JP2024516868A - プラスチックのリサイクル - Google Patents
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Abstract
本発明は、プラスチック基材を脱インクするための界面活性剤の使用に関する。本発明はまた、界面活性剤及び塩基を含む脱インク溶液でプラスチック基材を脱インクするための方法に関する。
Description
本発明は、プラスチック基材を脱インクするための界面活性剤の使用に関する。本発明はまた、界面活性剤及び塩基を含む脱インク溶液を用いてプラスチック基材を脱インクする方法に関する。
多くのプラスチック包装材料は印刷されている。リサイクルされたプラスチックがインクによって着色されており、得られるリサイクルされたプラスチック材料の品質がインクの分解生成物によって損なわれるため、この印刷によって材料のリサイクルが困難になる。これらの分解生成物は、目に見える又は物理的な欠陥をもたらす可能性があるが、健康に害を及ぼす可能性もある。これによって、そのような印刷されたプラスチック包装材料のリサイクルが困難になる。
界面活性剤、溶媒、及び酸又は苛性条件の組み合わせに基づく、インクを除去するための様々な方法が存在する。ほとんどの場合、これらの方法は費用がかかり過ぎ、プラスチック材料のリサイクルを経済的に実行可能にすることができない。
US2016/0244622A1には、ポリマーフィルム、特にポリエチレンテレフタレートサーマルプリンターフィルムからコーティングを除去するための単相水溶液が開示されている。この溶液は、なかでも、無機塩基組成物及び界面活性剤組成物を含む。界面活性剤組成物は、テトラアルキルアンモニウム塩及びアルキルポリアルキレングリコールエーテルのうちの1つ又は複数を含みうる。開示されている特定のテトラアルキルアンモニウム塩は、トリメチルヘキサデシルアンモニウムクロリドを含む。US2016/0244622A1には、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩を含む界面活性剤組成物は開示されていない。
Hatice Gecol等、「Use of surfactants to remove water based inks from plastic films」、Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects、第189巻、第1～3号、2001年、55-64頁では、印刷インクを有するプラスチックフィルムを再利用すると、再押出時に元々のプラスチックよりも剛性が低く弱い着色ポリマーが生成されると論じられている。様々な条件下で異なる界面活性剤を使用した、水性インク印刷を有する市販のポリエチレンフィルムの脱インクの研究が開示されている。SDS、NP(EO)10、DDAO、CPC、及びCTABを含む、広範なカチオン性、アニオン性、両性、及び非イオン性界面活性剤が論じられている。トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩は開示されていない。
Duangkamol Songsiri等、「Use of cationic surfactant to remove solvent-based ink from rigid high density polyethylene surfaces」、Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects、第204巻、第1～3号、2002年、261～269頁には、プラスチック基材を脱インクするためのカチオン性界面活性剤の使用効果が開示されている。n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド及びセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)が開示されている。トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩は開示されていない。
EP2832459、EP0521418A1、EP1419829、EP0924678、EP1162518、及びWO97/07952は、プラスチックのリサイクル、特にプラスチック基材からのインクの除去に関する。これらのいずれにも、プラスチック基材を脱インクするためのトリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩の使用は開示されていない。
Hatice Gecol等、「Use of surfactants to remove water based inks from plastic films」、Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects、第189巻、第1～3号、2001年、55-64頁
Duangkamol Songsiri等、「Use of cationic surfactant to remove solvent-based ink from rigid high density polyethylene surfaces」、Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects、第204巻、第1～3号、2002年、261～269頁
第1の態様によると、プラスチック基材からインクを除去するための界面活性剤の使用であって、界面活性剤が、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩である、使用が提供される。界面活性剤は、構造:
[式中、
R1は、C8～C20アルキル、-CH2Ph、及び-(CH2)nOHから選択され、
R2は、C1～C6アルキルであり、
R3は、C1～C6アルキルであり、
X-は、アニオンであり、
nは、2、3、4、5、又は6から選択される]
を有しうる。
R1は、C8～C20アルキル、-CH2Ph、及び-(CH2)nOHから選択され、
R2は、C1～C6アルキルであり、
R3は、C1～C6アルキルであり、
X-は、アニオンであり、
nは、2、3、4、5、又は6から選択される]
を有しうる。
第2の態様によると、本発明は、プラスチック基材からインクを除去するための方法であって、
i)プラスチック基材を、塩基及び界面活性剤を含む水性脱インク溶液に曝露して、脱インクされたプラスチック基材を提供する工程であって、界面活性剤が、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩である、工程
を含む、方法を提供する。界面活性剤は、式(I):
i)プラスチック基材を、塩基及び界面活性剤を含む水性脱インク溶液に曝露して、脱インクされたプラスチック基材を提供する工程であって、界面活性剤が、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩である、工程
を含む、方法を提供する。界面活性剤は、式(I):
[式中、
R1は、C8～C20アルキル、-CH2Ph、及び-(CH2)nOHから選択され、
R2は、C1～C6アルキルであり、
R3は、C1～C6アルキルであり、
X-は、アニオンであり、
nは、2、3、4、5、又は6から選択される]
による構造を有しうる。
R1は、C8～C20アルキル、-CH2Ph、及び-(CH2)nOHから選択され、
R2は、C1～C6アルキルであり、
R3は、C1～C6アルキルであり、
X-は、アニオンであり、
nは、2、3、4、5、又は6から選択される]
による構造を有しうる。
本発明者らは、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩界面活性剤が、プラスチック基材を効果的に脱インクすることができることを見出した。トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩界面活性剤は、従来技術の界面活性剤を使用する方法よりもかなり安価な方法を実現する。界面活性剤はより安価であるため、食品廃棄物などの追加の汚染物質も除去する溶液中の界面活性剤を使用することが経済的に実行可能になる。また、これによって、複数の清浄化、洗浄、及び脱インクの工程が必要なくなるため、よりシンプルでより効率的、かつより環境に優しい脱インク及び/又はリサイクル方法がもたらされる。
誤解を避けるために、この明細書全体を通して、界面活性剤、脱インク溶液、脱インク溶液の成分、プラスチック基材、処理条件(時間、温度、材料の量など)への言及は、第1の態様による界面活性剤の使用に関連し得、あるいは本発明の第2の態様によるプラスチック基材からインクを除去するための方法に関連し得る。
界面活性剤
典型的には、第1の態様の使用において、界面活性剤は、脱インク溶液、例えば、水性脱インク溶液中に存在し、脱インク溶液は、塩基を更に含む。
典型的には、第1の態様の使用において、界面活性剤は、脱インク溶液、例えば、水性脱インク溶液中に存在し、脱インク溶液は、塩基を更に含む。
脱インク溶液は、単一のトリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩界面活性剤を含みうる。或いは、脱インク溶液は、1種より多くのトリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩界面活性剤の混合物を含みうる。したがって、脱インク溶液は、式(I)の界面活性剤を含みうる。或いは、脱インク溶液は、式(I)の1種より多くの界面活性剤の混合物を含みうる。
一実施形態では、R1は、-CH2Phである。一実施形態では、R1は、-(CH2)nOHである。
一実施形態では、R1は、C8～C20アルキルでありうる。一実施形態では、R1は、C11～C18アルキルであり得、好ましくは、R1は、C12～C14アルキルでありうる。一実施形態では、R1は、C12アルキルである。一実施形態では、R1は、C14アルキルである。
一実施形態では、脱インク溶液は、C8～C20から選択される範囲のアルキル鎖長を有するR1を有する界面活性剤の混合物を含みうる。脱インク溶液は、C11～C18から選択される範囲のアルキル鎖長を有するR1を有する界面活性剤の混合物を含みうる。脱インク溶液は、C12～C14から選択される範囲のアルキル鎖長を有するR1を有する界面活性剤の混合物を含みうる。例えば、脱インク溶液は、R1がC12アルキルである界面活性剤及びR1がC14アルキルである界面活性剤の両方を含みうる。
一実施形態では、R2は、C1～C3アルキルであり得、好ましくは、R2は、C1アルキルでありうる。一実施形態では、R3は、C1～C3アルキルであり得、好ましくは、R3は、C1アルキルでありうる。一実施形態では、R2及びR3は、両方ともC1～C3アルキルである。一実施形態では、R2及びR3は、両方ともC1アルキルである。
一実施形態では、X-は、ハロゲン化物イオン(F-、Cl-、Br-、I-)、水酸化物イオン(-OH)、酢酸イオン(-OC(O)Me)、及び硫酸イオン(SO4
-)から選択される。一実施形態では、X-は、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)、及びヨウ化物イオン(I-)から選択される。一実施形態では、X-は、塩化物イオンである。
一実施形態では、nは、2又は3である。一実施形態では、nは、2である。
一実施形態では、R2及びR3は、C1～C3アルキルであり、X-は、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)、及びヨウ化物イオン(I-)から選択され、nは、2又は3である。一実施形態では、R2及びR3は、それぞれC1アルキル、すなわち、メチルであり、X-は、塩化物イオン(Cl-)であり、nは、2である。
一実施形態では、界面活性剤は、式(II):
[式中、R1は、C12～C14アルキルである]
による構造を有する。
による構造を有する。
界面活性剤(又は界面活性剤の混合物)は、脱インク溶液中に、0.025質量%～2質量%の量で存在しうる。界面活性剤(又は界面活性剤の混合物)は、脱インク溶液中に、0.05質量%～1.5質量%、任意選択的に、0.05質量%～1質量%、0.05質量%～0.6質量%、0.1質量%～0.5質量%、又は0.1質量%～0.3質量%の量で存在しうる。界面活性剤(又は界面活性剤の混合物)は、脱インク溶液中に、0.3質量%の量で存在しうる。
塩基は、無機塩基でありうる。塩基は、アルカリ土類金属カチオンと、水酸化物イオン及び炭酸イオンから選択されるアニオンとを含みうる。塩基は、LiOH、NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、及びKHCO3から選択されうる。塩基は、LiOH、NaOH、及びKOHから選択されうる。塩基は、NaOH又はKOHでありうる。塩基は、NaOH及びKOHの両方でありうる。塩基は、NaOHでありうる。塩基は、KOHでありうる。
塩基は、脱インク溶液中に、0.5質量%～10質量%の量で存在しうる。塩基は、脱インク溶液中に、1質量%～10質量%、任意選択的に2質量%～6質量%の量で存在しうる。
脱インク溶液は、1種又は複数の更なる添加剤を含有しうる。添加剤は、共溶媒、アニオン性洗剤ブースター、消泡剤、及びそれらの組合せから選択されうる。
アニオン性洗剤ブースターは、当業者に公知の任意のアニオン性洗剤でありうる。アニオン性洗剤ブースターは、プラスチック基材から1つ又は複数の非インク物質を除去することができる任意のアニオン性洗剤でありうる。
アニオン性洗剤ブースターは、ラウリル硫酸ナトリウム(SLS)、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム(SLES)、ラウリル硫酸アンモニウム(ALS)、及びそれらの組合せから選択されうる。アニオン性洗剤ブースターは、ラウリル硫酸ナトリウム(SLS)又はラウリルエーテル硫酸ナトリウム(SLES)でありうる。アニオン性洗剤ブースターの存在は、コーティング又はラッカーを有するプラスチック基材の脱インクに特に有利でありうる。例えば、プラスチック基材にポリ塩化ビニリデン(PVDC)又はアクリル層が存在する基材の場合に特に有利でありうる。界面活性剤によるプラスチック基材の脱インクの改善の促進に加えて、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)又はアクリル層などのコーティングを除去することによって、プラスチックが後にリサイクルされる場合に、より純粋なポリマー製品が得られる。
アニオン性界面活性剤ブースターは、0.1～2質量%の量で存在しうる。アニオン性洗剤ブースターは、0.25～1質量%の量で存在しうる。
消泡剤は、当業者に公知の任意の消泡剤でありうる。消泡剤は、リン酸トリブチル、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとのコポリマー(例えば、Genapol(登録商標)PF40)、アルキルシソノアナミド(alkylsisonoanamide)(Prevol 3472N)、及びポリジメチルシリコーン系消泡剤から選択されうる。消泡剤は、脱インク溶液中に、脱インク溶液の発泡を妨げるのに十分な量で存在しうる。したがって、消泡剤は、0.01～1質量%の量で存在しうる。好ましくは、消泡剤は、0.01～0.05質量%の量で存在する。
プラスチック基材
プラスチック基材は、インク印刷された表面を有する任意のプラスチック基材でありうる。
プラスチック基材は、インク印刷された表面を有する任意のプラスチック基材でありうる。
プラスチック基材は、包装材料でありうる。プラスチック基材は、使用済みの包装材料、すなわち、消費者によって使用及び廃棄された包装材料でありうる。
プラスチックフィルム片は、エネルギー回収施設(ERF)又は材料再生利用施設(MRF)から得られうる。プラスチックフィルム片は、ERF及び/又はMRF及び/又は他の使用済みのフィルムから得られるプラスチックフィルムを含みうる。
プラスチック基材は、ポストインダストリアルフィルムを含むポストインダストリアルプラスチックでありうる。ポストインダストリアルプラスチックは、プラスチックの製造に続いて回収されたものであり、すなわち、プラスチック基材の消費者使用(食品曝露を含む)が行われていない。
プラスチック基材は、二軸延伸PP(BOPP)材料、フィルム、硬質熱形成材料、又は硬質射出成形材料でありうる。
プラスチック基材は、ボトル、ボトルラベル、ボトルキャップ、フィルム蓋、シース、バッグ(パンバッグ及びキャリアバッグを含む)、包装紙、小袋、又はその他のプラスチック製食品包装アイテム若しくは飲料包装アイテムでありうる。
プラスチック基材は、食品廃棄物などの廃棄物で汚染されている場合がある。
プラスチック基材は、ポリオレフィンでありうる。ポリオレフィンプラスチック基材は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、又は低密度ポリエチレン(LDPE)でありうる。
プラスチック基材は、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、又は低密度ポリエチレンフィルムでありうる。
プラスチック基材は、多層フィルムでありうる。
基材は、コーティング又はラッカーを含みうる。プラスチック基材は、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)又はアクリル層コーティングを含みうる。
フィルムは、20ミクロン～500ミクロンの厚さを有しうる。フィルムは、20ミクロン～150ミクロンの厚さを有しうる。
プラスチック基材上に存在するインクは、プラスチック基材上への印刷のために使用される任意のタイプのインクでありうる。インクは、フレキソインク、UV安定化インク、及び食品グレードのプラスチック識別のためのデジマーキング(digi-marking)などの特殊な印刷インクを含む。インクは、アクリル系インク、ペンタエリスリトール系インク、樹脂酸インク、ロジン酸インク、又はそれらの組合せでありうる。インクは、アクリル系インク、ペンタエリスリトール系インク、又はそれらの組合せでありうる。インクは、アクリル系インクでありうる。
インク除去/脱インク
典型的には、第1の態様による界面活性剤の使用、又は第2の態様によるプラスチック基材からインクを除去する方法は、界面活性剤の経済的な使用を維持しながら基材からのインクの除去を最大化するのに十分な期間にわたって界面活性剤又は脱インク溶液をプラスチック基材と接触させることを必要とする。
典型的には、第1の態様による界面活性剤の使用、又は第2の態様によるプラスチック基材からインクを除去する方法は、界面活性剤の経済的な使用を維持しながら基材からのインクの除去を最大化するのに十分な期間にわたって界面活性剤又は脱インク溶液をプラスチック基材と接触させることを必要とする。
界面活性剤又は脱インク溶液を、30分以下又は20分以下の時間にわたって、プラスチック基材と接触させてもよい。好ましくは、界面活性剤又は脱インク溶液を、10分以下の時間にわたって、プラスチック基材と接触させてもよい。
典型的には、第1の態様による界面活性剤の使用、又は第2の態様によるプラスチック基材からインクを除去する方法は、水性脱インク溶液の温度が、プラスチック基材上に存在するインクの堅牢性に比例することを必要とする。例えば、より堅牢なインクは、プラスチック基材から除去するために、より高い温度を必要としうる。
水性脱インク溶液は、35℃～90℃の温度、任意選択的に50℃～90℃、更に任意選択的に75℃～90℃の温度でありうる。
脱インク溶液はまた、プラスチック基材から食品廃棄物又は他の汚染物質を有利に除去し、プラスチック基材の追加又は個別の洗浄の必要性をなくすことができる。
プラスチック基材上に脱インク溶液を噴霧することによって、プラスチック基材を脱インク溶液に曝露することができる。プラスチック基材をある体積の脱インク溶液に浸漬することによって、プラスチック基材を脱インク溶液に曝露することができる。プラスチック基材を脱インク溶液に曝露することには、脱インク溶液及びプラスチック基材の混合物を形成することが含まれうる。
曝露工程は、脱インク溶液及びプラスチック基材の混合物を機械的に撹拌することを更に含みうる。
脱インク溶液及びプラスチック基材の混合物を機械的に撹拌することによって、プラスチック基材の脱インクを増加、すなわち、プラスチック基材から除去されるインクの量を増加させることができる。機械的撹拌は、典型的には、脱インク溶液及びプラスチック基材の混合物内の複数のプラスチック基材の間の、又はプラスチック基材と混合物中に同様に存在する研磨物品との間の物理的接触を促進するのに十分な速度及び量で行われる。研磨物品は、ゴム物品又はプラスチック物品でありうる。
プラスチック基材を脱インク溶液に曝露する工程は、30分以下又は20分以下の時間にわたって行われうる。好ましくは、プラスチック基材を脱インク溶液に曝露する工程は、10分以下の時間にわたって行われる。
水性脱インク溶液の温度は、プラスチック基材上に存在するインクの堅牢性に比例する。例えば、より堅牢なインクは、プラスチック基材から除去されるために、より高い温度を必要としうる。
水性脱インク溶液は、35℃～90℃の温度、任意選択的に50℃～90℃、更に任意選択的に75℃～90℃の温度でありうる。
プラスチック基材の脱インク溶液に対する比は、脱インク溶液1トン当たりプラスチック基材15～750kgでありうる。プラスチック基材の脱インク溶液に対する比は、脱インク溶液1トン当たりプラスチック基材200～300kgでありうる。プラスチック基材が硬質熱形成材料又は硬質射出成形材料である場合、脱インク溶液1トン当たりプラスチック基材200～300kgの比を使用することができる。プラスチック基材の脱インク溶液に対する比は、脱インク溶液1トン当たりプラスチック基材30～60kgでありうる。プラスチック基材がフィルム又は二軸延伸PP(BOPP)材料である場合、脱インク溶液1トン当たりプラスチック基材30～60kgの比を使用することができる。
プラスチック基材の脱インク溶液に対する比は、質量で2:1～1:2でありうる。
方法は、食品廃棄物などの汚染物質を除去するための最初の洗浄工程を含みうる。誤解を避けるために、この最初の洗浄工程は、曝露工程の前に行われる。
脱インク溶液はまた、プラスチック基材から食品廃棄物又は他の汚染物質を有利に除去し、プラスチック基材の追加又は個別の洗浄の必要性をなくすことができる。
インク除去後
方法は、脱インクされたプラスチック基材を回収する工程を更に含みうる。
方法は、脱インクされたプラスチック基材を回収する工程を更に含みうる。
方法は、回収された脱インクされたプラスチック基材を濯いで、食品廃棄物及び/又は脱インク溶液の痕跡を除去する工程を更に含みうる。本明細書で定義されているような水及び/又は共溶媒を使用して、回収された脱インクされたプラスチック基材を濯ぐことができる。
回収された脱インクされたプラスチック基材は、ベース材料(例えば、ポリマー、色)及び/又はプラスチック基材の脱インクレベルに従って、異なる製品クラスに分別されうる。
プラスチック基材から除去されたインクは、脱インク溶液を汚染し、プラスチック基材を脱インクするための界面活性剤/脱インク溶液の継続的な又は更なる使用を妨げうる。界面活性剤/脱インク溶液を再生するための脱インク工程に続いて、インクを脱インク溶液から除去することができる。
方法は、脱インク溶液を再生する工程を更に含みうる。脱インク溶液を再生する工程は、脱インク溶液の遠心分離及び/又は濾過を含みうる。脱インク溶液は、キャンドルフィルター、活性炭、珪藻土、又はそれらの任意の組合せを通して濾過されうる。
脱インク溶液を再生する工程は、プラスチック基材を脱インク溶液に曝露する工程と同時に又はこれに連続して行われうる。脱インク溶液を再生する工程が同時に行われる場合、脱インク溶液の一部を連続的又は定期的に脱インク溶液の体積から除去して、本明細書に記載されている遠心分離及び/又は濾過方法に曝露することができる。再生された脱インク溶液、すなわち、インクを実質的に含まない脱インク溶液は、曝露工程で使用される脱インク溶液の体積に戻されうる。
脱インクされたプラスチック基材を更に処理して、リサイクルされたプラスチック製品を形成することができる。脱インクされたプラスチック基材を押出して、リサイクルされたプラスチック製品を形成することができる。リサイクルされたプラスチック製品は、プラスチックのペレットでありうる。プラスチックのペレットは、食品、飲料、又は高純度のプラスチックを必要とするその他の用途のための包装材料を形成する際の使用に適切でありうる。
リサイクルされたプラスチック製品は、脱臭されうる。
添付の図面を参照して、本発明の実施形態を以下で更に説明する。
「脱インク溶液」及び「水性脱インク溶液」という用語は、この明細書全体を通じて互換的に使用される。
「脱インク」、「インクの除去」、及び「インク除去」という用語は、プラスチック基材からのインクの永久的な分離を指すために、この明細書全体を通じて互換的に使用される。
本発明による脱インクされたプラスチック基材は、本明細書で定義される任意のプラスチック基材であり、プラスチック基材上に存在するインクの量は、脱インク溶液に曝露される前のプラスチック基材上のインクの量よりも少ない。
脱インクされたプラスチック基材上に残っているインクの量は、脱インク溶液に曝露される前にプラスチック基材上に存在するインクの量の70%未満、60%未満、50%未満、40%未満、30%未満、20%未満、又は10%未満でありうる。インクは、プラスチック基材から完全に除去され得る、すなわち、プラスチック基材は、完全に脱インクされ得る。
脱インクされたプラスチック上に残っているインクの量は、脱インクが行われる前後のプラスチック基材の乾燥質量を比較することによって決定されうる。脱インクされたプラスチック上に残っているインクの量は、揮発性溶媒(アセトン又はIPAなど)を使用してプラスチック基材の表面をストリッピングすることによって決定されうる。ストリッピング後に、溶媒及び清浄化された基材の両方を乾燥させ、除去されたインクの質量をプラスチック基材の平均質量損失及び回収されたインクの質量によって決定する。
誤解を避けるために、特に明示的な記載(脱インク又は完全に脱インクされたプラスチック基材の場合である旨の記載など)がない限り、プラスチック基材は、その表面の少なくとも一方にゼロではない量のインクを含む基材である。
「プラスチック基材を水性脱インク溶液に曝露する」という用語又はその変形は、脱インク溶液をプラスチック基材と接触させることを意味する。
「堅牢なインク」、「より堅牢なインク」、又は「それほど堅牢ではないインク」という用語は、プラスチック基材の表面へのインクの付着性の相対的強度を指す。「より堅牢なインク」は、「それほど堅牢でないインク」よりもプラスチック基材への付着性がより高くなる。
本明細書で使用される場合、「アルキル」という用語は、直鎖状又は分枝鎖状炭化水素鎖を指す。例えば、「C1～6アルキル」という用語は、1、2、3、4、5、又は6個の炭素原子を含有する直鎖状又は分枝鎖状炭化水素鎖を指す。
典型的には、「アルキル」という用語は、8～20個の炭素原子を含む直鎖状炭化水素鎖を指す。典型的には、アルキル鎖は、特定の状況においてアルキル基がフェニル基又はヒドロキシ基で置換されている場合を除いて、非置換である。
本明細書で使用される場合、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩は、3つのアルキル鎖及び1つのヒドロキシアルキル鎖を有する第4級アンモニウムカチオンとアニオンとを含む塩を指す。本明細書で使用される場合、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩は、3つのアルキル鎖及び1つのヒドロキシアルキル鎖を有する第4級アンモニウムカチオンとアニオンとを含む塩を指すこともあり、3つのアルキル鎖のうちのいずれか1つは、フェニル基又はヒドロキシ基で置換されていてもよい。
本明細書で使用される場合、ポリオレフィンは、アルケンモノマー単位から形成される任意のポリマー、すなわち、1つ又は複数の炭素-炭素二重結合を有する任意の直鎖状又は環状炭化水素を指す。典型的には、該アルケンモノマーをフリーラジカル重合プロセスによって重合して、ポリオレフィンを形成する。
本明細書で使用される場合、多層フィルムは、PE、PP、ナイロン、PVDC、PET、及びアルミニウムからそれぞれ独立的に選択される1つ又は複数の材料層を含む積層構造である。
本明細書の説明及び特許請求の範囲全体を通じて、「含む」及び「含有する」という単語、並びにそれらの変形形態は、「を含むが、これらに限定されることはない」を意味し、これらは、他の部分、添加剤、成分、整数、又は工程を排除することを意図してはいない(また、排除しない)。本明細書の説明及び特許請求の範囲全体を通して、文脈上別段の必要がない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合、本明細書は、文脈上別段の必要がない限り、単数と同様に複数も企図するものとして理解されるべきである。
発明の特定の態様、実施形態、又は実施例に関連して記載されている特徴、整数、特性、化合物、化学的部分又は基は、矛盾しない限り、本明細書に記載されているその他の態様、実施形態、又は実施例に適用可能であると理解されるべきである。本明細書(任意の添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)で開示されているすべての特徴、並びに/又はそのように開示されている任意の方法若しくはプロセスのすべての工程は、そのような特徴及び/又は工程の少なくとも一部が相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わせることができる。本発明は、任意の前述の実施形態の詳細に限定されてはいない。本発明は、本明細書(任意の添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)に開示されている特徴の任意の新規なもの若しくは任意の新規な組合せ、又はそのように開示されている任意の方法若しくはプロセスの工程の任意の新規なもの若しくは任意の新規な組合せにまで及ぶ。
読者の注目は、本出願に関連して本明細書と同時に又はこれよりも先に出願され、本明細書と一緒に公衆の閲覧に付されている、すべての論文及び文書に向けられており、そのようなすべての論文及び文書の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明による界面活性剤の使用、及び本発明によるプラスチック基材を脱インクする方法は、プラスチック基材のリサイクルにおいて実質的な利点をもたらす。例えば、本発明は、食品グレードのプラスチックが、脱インク後に、食品グレードのプラスチック基材としての再利用のためにバージンプラスチック(35質量%)に添加することができる十分な品質のものになるように、プラスチック基材の改善された脱インクを提供する。
(実施例1)
PP「インモールドラベル」(IML)を有する約100kgのPPスクラップ硬質リグラインドをバター容器の製造業者から供給を受けた。
PP「インモールドラベル」(IML)を有する約100kgのPPスクラップ硬質リグラインドをバター容器の製造業者から供給を受けた。
PPスクラップフレークを以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
洗浄後に、サンプルを冷水で濯いだ。ラベル除去の評価を容易にするために、洗浄前後のいくつかのフレークを選択し、視覚的に評価した。実験の結果は、図2に見ることができる。
PP IMLは、PPフレークの表面から除去されなかった。しかしながら、PP IML上の書き込み及びインクは、洗浄プロセスによって完全に除去された。
脱インクされたプラスチック基材は、German Food and Feed Code(LFGB)及びEuropean Framework Regulation(EC) No.1935/2004に従って、食品グレードのプラスチックとしての再利用に十分な標準のものであった。
(実施例2)
実施例1の方法を、PP IMLを有する50kgのPPスクラップ硬質リグラインドを用いてステンレス鋼セメントミキサー内で繰り返した。混合時間は、10分間のままであった。他のすべての条件を、実施例1に従って規模を拡大した。
実施例1の方法を、PP IMLを有する50kgのPPスクラップ硬質リグラインドを用いてステンレス鋼セメントミキサー内で繰り返した。混合時間は、10分間のままであった。他のすべての条件を、実施例1に従って規模を拡大した。
実施例1と同様に、この方法によって、すべての印刷の完全な除去がもたらされた。
脱インクされたプラスチック基材は、German Food and Feed Code(LFGB)及びEuropean Framework Regulation(EC) No.1935/2004に従って、食品グレードのプラスチックとしての再利用に十分な標準のものであった。
(実施例3)
LDPEフィルムを洗浄して、これらのプラスチック基材からのインクの除去を評価した。LDPEフィルムは、ポストインダストリアルフィルム、すなわち、フィルムの製造後に受け取られたプラスチックフィルムであった。言い換えるなら、脱インクされる前に、フィルムの消費者使用(食品曝露を含む)が行われていない。
LDPEフィルムを洗浄して、これらのプラスチック基材からのインクの除去を評価した。LDPEフィルムは、ポストインダストリアルフィルム、すなわち、フィルムの製造後に受け取られたプラスチックフィルムであった。言い換えるなら、脱インクされる前に、フィルムの消費者使用(食品曝露を含む)が行われていない。
LDPEフィルムは、樹脂酸及びロジン酸、ペンタエリスリトールとのフマル酸エステルを用いて印刷されていた。フィルムは、0.5g/m2のラインカラー、1g/m2のスポット、及び1.5g/m2の白色インクの充填で印刷されていた。LDPEフィルムは、厚さ55ミクロンであった。
この印刷されたLDPEフィルムを、以下の条件下で洗浄した:
除去され、濯がれ、乾燥されたサンプルを、残留インクについて視覚的に分析した。LDPEフィルムは、完全に脱インクされていることが見出され、すなわち、インクは、残っていなかった。この実験の結果を、図4に見ることができる。
(実施例4)
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
洗浄後に、サンプルを冷水で濯いだ。ラベル除去の評価を容易にするために、洗浄前後のいくつかのフレークを選択し、視覚的に評価した。脱インク方法の結果は、図1Bに示す。
脱インクされたプラスチック基材は、German Food and Feed Code(LFGB)及びEuropean Framework Regulation(EC) No.1935/2004に従って、食品グレードのプラスチックとしての再利用に十分な標準のものであった。
(実施例5)
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
洗浄後に、サンプルを冷水で濯いだ。ラベル除去の評価を容易にするために、洗浄前後のいくつかのフレークを選択し、視覚的に評価した。脱インク方法の結果は、図1に示す。
(実施例6)
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
洗浄後に、サンプルを冷水で濯いだ。ラベル除去の評価を容易にするために、洗浄前後のいくつかのフレークを選択し、視覚的に評価した。脱インク方法の結果を、図1に示す。
(実施例7)
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
200gのプラスチック基材(50gの厚さ20μmのPPフィルム、50gの厚さ50μmのPPフィルム、100gの熱形成PP)を以下の操作条件に従って実験室用スターラーで処理した:
洗浄後に、サンプルを冷水で濯いだ。ラベル除去の評価を容易にするために、洗浄前後のいくつかのフレークを選択し、視覚的に評価した。脱インク方法の結果を、図1に示す。
(比較例8)
3質量%のNaOH及び2質量%の以下に列挙される界面活性剤のうちの1種を含む脱インク溶液を使用して、本発明の範囲外のいくつかの界面活性剤の脱インク能力を本発明の範囲内の界面活性剤の脱インク能力と比較した。脱インク溶液を70℃に加熱し、BOPPフィルム又はPP材料を溶液に2～3時間にわたって曝露した。
3質量%のNaOH及び2質量%の以下に列挙される界面活性剤のうちの1種を含む脱インク溶液を使用して、本発明の範囲外のいくつかの界面活性剤の脱インク能力を本発明の範囲内の界面活性剤の脱インク能力と比較した。脱インク溶液を70℃に加熱し、BOPPフィルム又はPP材料を溶液に2～3時間にわたって曝露した。
これらの実験の結果は、図8Bに示されており、ヒドロキシエチルラウルジモニウムクロリド、すなわち、本発明による界面活性剤は、10分以内に、印刷されたボトルキャップからインクを完全に除去する(8B)。逆に、図8Aに示されるフィルム及びラベルは、ベンザルコニウムクロリド界面活性剤を含む脱インク溶液に1時間曝露した後でも、完全には脱インクされていない。
Claims (19)
- プラスチック基材からインクを除去するための界面活性剤の使用であって、前記界面活性剤が、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩である、使用。
- 前記界面活性剤が、脱インク溶液中に存在し、前記脱インク溶液が、前記界面活性剤及び塩基を含み、任意選択的に、前記脱インク溶液が、水性脱インク溶液である、請求項1に記載の界面活性剤の使用。
- プラスチック基材からインクを除去するための方法であって、
i)前記プラスチック基材を、塩基及び界面活性剤を含む水性脱インク溶液に曝露して、脱インクされたプラスチック基材を提供する工程であって、前記界面活性剤が、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩である、工程
を含む、方法。 - 前記界面活性剤が、式(I):
R1は、C8～C20アルキル、-CH2Ph、及び-(CH2)nOHから選択され、
R2は、C1～C6アルキルであり、
R3は、C1～C6アルキルであり、
X-は、アニオンであり、
nは、2、3、4、5、又は6から選択される]
による構造を有する、請求項1若しくは2に記載の使用、又は請求項3に記載の方法。 - R1がC8～C20アルキルである、請求項4に記載の使用又は方法。
- R2及びR3が、それぞれC1～C3アルキルである、請求項4又は5に記載の使用又は方法。
- X-が、ハロゲン化物イオン(F-、Cl-、Br-、I-)、水酸化物イオン(-OH)、酢酸イオン(-OC(O)Me)、及び硫酸イオン(SO4 -)から選択される、請求項4から6のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- nが2である、請求項4から7のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記界面活性剤が、式(II):
による構造を有する、請求項4から8のいずれか一項に記載の使用又は方法。 - 前記塩基が、LiOH、NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、及びKHCO3から選択される無機塩基である、請求項2から9のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記塩基がNaOHである、請求項2から10のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記界面活性剤が、前記脱インク溶液中に、0.025質量%～2質量%の量で存在する、請求項2から11のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記塩基が、前記脱インク溶液中に、0.5質量%～10質量%の量で存在する、請求項2から12のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記脱インク溶液が、アニオン性洗剤ブースターを更に含む、請求項2から13のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記アニオン性洗剤ブースターが、ラウリル硫酸ナトリウム(SLS)、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム(SLES)、ラウリル硫酸アンモニウム(ALS)、及びそれらの組合せから選択される、請求項14に記載の使用又は方法。
- 前記アニオン性洗剤ブースターが、0.1～2質量%の量で存在する、請求項14又は15に記載の使用又は方法。
- 前記プラスチック基材が、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、及び低密度ポリエチレン(LDPE)から選択される、請求項1から16のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記プラスチック基材がフィルムである、請求項1から17のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記界面活性剤を、10分以下の時間にわたって、前記プラスチック基材と接触させる、請求項1から18のいずれか一項に記載の使用又は方法。
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