濃度の平均がわずか16400ppbであったが、実施例1の試料のナトリウム濃度は平均136,000ppbであった(約88%の低下)。測定した他のすべての元素の濃度はいずれも、実施例3の画分6からの試料で実施例1の試料に対して82〜100%低下していた。   For the sample of fraction 6 of Example 3, the concentration of heavy metal contamination was also improved compared to the sample of Example 1. For example, the sample from fraction 6 of Example 3 had an average sodium concentration of only 16400 ppb, whereas the sample of Example 1 had an average sodium concentration of 136,000 ppb (a reduction of about 88%). All other measured elemental concentrations were 82-100% lower in the sample from fraction 6 of Example 3 than in the sample of Example 1.

実施例3の画分6の試料の灰分値は平均約0.2292重量%であり、これは実施例1の試料の灰分値(平均約1.2117重量%)よりも顕著に低かった。   The ash value of the fraction 6 sample of Example 3 averaged about 0.2292 wt%, which was significantly lower than the ash value of the sample of Example 1 (about 1.2117 wt% average).

実施例3の画分6からの試料は、5点のスケール(5が最も強い)で0.5の匂い強度を有することが見出され、これは、実施例1の試料(匂い強度3.75)の匂い強度と比較して、大幅に改善されていた。匂い強度は低かったが、実施例3の画分6の試料は、バージンポリプロピレンと同様の「プラスチック」様の匂いを有すると記述された。   The sample from fraction 6 of Example 3 was found to have an odor intensity of 0.5 on a 5 point scale (5 being the strongest), which is the sample of Example 1 (odor intensity 3. Compared to the odor intensity of 75), it was significantly improved. Although the odor intensity was low, the sample of Fraction 6 of Example 3 was described as having a "plastic" -like odor similar to virgin polypropylene.

実施例3の画分6からの試料は、平均ポリエチレン含有量値が約1.0重量%であり、これは、実施例1の試料のポリエチレン含有量(平均約5.5重量%)と比較して大幅に改善されていた。   The sample from fraction 6 of Example 3 had an average polyethylene content value of about 1.0 wt%, which is compared to the polyethylene content of the sample of Example 1 (average of about 5.5 wt%). And was greatly improved.

実施例4:バージンポリプロピレン比較試料
すべての「バージンPP」比較試料として、Pro−fax6331ポリプロピレン(LyondellBasell Industries Holdings,B.V.)を使用した。バージンPPのペレットを、本明細書に記述される方法に従って、正方形の試験片に加工した。バージンPPから生成された試験片のL値はそれぞれ、平均で85.13±0.18、−0.71±0.01、及び2.27±0.02であった。この正方形の試験片は、7.56±0.21%不透明の平均不透明度を有した。この実施例は、バージンポリプロピレンの代表的な試料中に見出される重金属汚染の量の比較として機能する。バージンポリプロピレンの試料は、灰分値が平均約0.3031重量%であった。バージンPPのペレットは、匂い強度が5点のスケール(5が最も強い)で0.5であり、「プラスチック」のようだと記述される匂いを有していた。バージンプロピレンの試料中に、ポリエチレンは、検出されなかった。
Example 4: Virgin polypropylene comparative sample Pro-fax 6331 polypropylene (Lyondell Basell Industries Holdings, BV) was used as all "virgin PP" comparative samples. Virgin PP pellets were processed into square specimens according to the methods described herein. The L * a * b * values of the test pieces produced from virgin PP averaged 85.13 ± 0.18, −0.71 ± 0.01, and 2.27 ± 0.02, respectively. The square specimen had an average opacity of 7.56 ± 0.21% opacity. This example serves as a comparison of the amount of heavy metal contamination found in a representative sample of virgin polypropylene. The virgin polypropylene sample had an average ash value of about 0.3031% by weight. The virgin PP pellets had an odor intensity of 0.5 on a 5 point scale (5 being the strongest) and had an odor described as "plastic". No polyethylene was detected in the virgin propylene sample.

Figure 2020511561
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相互参照されるか若しくは関連する任意の特許又は特許出願を含めた、本明細書で引用されるすべての文書は、明示的に除外又は別途限定されない限り、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、それが本明細書において開示され請求されるいずれかの発明に関する先行技術であること、又はそれが単独でも若しくは他のいかなる参照とのいかなる組み合わせにおいても、このような発明を教示、示唆、若しくは開示することを認めるものではない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。   All documents cited herein, including any patents or patent applications that are cross-referenced or related, are hereby incorporated by reference in their entirety, unless expressly excluded or otherwise limited. Be done. Citation of any reference to such invention, whether it is prior art relating to any invention disclosed and claimed herein, or whether it is alone or in any combination with any other reference No admission is made to teach, suggest, or disclose. Furthermore, if any meaning or definition of a term in this document conflicts with the meaning or definition of the same term in the document incorporated by reference, the meaning or definition given to that term in this document shall apply. Shall be.

本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にある、そのような変更及び修正のすべてを添付の特許請求の範囲において網羅することが意図される。   While particular embodiments of the present invention have been illustrated and described, it would be obvious to those skilled in the art that various other changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is therefore intended to cover in the appended claims all such changes and modifications that are within the scope of this invention.

Claims (15)

回収ポリプロピレンを精製するための方法であって、
a.前記回収ポリプロピレンを得ることとであって、前記回収ポリプロピレンが、消費者使用後のポリマー、産業使用後のポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、得ることと、
b.前記回収ポリプロピレンを、約80℃〜約220℃の温度、及び約150psig(1.03MPa)〜約15,000psig(103.42MPa)の圧力で、約70℃未満の標準沸点を有する第1の流体溶媒と接触させて、抽出された回収ポリプロピレンを生成することと、
c.前記抽出された回収ポリプロピレンを、約90℃〜約220℃の温度、及び約350psig(2.41MPa)〜約20,000psig(137.90MPa)の圧力で、第1の流体溶媒、第2の流体溶媒、及びこれらの混合物からなる群から選択される溶媒中に溶解して、ポリプロピレン及び懸濁した汚染物質を含む第1の溶液を生成することと、
d.約90℃〜約220℃の温度、及び約350psig(2.41MPa)〜約20,000psig(137.90MPa)の圧力で、ポリプロピレン及び懸濁した汚染物質を含む前記第1の溶液を沈降させて、ポリプロピレン及び残りの汚染物質を含む第2の溶液を生成することと、
e.前記第2の溶液を固体媒体と接触させることにより、約90℃〜約220℃の温度、及び約350psig(2.41MPa)〜約20,000psig(137.90MPa)の圧力で前記第2の溶液を精製して、より高純度のポリプロピレンを含む第3の溶液を生成することと、
f.前記第3の溶液から前記より高純度のポリプロピレンを分離することと、を含み、
前記第2の流体溶媒が、前記第1の流体溶媒と同じ化学組成又は異なる化学組成を有する、方法。
A method for purifying recovered polypropylene, comprising:
a. Obtaining the recovered polypropylene, wherein the recovered polypropylene is selected from the group consisting of polymers after consumer use, polymers after industrial use, and combinations thereof;
b. A first fluid having a normal boiling point of less than about 70 ° C. at a temperature of about 80 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 150 psig (1.03 MPa) to about 15,000 psig (103.42 MPa). Contacting with a solvent to produce extracted recovered polypropylene,
c. The extracted recovered polypropylene is treated with a first fluid solvent and a second fluid at a temperature of about 90 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 20,000 psig (137.90 MPa). Dissolving in a solvent and a solvent selected from the group consisting of a mixture thereof to form a first solution containing polypropylene and suspended contaminants;
d. The first solution containing polypropylene and suspended contaminants is allowed to settle at a temperature of about 90 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 20,000 psig (137.90 MPa). Forming a second solution containing polypropylene, and remaining contaminants;
e. Contacting the second solution with a solid medium at a temperature of about 90 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 350 psig (2.41 MPa) to about 20,000 psig (137.90 MPa). To produce a third solution containing higher purity polypropylene,
f. Separating the higher purity polypropylene from the third solution,
The method, wherein the second fluid solvent has the same or a different chemical composition as the first fluid solvent.
前記ポリプロピレンが、約0℃〜約220℃の温度、及び約0psig(0MPa)〜2,000psig(13.79MPa)の圧力で、前記第3の溶液から分離される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the polypropylene is separated from the third solution at a temperature of about 0 ° C. to about 220 ° C. and a pressure of about 0 psig (0 MPa) to 2,000 psig (13.79 MPa). . 前記回収ポリプロピレンが、少なくとも0.5%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is dissolved in a fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 0.5%. 前記回収ポリプロピレンが、少なくとも2%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is dissolved in a fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 2%. 前記回収ポリプロピレンが、少なくとも5%の質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is dissolved in a fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of at least 5%. 前記回収されたポリプロピレンが、20%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is dissolved in a fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 20%. 前記回収されたポリプロピレンが、12%までの質量パーセント濃度で、流体溶媒、又は流体溶媒混合物中に溶解される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is dissolved in a fluid solvent or fluid solvent mixture at a weight percent concentration of up to 12%. 前記回収ポリプロピレンが、消費者による使用後のリサイクルに由来のポリプロピレンである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is polypropylene derived from recycling after use by a consumer. 前記回収ポリプロピレンが、ポリプロピレンホモポリマー、又は主にポリプロピレンのコポリマーである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the recovered polypropylene is a polypropylene homopolymer or a predominantly polypropylene copolymer. 前記流体溶媒が、約0℃未満及び約−45℃超の標準沸点を有し、かつ約+25kJ/mol未満の標準蒸発エンタルピー変化を有する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the fluid solvent has a normal boiling point of less than about 0 ° C. and greater than about −45 ° C. and a standard enthalpy of vaporization change of less than about +25 kJ / mol. 前記流体溶媒が、オレフィン性炭化水素、脂肪族炭化水素、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the fluid solvent is selected from the group consisting of olefinic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, and mixtures thereof. 前記脂肪族炭化水素が、C〜Cの脂肪族炭化水素、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。 Wherein the aliphatic hydrocarbon is an aliphatic hydrocarbon C 1 -C 6, and is selected from the group consisting of mixtures A method according to claim 11. 前記流体溶媒が、n−ブタン、ブタン異性体、又はこれらの混合物である、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein the fluid solvent is n-butane, butane isomers, or mixtures thereof. 前記接触、溶解、沈降、及び精製工程における前記温度が、約110℃〜約170℃である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the temperature in the contacting, dissolving, settling, and refining steps is from about 110 ° C to about 170 ° C. 前記接触工程における前記圧力が、約1,100psig(7.58MPa)〜約2,100psig(14.48MPa)である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the pressure in the contacting step is from about 1,100 psig (7.58 MPa) to about 2,100 psig (14.48 MPa).
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