JP2024516881A - プラスチックフィルムをリサイクルするための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、プラスチックフィルムをリサイクルするための方法に関する。本方法では、フィルムを界面活性剤及び塩基を含む水性脱インキ溶液に曝露し、その後、脱インキされたフィルムを複数の製品クラスに選別する。

Description

本発明は、プラスチック、例えばプラスチックフィルムをリサイクルするための方法に関する。

ポストコンシューマーフィルムが回収され、リサイクルされることは極めて少ない。英国では現在、生じた９００ｋＴのプラスチックフィルム廃棄物のうち、１８ｋＴしかリサイクルされていない。これらのポストコンシューマープラスチックフィルムは、７０～８０％がポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）であり、残りの部分は多くの場合ＰＰ又はＰＥを含有する多層プラスチックフィルムである。ほぼすべてのポストコンシューマーフィルムは、インキで印刷されている。これらのインキは、食品廃棄物等のポストコンシューマー汚染物質と同様に、プラスチックフィルムの選別を困難にしている。その結果、限られた数の用途にしか使用できない低品質なリサイクルプラスチックが生み出されることになる。

最終的なリサイクルプラスチック中に印刷インキが存在することは、インキ及びその分解生成物が、得られたリサイクルプラスチック素材の品質を損なう可能性があるので望ましくない。インキ及びその分解生成物は、色味を帯びたプラスチック等の目に見えるか又は物理的な欠陥をもたらすが、健康に害を及ぼす可能性もある。このことは、このような印刷プラスチック包装素材のリサイクルを困難にしており、結局は回収されるプラスチック素材を低価値市場に限定する可能性がある。

Ｃｅｆｌｅｘが２０２０年１１月に刊行した「Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｉｎ Ｂｏｏｓｔｉｎｇ Ｖａｌｕｅ ａｎｄ Ｋｅｅｐｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｃｏｎｏｍｙ」（https://ceflex.eu/public_downloads/CEFLEX_QRP_Nov20_PUBLISHED.pdf及びhttps://ceflex.eu/perspectives-in-boosting-value-and-keeping-materials-in-the-economy/#:~:text=Perspectives%20in%20boosting%20value%20and%20keeping%20materials%20in%20the%20economy,-Dec%202%2C%202020&text=Collaborating%20together%20in%20the%20Sustainable,applications%20than%20currently%20commercially%20availableを参照されたい）では、プラスチックフィルム等の柔軟なプラスチック素材をリサイクルするための従来の方法が説明されている。このような方法は一般に、選別、洗浄、及び押出の３段階に分けられる。分離された素材のストリームがバンカーに選別されてから、各バンカーの素材が別々の洗浄及び押出過程に供給されるように、選別工程は、常に洗浄の前に行われる。このような方法を経て、コレーションシュリンク（ｃｏｌｌａｔｉｏｎ ｓｈｒｉｎｋ）、又はパウチのような非食品包装、小型から中型の袋、又は非食品包装用途のためのパウチ、袋、若しくはラベル用のＢＯＰＰフィルムに使用するのに好適なリサイクルプラスチックが生じる。Ｃｅｆｌｅｘが説明するもの等の方法は、原料に応じて典型的には最大１０～２０％の生地のままのフィルムを回収する可能性を有する。

「Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｉｎ Ｂｏｏｓｔｉｎｇ Ｖａｌｕｅ ａｎｄ Ｋｅｅｐｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｃｏｎｏｍｙ」、Ｃｅｆｌｅｘ、２０２０年１１月刊行(https://ceflex.eu/public_downloads/CEFLEX_QRP_Nov20_PUBLISHED.pdf及びhttps://ceflex.eu/perspectives-in-boosting-value-and-keeping-materials-in-the-economy/#:~:text=Perspectives%20in%20boosting%20value%20and%20keeping%20materials%20in%20the%20economy,-Dec%202%2C%202020&text=Collaborating%20together%20in%20the%20Sustainable,applications%20than%20currently%20commercially%20available)

本発明に従って、プラスチックフィルムをリサイクルする方法であって、
ａ）プラスチックフィルムの断片を界面活性剤及び塩基を含む脱インキ水溶液に曝露して、脱インキプラスチックフィルムの断片を製造する工程；
ｂ）その脱インキ溶液から、脱インキプラスチックフィルムの断片を回収する工程；及び、
ｃ）脱インキプラスチックフィルムを複数の生成物クラスに選別する工程、
を含む方法が提供される。

本発明者らは、本発明の方法により、プラスチックフィルムをより正確に選別できることを発見した。プラスチックフィルムを最初に脱インキすることで、インキ及び／又は他の混入物質が、プラスチックフィルムを製品クラスへと選別するために使用されるフィルムの分析に干渉しにくくなる。このことがより純度の高いリサイクルプラスチックが得られることをもたらし、なぜなら、基材ポリマー及び／又は色がより正確に分析され、脱インキが不十分なプラスチックフィルムが除去され得るからである。これは、脱インキ工程の前に選別が行われる方法では不可能である。本発明者らは、これらの利点により、リサイクル方法の際に使用可能な製品に変換されるプラスチックフィルムの量が増加することを発見した。不合格にされ、リサイクルされない廃棄物のストリームに送られるプラスチックフィルムの量が減少し、再利用できるポストコンシューマープラスチックフィルムの量が増える。ひとつには、その理由は、食品包装及びフラワーラップ等のグレードの高いプラスチックフィルム用途に使用するのに好適である高品質の最終製品の量が増加するからである。

本発明者らはまた、脱インキ工程が行われた後に選別工程が行われることのさらなる利点が、リサイクル方法全体が合理化されるという事実にあることを発見した。例えば、脱インキの前にプラスチックフィルムが選別される既存の方法では、選別された製品クラスごとに同じ処理を実施する複数の同時処理ストリームが必要である。本発明の方法では、選別前のすべての工程において、単一の処理ストリームのみが必要とされる。したがって、得られたリサイクルプラスチックに対する本明細書に記載の有益な特性に加えて、方法全体がより効率的になり、設備／処理空間がより少なくて済む。

さらなる利点は、脱インキと同時にプラスチックフィルムを洗浄できることであり、これによって方法全体の効率が高まる。既存の方法では、フィルムを選別する前に（且つ選別された素材を脱インキする前に）洗浄しなければならず、これはつまり洗浄工程及び脱インキ工程が別々であるということである。適切な洗浄、特にポストコンシューマーフィルムの洗浄は、洗浄前のプラスチックフィルムの細断によってのみ得ることが可能である（プラスチックフィルムのサイズを最小化しないと、フィルムが「球状化（ｂａｌｌｉｎｇ ｕｐ）」し、適切な洗浄及び／又は脱インキを妨げる）。しかしながら、適切な洗浄を得るためにプラスチックフィルムを細断すると、素材の選別が困難になり、そのため、既存の方法では、この公知の問題を回避するために、細断及び／又は洗浄／脱インキの前に素材を選別している。

＜脱インキ溶液＞
界面活性剤は、プラスチックフィルムからインキを除去するために好適な、当業者に公知の任意の界面活性剤であることができる。界面活性剤は、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、又はそれらの組み合わせであってもよい。界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、若しくは両性界面活性剤、又はそれらの任意の組み合わせであることができる。

好適な非イオン性界面活性剤は、アルキルポリアルキレングリコールエーテル、及びＮＰ（ＥＯ）_１０から選択してもよい。

好適な両性界面活性剤は、ジメチルドデシルアミンオキシド（ＤＤＡＯ）であってもよい。

好適なアニオン性界面活性剤は、アルキル硫酸塩から選択してもよい。アルキル硫酸塩は、ドデシル硫酸ナトリウムであってもよい。

好適なカチオン性界面活性剤は、テトラアルキルアンモニウム塩から選択されてもよい。テトラアルキルアンモニウム塩は、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）、ヘキサデシルピリジニウムクロリド（ＣＰＣ）、トリメチルヘキサデシルアンモニウムクロリド、及びドデシルトリメチルアンモニウムブロミドから選択されてもよい。

脱インキ溶液は、単一の界面活性剤を含んでいてもよい。或いは、脱インキ溶液は、１種より多くの界面活性剤の混合物を含んでいてもよい。

界面活性剤は、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩であってもよい。

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、式（Ｉ）：

（式中、
Ｒ^１は、Ｃ_８～Ｃ_２０アルキル、－ＣＨ_２Ｐｈ、及び－（ＣＨ_２）_ｎＯＨから選択され；
Ｒ^２は、Ｃ_１～Ｃ_６アルキルであり；
Ｒ^３は、Ｃ_１～Ｃ_６アルキルであり；
Ｘ^－は、アニオンであり；かつ
ｎは、２、３、４、５、又は６から選択される）
による構造を有してもよい。

脱インキ溶液は、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んでいてもよい。或いは、脱インキ溶液は、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んでいてもよい。したがって、脱インキ溶液は、式（Ｉ）の界面活性剤を含んでいてもよい。或いは、脱インキ溶液は、１種より多くの式（Ｉ）の界面活性剤の混合物を含んでいてもよい。

一実施形態では、Ｒ^１は、－ＣＨ_２Ｐｈである。一実施形態では、Ｒ^１は、－（ＣＨ_２）_ｎＯＨである。

一実施形態では、Ｒ^１は、Ｃ_８～Ｃ_２０アルキルであってもよい。一実施形態では、Ｒ^１は、Ｃ_１１～Ｃ_１８アルキルであってもよく、好ましくはＲ^１は、Ｃ_１２～Ｃ_１４アルキルであってもよい。一実施形態では、Ｒ^１は、Ｃ_１２アルキルである。一実施形態では、Ｒ^１は、Ｃ_１４アルキルである。

一実施形態では、脱インキ溶液は、Ｃ_８～Ｃ_２０から選択されるアルキル鎖長の範囲のＲ^１を有する界面活性剤の混合物を含んでいてもよい。脱インキ溶液は、Ｃ_１１～Ｃ_１８から選択されるアルキル鎖長の範囲のＲ^１を有する界面活性剤の混合物を含んでいてもよい。脱インキ溶液は、Ｃ_１２～Ｃ_１４から選択されるアルキル鎖長の範囲のＲ^１を有する界面活性剤の混合物を含んでいてもよい。例えば、脱インキ溶液は、Ｒ^１がＣ_１２アルキルである界面活性剤、及びＲ^１がＣ_１４アルキルである界面活性剤の両方を含んでいてもよい。

一実施形態では、Ｒ^２は、Ｃ_１～Ｃ_３アルキルであってもよく、好ましくはＲ^２は、Ｃ_１アルキルであってもよい。一実施形態では、Ｒ^３は、Ｃ_１～Ｃ_３アルキルであってもよく、好ましくはＲ^３は、Ｃ_１アルキルであってもよい。一実施形態では、Ｒ^２及びＲ^３は両方ともＣ_１～Ｃ_３アルキルである。一実施形態では、Ｒ^２及びＲ^３は両方ともＣ_１アルキルである。

一実施形態では、Ｘ^－は、ハロゲン化物（Ｆ^－、Ｃｌ^－、Ｂｒ^－、Ｉ^－）、水酸化物（^－ＯＨ）、及び硫酸塩（ＳＯ_４ ^－）から選択される。一実施形態では、Ｘ^－は、フッ化物（Ｆ^－）、塩化物（Ｃｌ^－）、臭化物（Ｂｒ^－）、及びヨウ化物（Ｉ^－）から選択される。一実施形態では、Ｘ^－は、塩化物である。

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、Ｒ^２及びＲ^３は、Ｃ_１～Ｃ_３アルキルであり、Ｘ^－は、フッ化物（Ｆ^－）、塩化物（Ｃｌ^－）、臭化物（Ｂｒ^－）、及びヨウ化物（Ｉ^－）から選択され、かつ、ｎは、２又は３である。一実施形態では、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれＣ_１アルキル、すなわちメチルであり、Ｘ^－は塩化物（Ｃｌ^－）であり、かつ、ｎは２である。

一実施形態では、界面活性剤は式（ＩＩ）：
（式中、Ｒ^１はＣ_１２～Ｃ_１４アルキルである）
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、脱インキ溶液中に０．０２５質量％から２質量％の量で存在してもよい。界面活性剤（又は界面活性剤の混合物）は、脱インキ溶液中に０．０５質量％から１．５質量％、場合により０．０５質量％から１質量％、０．０５質量％から０．６質量％、０．１質量％から０．５質量％、又は０．１質量％から０．３質量％の量で存在してもよい。界面活性剤（又は界面活性剤の混合物）は、脱インキ溶液中に０．３質量％の量で存在してもよい。

塩基は、任意の無機塩基であってもよい。塩基は、アルカリ土類金属カチオン並びに、水酸化物及び炭酸塩から選択されるアニオンから構成される。塩基は、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＮａＨＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、及びＫＨＣＯ_３から選択してもよい。塩基は、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、及びＫＯＨから選択してもよい。塩基は、ＮａＯＨ又はＫＯＨであってもよい。塩基は、ＮａＯＨ及びＫＯＨの両方であってもよい。塩基は、ＮａＯＨであってもよい。塩基は、ＫＯＨであってもよい。

塩基は、脱インキ溶液中に０．５質量％から１０質量％の量で存在してもよい。塩基は、脱インキ溶液中に１質量％から１０質量％、任意選択により場合によっては２質量％から６質量％の量で存在してもよい。

脱インキ溶液は、１種又は複数のさらなる添加剤を含有していてもよい。添加剤は、助溶剤、アニオン性洗剤ブースター（ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ ｂｏｏｓｔｅｒ）、消泡剤、及びそれらの組み合わせから選択されてもよい。

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ってもよい。アニオン性洗剤ブースターは、プラスチックフィルムから１種又は複数の非インキ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ってよい。

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）、及びそれらの組み合わせから選択されてもよい。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）であってもよい。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フィルムの脱インキのために特に有利であり得る。例えば、プラスチックフィルムがポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）又は存在しているアクリル層を有する場合である。界面活性剤によってプラスチックフィルムの改善された脱インキが促進されるのに加えて、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）又はアクリル層等のコーティングの除去は、その後プラスチックがリサイクルされる場合、より純度の高いポリマー製品をもたらす。

アニオン性洗剤ブースターは、０．１から２質量％の量で存在してもよい。アニオン性洗剤ブースターは、０．２５から１質量％の量で存在してもよい。

消泡剤は、当業者に公知の任意の消泡剤であってもよい。消泡剤は、リン酸トリブチル、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドのコポリマー（例えばＧｅｎａｐｏｌ（登録商標）ＰＦ４０）、アルキルイソノナンアミド（Ｐｒｅｖｏｌ３４７２ Ｎ）、及びポリジメチルシリコーンをベースとする消泡剤から選択されてもよい。消泡剤は、脱インキ溶液の泡立ちを妨げるのに十分な量で、脱インキ溶液中に存在してもよい。したがって、消泡剤は０．０１から１質量％の量で存在してもよい。好ましくは、消泡剤は０．０１から０．０５質量％の量で存在する。

＜プラスチックフィルム＞
プラスチックフィルムの断片は、典型的には、さまざまな種類のプラスチックフィルムの混合物である。

プラスチックフィルムの混合物は、インキ印刷された表面を有する任意のプラスチックフィルムを含んでもよい。

プラスチックフィルムの混合物は、ポリオレフィンプラスチックフィルムを含んでいてもよい。プラスチックフィルムの混合物は、二軸延伸ＰＰ（ＢＯＰＰ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）フィルム、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのいずれか１種又は複数を含んでもよい。

プラスチックフィルムの混合物は、多層フィルムを含んでもよい。

プラスチックフィルムの混合物は、１種より多くのプラスチックフィルムを含んでもよい。プラスチックフィルムの混合物は、異なるポリマーから作製されたプラスチックフィルムを含んでもよい。例えば、プラスチックフィルムの混合物は、所定の量の二軸延伸ＰＰ（ＢＯＰＰ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）フィルム、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）フィルム、及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを含んでもよい。

プラスチックフィルムの混合物は、所定の量のポリエチレンフィルム、及び所定の量の１種又は複数の本明細書に記載の他のプラスチックフィルムを含んでもよい。プラスチックフィルムの混合物は、所定の量のポリプロピレンフィルム、及び所定の量の１種又は複数の本明細書に記載の他のプラスチックフィルムを含んでもよい。プラスチックフィルムの混合物は、所定の量のポリエチレンフィルム、及び所定の量のポリプロピレンフィルムを含んでもよい。

プラスチックフィルムは、コーティング又はラッカーを含んでもよい。フィルムは、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）又は存在するアクリル層を含んでもよい。

プラスチックフィルムの断片のそれぞれは、消費者による使用後に得られる包装用フィルム、すなわちポストコンシューマーフィルムであってもよい。プラスチックフィルムは、ボトルラベル、フィルムの蓋材、シース、袋（パン袋及び買物袋を含む）、小袋、又は他の任意のプラスチックフィルム包装品であってもよい。

プラスチックフィルムの断片は、エネルギー回収施設（ＥＲＦ）又は材料回収施設（ＭＲＦ）から得てもよい。プラスチックフィルムの断片は、ＥＲＦ及び／又はＭＲＦから得られたプラスチックフィルム及び／又は他のポストコンシューマーフィルムを含んでもよい。

プラスチックフィルムの断片は、ポストインダストリアルプラスチックフィルムであってもよい。ポストインダストリアルプラスチックフィルムとは、フィルムの製造後に回収されたもの、すなわち、プラスチックフィルムの消費者による使用（食品への曝露を含む）が行われていないものである。

本発明の方法は、プラスチックフィルムの断片のみに実施することができ、すなわち、工程ａ～ｃにおいて存在する唯一のプラスチック素材がプラスチックフィルムである場合に実施することができる。例えば、本発明の方法は、フィルムボトルラベルが先に取り除かれたボトルが存在しない状態で実施することができる。言い換えれば、本発明の方法は、プラスチックフィルムの脱インキ、及びさらなる基材、例えばプラスチックボトル又は追加のプラスチックフィルム層からのプラスチックフィルムの除去を同時に行うことを除外してもよい。

フィルムはラミネートフィルムでなくてもよい。

フィルムは、２０ミクロンから５００ミクロンの厚さを有してもよい。フィルムは、２０ミクロンから１５０ミクロンの厚さを有してもよい。

プラスチックフィルム上に存在するインキ（１又は複数）は、プラスチックフィルムへの印刷に使用される任意の種類のインキであることができる。インキ（１又は複数）には、フレキソ印刷インキ、ＵＶ安定化インキ、及び食品グレードのプラスチック識別用のデジタルマーキング（ｄｉｇｉ－ｍａｒｋｉｎｇ）等の特殊印刷インキが含まれる。インキは、アクリル系インキ、ペンタエリスリトール系インキ、樹脂酸インキ、ロジン酸インキ、又はそれらの組み合わせであってもよい。インキは、アクリル系インキ、ペンタエリスリトール系インキ、又はそれらの組み合わせであってもよい。インキはアクリル系インキであってもよい。

プラスチックフィルムの各断片は、事前のサイズ変更工程なしに脱インキすることができる。例えば、ボトルラベル、フィルムの蓋材、シース、袋（パン袋及び買物袋を含む）、小袋、又は他の任意のプラスチックフィルム包装品の全体を脱インキ溶液に曝露することができる。

プラスチックフィルムの各断片は、１ｃｍから３０ｃｍ、５ｃｍから２０ｃｍ、又は５ｃｍから１５ｃｍの範囲の長さ及び幅を有してもよい。プラスチックフィルムの各断片は、約１０ｃｍ×１０ｃｍの長さ及び幅を有してもよい。このサイズのプラスチックフィルムは、脱インキ工程（工程ａ）後に容易に選別することができ、同時に脱インキ工程中のインキの除去を最大化することができる。

本発明者らは、各プラスチックフィルムが少なくとも８ｃｍ×８ｃｍの長さ及び幅を有する場合、このことによって脱インキ工程後のプラスチックフィルムの改善された選別をもたらすことも発見した。

各プラスチックフィルムは、脱インキ溶液に曝露される前に、これらの寸法内に収まるように変更されてもよい。したがって、本方法は、プラスチックフィルムが本明細書に記載の範囲内に収まるサイズを有するように加工される工程を含んでもよい。これは、切断及び／又は研削工程であり得る。

本明細書に開示した寸法を有するプラスチックフィルムを使用することにより、本発明の方法は、脱インキされたプラスチックフィルムの断片をさまざまな製品クラスに選別するときに回収されるプラスチックフィルムの量を最大化することができる。本発明の脱インキ工程の改善された効率により、プラスチックフィルムを約２～３ｃｍの寸法に粉砕する従来の方法において可能であるよりも、プラスチックフィルムをより大きくすることができ、プラスチックフィルムの洗浄及び脱インキを最大化することができる。そのような非常に細かく粉砕された素材は、その後選別することができず、そのため、より低い純度のリサイクルプラスチックが得られる。したがって、本発明の方法は、従来の方法よりも最大で３倍多いプラスチックフィルムを回収することができる。

本発明による脱インキされたプラスチックフィルムは、本明細書において定義される任意のプラスチックフィルムであり、ここで、脱インキ工程後にプラスチックフィルム上に存在するインキの量は、脱インキ溶液に曝露される前のプラスチックフィルム上のインキの量よりも少ない。

脱インキプラスチックフィルム上に残存するインキの量は、脱インキ溶液に曝露される前のプラスチックフィルム上に存在するインキの量の７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、又は１０％未満であり得る。インキは、プラスチックフィルムから完全に除去することができ、すなわち、プラスチックフィルムを完全に脱インキすることができる。

プラスチックフィルムの断片を水性脱インキ溶液に曝露する工程、すなわち工程ａ）は、プラスチックフィルムの断片を所定の体積の水性脱インキ溶液中に浸漬する工程を更に含んでもよい。

プラスチックフィルムの断片を水性脱インキ溶液に曝露する工程は、水性脱インキ溶液及びプラスチックフィルムの混合物を形成する工程を含んでもよい。

工程ａ）は、プラスチックフィルム及び脱インキ溶液の混合物を機械的に撹拌する工程を更に含んでいてもよい。

脱インキ溶液及びプラスチックフィルムの混合物を機械的に撹拌すると、プラスチックフィルムの脱インキを増大させることができ、すなわちプラスチックフィルムから除去されるインキの量が増加する。機械的撹拌は、典型的には、脱インキ溶液及びプラスチックフィルムの混合物内の複数のプラスチックフィルム間、又はプラスチックフィルムとやはり混合物内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、ゴムでもプラスチック物品であってもよい。

機械的撹拌は、脱インキ溶液及びプラスチックフィルムの断片の混合物を撹拌することを含んでもよい。例えば、バッチ式回転式混合装置（ｂａｔｃｈ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍｉｘｅｒ）を使用して機械的撹拌を行ってもよい。

脱インキ溶液は、界面活性剤の経済的な使用を維持しながら、フィルムからのインキの除去を最大化するのに十分な時間、プラスチックフィルムと接触させるべきである。

プラスチックフィルムを脱インキ溶液に曝露する工程は、３０分以下、又は２０分以下の時間行われてもよい。好ましくは、プラスチックフィルムを脱インキ溶液に曝露する工程は、１０分以下の時間行われる。

脱インキ水溶液の温度は、プラスチックフィルム上に存在するインキの堅牢度に比例する。例えば、より堅牢なインキは、プラスチックフィルムから除去するために、より高い温度を必要としうる。

水性脱インキ溶液は、３５℃から９０℃の温度、場合により５０℃から９０℃、更に場合により７５℃から９０℃の温度であってもよい。

プラスチックフィルムの脱インキ溶液に対する比は、脱インキ溶液１トン当たりプラスチックフィルム１５から７５０ｋｇであり得る。プラスチックフィルムの脱インキ溶液に対する比は、脱インキ溶液１トン当たりプラスチック基材３０から６０ｋｇであり得る。

プラスチック基材と脱インキ溶液との比は、質量比で２：１から１：２であり得る。

この方法は、食品廃棄物等の混入物質を除去するための最初の洗浄工程を含んでもよい。

脱インキ溶液は、有利には、プラスチックフィルムから食品廃棄物又は他の混入物質を除去することもでき、プラスチックフィルムを追加して又は別々に洗浄する必要性が取り除かれる。

＜脱インキされたプラスチックフィルムの断片を回収する工程＞
脱インキされたプラスチックフィルムの断片を回収する工程は、脱インキされたプラスチックフィルムの断片を所定の体積の脱インキ溶液から取り除く工程を含んでもよい。脱インキされたプラスチックフィルムの断片を回収する工程は、脱インキ溶液を脱インキされたプラスチックフィルムの断片から除去する工程を含んでもよい。脱インキ溶液は、高遠心スピナー（ｈｉｇｈ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｐｉｎｎｅｒ）又は振動ふるいで脱インキされたプラスチックの断片から取り除いてもよい。

＜選別工程＞
脱インキされたプラスチックフィルムの回収された断片は、さまざまな製品クラスへと選別される。脱インキされたプラスチックフィルムの断片は、基材によって選別することができる。基材は、プラスチックフィルムを形成するポリマーによって区別することができる。例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＬＤＰＥ、ＰＥＴは、異なる製品クラスに選別することができる。基材は、基材の色によってさらに区別することができる。例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＬＤＰＥ、ＰＥＴの各製品クラスは、プラスチックフィルム内の顔料によって選別され、各ポリマーの着色製品クラスを作り出すこともできる。

脱インキされたプラスチックフィルムの断片は、工程ａ）で生じた脱インキのレベルに従って選別されてもよい。完全に脱インキされたプラスチックフィルムは、製品クラスに選別することができる。完全に脱インキされたプラスチックフィルムを、完全に脱インキされていないプラスチックフィルムから分離することにより、リサイクルプラスチック素材に視覚的又は物理的な欠陥をもたらす可能性のあるインキを含まず、且つ／又はインキ若しくはその分解生成物に関連する有害生成物を含まない製品クラスが得られる。

これは、本発明の顕著な利点を表す。最初にプラスチックフィルムの断片を水性脱インキ溶液に曝露し、その後、完全に脱インキされていないフィルムを除去することによって脱インキフィルムを選別することにより、得られるリサイクルプラスチックは、脱インキ前にプラスチックフィルムを製品クラスに選別する方法で得られるよりも純度が高くなる。したがって、得られたリサイクルされたプラスチックは、食品包装等、より高品質のプラスチックを必要とする用途、又はインキ混入による視覚効果が不利益となる用途、例えば、透明若しくは白色のプラスチックを必要とする用途、例えば、フラワーラップ若しくはラベルに使用することができる。

脱インキされたプラスチックフィルムの断片は、従来の任意の選別方法を使用して選別することができる。脱インキされたプラスチックフィルムの断片は、加速ベルト、近赤外線（ＮＩＲ）カメラ、及びカラーカメラ、及び圧縮空気排出システムのうちの１つ又は複数を含むシステムを使用して選別することができる。このシステムはまた、プラスチックフィルムの選別を助けるために、フィルム安定化を備えていてもよい。そのようなフィルム安定化は、ベルトと同じ速度でベルトに沿って移動する空気のトンネルに加速ベルトを曝露することによって達成することができる。

脱インキされたプラスチックフィルムの断片は、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、又は完全には脱インキされていない任意の材料のフィルムのうちの１つ又は複数の製品クラスに選別することができる。

＜脱インキ後の工程＞
本方法は、選別工程からの１つ又は複数の製品クラスを分離する工程、及びリサイクルされたプラスチック製品を形成するために、その製品クラスの脱インキされたプラスチックフィルムの断片を独立して押し出す工程を更に含んでもよい。リサイクルされたプラスチック製品はペレットであってもよい。リサイクルされたプラスチック製品を押し出す工程は、製品クラス内の脱インキされたプラスチックフィルムを、プラスチックフィルムを溶融するために十分な温度に加熱する工程、及び溶融したプラスチックフィルムを、ダイを通過させる工程とを含んでいてもよい。

本方法は、押し出し工程から得られた溶融プラスチックフィルム及び／又はプラスチックペレットを脱臭する工程を更に含んでもよい。脱臭する工程は、溶融したプラスチックフィルムを脱気する工程、溶融したプラスチックフィルムを空気流に曝露する工程、溶融したプラスチックフィルムをフィルターに通す工程、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

押出工程及び脱臭工程は、市販のシステム、例えばオーストリアのＥＲＥＭＡ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ社から入手可能なＩＮＴＡＲＥＭＡ（登録商標）ＴＶＥｐｌｕｓ（登録商標）システム及び／又はＲｅＦｒｅｓｈｅｒシステムによって実施することができる。

プラスチックフィルムの断片から除去されたインキは、脱インキ溶液を汚染し、プラスチックフィルムの断片を脱インキするために脱インキ溶液を継続的に又は更に使用することを妨げる可能性がある。したがって、脱インキ溶液を再生するために、脱インキ溶液からインキを除去することができる。

本方法は、脱インキ溶液を再生する工程を更に含んでもよい。脱インキ溶液を再生する工程は、脱インキ溶液の遠心分離及び／又はろ過を含んでもよい。脱インキ溶液のろ過には、キャンドルフィルター、活性炭、珪藻土、又はこれらの任意の組み合わせを通すろ過が含まれ得る。

脱インキ溶液を再生する工程は、プラスチックフィルムの断片を脱インキ溶液に曝露する工程と同時に又は順次行ってもよい。脱インキ溶液を再生する工程が同時に行われる場合、脱インキ溶液の一部は、所定の体積の脱インキ溶液から継続的に除去され、本明細書に記載の遠心分離及び／又はろ過方法にかけることができる。再生された脱インキ溶液、すなわちインキを実質的に含まない脱インキ溶液は、曝露工程において使用する所定の体積の脱インキ溶液に戻すことができる。或いは、脱インキ溶液は、所定時間及び／又は所定量のプラスチックフィルムが脱インキ溶液によって脱インキされた後に、バッチ法で再生してもよい。

第２の側面によれば、本発明は、第１の側面の方法によって得ることができるリサイクルされたプラスチック製品を提供する。リサイクルプラスチック製品は、選別工程から得られた製品クラスに含まれる脱インキされたプラスチックフィルムを溶融して溶融されたプラスチックフィルムを形成し、前記溶融されたプラスチックフィルムを、ダイを通すことによって得ることができる。

発明を実施するための形態は、添付の図面を参照して以下に更に説明される。

図１は、実施例１及び２に記載されている、脱インキされた後であるが、選別前のポストコンシューマープラスチックフィルムの組成を示している。 図２は、実施例３に記載されている投入ストリーム（ｉｎｐｕｔ ｓｔｒｅａｍ）の組成を示している。「ＭＬ＋ＰＰ」は、多層及びポリプロピレンのフィルムを示す。「黒色」は、黒色ＬＤＰＥフィルムを示す。「白色」は、白色ＬＤＰＥフィルムを示す。「透明」は、多層ポリプロピレン及びポリプロピレンの混合物を示す。「着色」は、非白色、非黒色、及び非透明のＬＤＰＥフィルムを示している。

「脱インキ」、「インキの除去」、「インキ除去」という用語は、プラスチックフィルムからのインキの恒久的な分離を指すために、本明細書を通じて交換可能に使用される。

本発明による脱インキ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キの量は、プラスチック基材が脱インキ溶液に曝露される前のプラスチック基材上のインキの量よりも少ない。

脱インキされたプラスチック基材上に残存するインキの量は、脱インキ溶液に曝露される前のプラスチック基材上に存在するインキの量の７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、又は１０％未満であり得る。インキは、プラスチック基材から完全に除去することができ、すなわち、プラスチック基材を完全に脱インキすることができる。

脱インキされたプラスチック上に残存するインキの量は、脱インキを行った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求めることができる。脱インキプラスチック上に残存するインキの量は、揮発性溶剤（アセトン又はＩＰＡ等）を使用してプラスチック基材の表面を取り除くことによって決定することができる。取り除いた後、溶剤及び洗浄された基材の両方を乾燥させ、プラスチック基材の平均質量損失及び回収されたインキの質量によって、除去されたインキの質量が決定される。

本明細書において、「断片」とは、複数のプラスチックフィルムを指す。断片は、異なる種類のプラスチックフィルムの混合物であってもよい。フィルムの種類には、さまざまなポリマー、密度、色、フィルムに印刷されたインキのさまざまな量、又はこれらの特性の任意の組み合わせが含まれ得る。

誤解を避けるため、且つ特に明示的に開示されていない限り（例えば、脱インキされた又は完全に脱インキされたプラスチックフィルムの場合）、プラスチックフィルムとは、その表面の少なくとも一部の上に任意のゼロでない量のインキを含むフィルムである。

「プラスチックフィルムを水性脱インキ溶液に曝露させる」という用語又はその変形は、脱インキ溶液をプラスチックフィルムに接触させることを意味する。

「堅牢なインキ」、「より堅牢なインキ」、又は「堅牢さが小さなインキ」という用語は、プラスチック基材の表面に対するインキの相対的な接着強度を指す。「より堅牢なインキ」は、「堅牢さが小さなインキ」よりもプラスチック基材へのより高い接着力を有する。

本明細書において使用する場合、「アルキル」という用語は、直鎖状又は分枝状の炭化水素鎖を指す。例えば、「Ｃ_１～６アルキル」という用語は、１、２、３、４、５、又は６個の炭素原子を含む直鎖状又は分枝状の炭化水素鎖を指す。

典型的には、「アルキル」という用語は、８から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、アルキル鎖は非置換であるが、特定の状況下で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く。

本明細書において使用する場合、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩とは、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四級アンモニウムカチオン並びにアニオンから構成される塩を指す。本明細書において使用する場合、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウム塩とは、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四級アンモニウムカチオン、並びにアニオンから構成される塩を指してもよく、ここで、３つのアルキル鎖のいずれか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。

本明細書において使用する場合、ポリオレフィンとは、アルケンモノマー単位、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の炭化水素から形成される任意のポリマーを指す。

本明細書において使用する場合、多層フィルムとは、ＰＥ、ＰＰ、ナイロン、ＰＶＤＣ、ＰＥＴ、及びアルミニウムからそれぞれ独立に選択される材料の１つ又は複数の層を含む積層構造体である。

本明細書の説明及び特許請求の範囲を通じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」という語並びにそれらの変形は、「含むが、これらに限定されない」という意味であり、他の部分、付加物、成分、整数、又は工程を除外することを意図するものではない（且つ、除外しない）。本明細書の説明及び特許請求の範囲を通じて、文脈上別段の定めがない限り、単数形は複数形を包含する。特に、（本願の外国語明細書において）不定冠詞が使用されている場合、本明細書は、文脈上別段の定めがない限り、単数だけでなく複数も企図していると理解される。

本発明の特定の態様、実施形態又は実施例に関連して記載された特徴、整数、特性、化合物、化学部分又は基は、それらと両立しない場合を除き、本明細書に記載された他の任意の態様、実施形態又は実施例にも適用可能であると理解される。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）に開示されたすべての特徴、及び／又はこのように開示された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み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせることができる。本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）に開示された特徴の新規なもの、若しくは新規な組み合わせ、又はこのように開示された方法又はプロセスの工程の新規なもの、若しくは新規な組み合わせに及ぶ。

読者の注意は、本出願に関連して本明細書と同時又はそれ以前に出願され、本明細書とともに一般に公開されているすべての論文及び文書に向けられ、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。

（実施例１）
ポストコンシューマープラスチックフィルムの脱インキを、４０ｋｇの材料に対して実施した。この材料の成分は、表１に記載の通りであった。

この材料を細断せずに、以下の条件で洗浄した。

この方法で脱インキを行ったが、材料は反応器内で「球状化」した。したがって、材料を細断して１５０ｍｍのふるいに通し、以下のように同じ条件で再洗浄した。

洗浄したフィルムは、実施例２に記載のように分析し、選別にかけた。

（実施例２）
実施例１の脱インキ過程から得た材料を、選別前に分析した。脱インキ後に得られる材料の組成を、図１に示す。

選別のために入手できる透明フィルムの最大量は、今回、５２．５％（透明ＬＤＰＥが４６．１％、及び透明ＰＰが６．４％）であり、一方、白色フィルムは（投入材料の）１８％を占める。

脱インキの前に選別が行われる従来の方法では、透明な素材だけが選別されることを可能にする。表１から、そのような過程は、材料のわずかに１１．６％が回収されることを可能にしうる（１．８％の「透明－インキ無し－ラベル」及び９．８％の「透明－インキ無し」）ことが計算できる。したがって、実施例１の脱インキ過程は、脱インキが選別工程に続いて実施される従来の方法に比べて、回収のために入手できる生地のままのフィルムの量が約５倍多くなることをもたらす。

投入する材料は、本明細書に記載のＮＩＲ選別機を使用して選別し、分析に供した。選別した素材を分析して、この方法についての全体での選別効率を示した。この選別過程は、ＬＤＰＥからあらゆるものを除去することを目的とし、ＬＤＰＥ製品クラスを生じさせた（ボックス１ネガティブ（Ｂｏｘ １ ｎｅｇａｔｉｖｅ））。

ＬＤＰＥの全回収効率は７３．２％であり、選別された製品クラスの得られた純度は９４％のＬＤＰＥである。

このような試験をさまざまな選別した画分（フラクション）に対して繰り返すことにより、最終的に選別された品質を予測し、次に一次選別機及び再選別機の数を画定することができる。

試験で得られたフィルム純度は、フィルム押出システムの標準的目標仕様を十分に満たすものであった。洗浄されたフィルムから小規模のメルトフローインデックス用のストランドを作製し、これらは平滑で、物理的包含物の気泡はなかった。これらの属性は、良質であることの指標である。

（実施例３：材料回収施設（ＭＲＦ）から得たプラスチックフィルムの脱インキ及びコンパウンディング）
ＭＲＦから約５０ｋｇの汚れたポストコンシューマーフィルムを抽出した。このフィルム上の汚れ及び油脂混入物を試験して（少量の試料を温水洗浄することにより）、試料の約５質量％であることが判明した。

最初の段階は、材料のサイズを小さくすることであった。これは、１６０ｍｍ×１８０ｍｍの長方形のふるいを備えたオープンローター造粒装置を使用して行った。サイズの縮小後、材料の約７０％（質量比）は、１０～３０ｍｍ角の範囲のサイズであった。粒状化した材料を、３％のＮａＯＨ及び０．３％の界面活性剤（Ｐｒａｅｐａｇｅｎ ＨＹ／ヒドロキシエチルラウルジモニウムクロリド（４０質量％溶液）０．３質量％）を含む１０００リットルの水とともに、６０℃においてステンレス鋼製低速回転反応器に投入した。反応器を１０分間回転させた後、空にした。フィルムを振動ふるいによって水から抽出し、次いでフィルムを清浄な水で２回洗浄し（同じ反応器内で）、ＮａＯＨ溶液を洗い流した。次に、熱風を使用してフィルムを水分４％未満まで乾燥させた。フィルム質量の約８～１５％が失われたが、この損失は汚れ、インキ除去、及び他のプロセスロスに起因する。

洗浄後、２ｍのＰｅｌｌｅｎｃ Ｍｉｓｔｒａｌ＋Ｆｉｌｍ選別機を使用してフィルムを選別した。この方法のための原料投入ストリームを図２に示す。

脱インキされたフィルムを選別し、利用可能なフィルムの９０％を、純度９８％の“透明画分”（すなわち脱インキ画分）に抽出した（合計３回の選別動作及び２回の再選別動作を使用）。ワンバッチの最終的な選別の結果を下に示す。

得られたＬＤＰＥフィルムをＬｅｉｓｔｒｉｔｚ社の４０ｍｍ押出機でペレット化した。次いでペレット化したフィルムを使用して、リサイクル材含有率１００％でブロー成形された４５ミクロンのフィルムを製造した。この押出法はろ過なしで実施し、フィルムにはやはり黒点及び他の汚れの種類の混入物はほとんど見られなかった。得られたフィルムを図３に示すが、この方法によって透明なフィルム製品が製造されたことは明らかである。

Claims (20)

1. プラスチックフィルムをリサイクルする方法であって、
   ａ）プラスチックフィルムの断片を、界面活性剤及び塩基を含む水性脱インキ溶液に曝露させて、脱インキされたプラスチックフィルムの断片を生成させるステップ；
   ｂ）脱インキされたプラスチックフィルムの断片を、脱インキ溶液から回収するステップ；及び
   ｃ）脱インキされたプラスチックフィルムを複数の製品クラスに選別するステップ、
   を含む方法。
2. プラスチックフィルムの各断片が、少なくとも８ｃｍ×８ｃｍの長さ及び幅を有する、請求項１に記載の方法。
3. ステップａ）が、プラスチックフィルムの断片を、所定の体積の水性脱インキ溶液に浸漬させて、水性脱インキ溶液及びプラスチックフィルムの断片の混合物を形成する工程を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップａ）が、脱インキ溶液及びプラスチックフィルムの断片の混合物を機械的に撹拌して、脱インキされたプラスチックフィルムの断片を生成させる工程を更に含む、請求項３に記載の方法。
5. ステップａ）が、１０分以下の時間実施される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. ステップｃ）における脱インキされたプラスチックフィルムを選別する工程が、プラスチックフィルムの基材に応じて、脱インキされたプラスチックフィルムを選別する工程を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップｃ）における脱インキされたプラスチックフィルムを選別する工程が、ステップａ）において生じた脱インキのレベルに応じて、脱インキされたプラスチックフィルムを選別する工程を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 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、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 界面活性剤が、式（ＩＩ）：
   （式中、Ｒ^１はＣ_１２～Ｃ_１４アルキルである）
   による構造を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 界面活性剤が、脱インキ溶液中に０．０２５質量％から２質量％の量で存在する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 塩基が、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＮａＨＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、及びＫＨＣＯ_３から選択される無機塩基である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 塩基がＮａＯＨである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 塩基が、脱インキ溶液中に０．５質量％から１０質量％の量で存在する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 脱インキ溶液が、アニオン性洗剤ブースターをさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 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）、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. アニオン性洗剤ブースターが０．１から２質量％の量で存在する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. プラスチックフィルムが、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）のフィルムから選択される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. ステップｃ）からの１つ又は複数の製品クラスを分離するステップ、及び脱インキされたプラスチックフィルムの断片を独立に押し出して、製品クラスが、リサイクルされたプラスチック製品を形成する工程をさらに含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 脱インキされたプラスチックフィルムの断片を押し出す工程が、脱インキされたプラスチックフィルムを、プラスチックフィルムを溶融して、溶融したプラスチックフィルムを形成するために十分な温度に加熱する工程と、溶融したプラスチックフィルムを、ダイを通す工程とを含む、請求項８に記載の方法。
20. 請求項１８又は１９に記載の方法によって得られるリサイクルプラスチック製品。

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