JP2024526562A - ポリマーリサイクレートプロセスおよび製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】限定するものではないが、ポリエチレン及びポリプロピレン、ならびにそれらからの組成物を含むLDPEリサイクレート物を処理するための方法が提供される。LDPEリサイクレートは、加工特性を改善するために減粘分解することができ、および/または廃棄物副産物を除去して加工されたLDPEリサイクレートを生成するために脱揮発性化することができる。処理されたLDPEリサイクレートは、使用前のポリオレフィンと化合され、許容される、またはさらに改善された処理特性を有するブレンド組成物を生成する。そのような消費前ポリオレフィンはまた、そのようなポリマーブレンドの処理特性をさらに調整するために、減粘分解することができる。押出機および/または押出機ゾーンの組み合わせは、LDPEリサイクレートおよび/またはプレコンシューマーポリオレフィンの両方の減粘分解および/または化合のために、同じまたは異なる場所で使用することができる。【選択図】なし
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2021年6月22日に出願された「ポリマーリサイクレートプロセス及び製品」と題された米国仮特許出願第63/213,429号、及び2021年8月30日に出願された「ポリマーリサイクレートプロセス及び製品」と題された米国仮特許出願第63/238,655号の優先権を主張する特許協力条約に基づいて出願され、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、2021年6月22日に出願された「ポリマーリサイクレートプロセス及び製品」と題された米国仮特許出願第63/213,429号、及び2021年8月30日に出願された「ポリマーリサイクレートプロセス及び製品」と題された米国仮特許出願第63/238,655号の優先権を主張する特許協力条約に基づいて出願され、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、単独で、または他のポリオレフィンと組み合わせて、ポリオレフィンリサイクレートの処理特性を改善するための押出プロセスの使用に関する。本発明はさらに、そのようなプロセスによって製造される組成物に関する。
ポリエチレンおよびポリプロピレンを含むポリオレフィンは、食品およびその他の貨物の包装、電子製品、自動車部品、および各種の製造品を含む多くの用途に使用され得る。廃プラスチック材料は、軟質包装体(流延フィルム、ブロー成形フィルム、BOPPフィルム)、硬質包装体、ブロー成形ボトル、射出成形容器からなる都市プラスチック廃棄物の異なるリサイクレートを含む様々なソースから得ることができる。通常、PVC、PET、又はPSなどの他のポリマーからの分離ステップにより、2つの主要なポリオレフィン画分、すなわち、ポリエチレン(特に、HDPE、LDPE、LLDPE)及びポリプロピレン(ホモポリマー、ランダムコポリマー、異相コポリマー)が得られる。
リサイクレートされたポリオレフィンまたはポリオレフィン画分の多成分特性は、元のLDPEの一部がリサイクレートされたポリマーで置換された状態で、製造された物品またはポリオレフィン製剤の機械的および光学的性能が低下する可能性があります。予測不可能な機械的及び/または光学的特性は、限定されないが、溶融指数、高負荷溶融指数、溶融弾性、複合粘度、またはそれらの組み合わせを含む、リサイクレートされたポリオレフィンの1つ以上の特性の変動性に起因し得る。加えて、リサイクレートされたポリオレフィンまたはポリオレフィン画分は、不純物または他の成分による汚染を含有し得る。さらに、リサイクレートされたポリオレフィンまたはポリオレフィン画分の分子量、分子量分布及び/またはコモノマー含有量は、リサイクレートされたポリオレフィンを組み込むことができる元のLDPEの範囲を制限することができる。リサイクレートされたポリオレフィンの使用に対する別の制限は、使用中にこれらのポリマーに吸収された可能性のある揮発性有機化合物由来の不快な臭気の存在であり得る。
本開示は、ポリエチレンの場合、ポリエチレン廃棄物を、主にHDPE、主にMDPE、主にLDPE、主にLLDPEである部分に分離することが望ましい場合がある。本開示は、LDPE部分の場合、リサイクレートされたLDPEを含むポリオレフィン組成物を製造するプロセスを提供し、そのようなポリオレフィン組成物は、特性の有用な組み合わせを有する。そのようなプロセスは、非常に柔軟であり得、一般的に使用される機器および慣れ親しんだ技術を使用して実施して、多種多様な製品を製造することができる。
一般に、本開示は、ポリオレフィンリサイクレート、特に低密度ポリエチレン(「LDPE」)リサイクレートを処理するための方法に関する。そのような処理は、LDPEリサイクレートを、低減された重量平均分子量を有するLDPEリサイクレートに変換するために押出機内で実施することを含む。いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレートはまた、脱揮発条件にさらされて、LDPEリサイクレートを、低減された重量平均分子量及び低減された揮発性有機化合物(「VOC」)含有量を有する減粘分解LDPEリサイクレートに変換する。
減粘分解状態は、熱粘着低減及び/又は過酸化粘着低減を含む。熱粘着低減は、ポリマー鎖の分岐または架橋を超えるポリマー鎖の破断をもたらすのに十分な温度、圧力および機械的せん断を含む。過酸化粘着低減は、押出機内のポリマーメルトに過酸化物を添加した後、過酸化物が熱分解してラジカルを生成し、このラジカルがポリマー鎖と反応して鎖が破壊されることにより発生する可能性がある。いくつかの実施形態では、粘着低減条件は、無酸素または実質的に無酸素で、LDPEの融点よりも少なくとも180℃高い温度で熱粘着低減を行うことを含む。
脱揮発条件は、高温でのVOCの除去を可能にするために、集中的な混合配置及び脱揮発部分を有する押出機の一部によるポリオレフィン中のVOCの減少を含むことができる。脱揮発条件は、押出機へのガスの注入、VOC成分を回収するためのポリマーメルト中のガスの分布、およびガスおよびリサイクレートされたVOC成分の通気および/または真空による抽出によってさらに強化することができる。
いくつかの実施形態では、処理されたLDPEリサイクレートは、押出機から排出される間に製品としてペレットされ得る。他の実施形態では、処理されたLDPEリサイクレートを第2の押出機に供給して、元のLDPEと化合またはブレンドすることができる。さらに他の実施形態では、元のLDPEは、重合装置からのポリオレフィン粉末生成物、ペレットされたポリオレフィン、または第3の押出機の生成物であるポリオレフィンメルトであり得る。このパラグラフの実施形態のいずれかにおいて、元のLDPEは、第2の反応器に添加する前に減粘分解プロセスを受けることができる。
いくつかの実施形態では、元のLDPEは、第3の押出機に供給され、第3の押出機を形成するポリマーメルトは、処理されたLDPEリサイクレートメルトと共に第2の押出機に同時供給される。
いくつかの実施形態では、組成物が、5重量%~90重量%のLDPEリサイクレートと10重量%~95重量%の元のLDPEとを含むポリマーブレンドであり、全重量%がポリマーブレンドの組合せ重量に基づいており、LDPEリサイクレート可能原料と元のLDPEのうちの1つまたは両方が減粘分解されている組成物が提供される。減粘分解は、熱減粘分解及び/又は過酸化減粘分解であってもよい。
前述は、以下の本発明の詳細な説明がよりよく理解できるように、本発明の特徴および技術的利点をかなり広範に概説した。以下、本発明の請求項の主題を構成する本発明の追加の特徴および利点について説明する。開示された概念および特定の実施形態は、本発明の同じ目的を実行するための他の膜構造および/またはプロセスを修正または設計するための基礎として容易に利用できることが当業者には理解されるべきである。当業者はまた、このような均等な構造が、特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱しないことを認識する。本発明の新規な特徴は、その構造および製造方法、並びに他の目的および利点を含むことが、以下の説明からよりよく理解される。
特許請求される主題は、添付の図面と併せて取られる以下の説明を参照することによって理解され得、ここで、同様の参照番号は、同様の要素を識別される。ここで、
図1は、本発明の実施形態による、処理されたLDPEリサイクレートを得るためのプロセスの簡略化されたフロー図である。
図2は、本発明の実施形態による、2つの押出機を使用して処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEとのブレンドを得るプロセスの簡略化されたフロー図である。
図3は、本発明の実施形態による、3つの押出機を使用して処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEとのブレンドを得るプロセスの簡略化されたフロー図である。
図4は、本発明の実施形態による、複合粘度に対するLDPEの減粘分解の効果を示すオーバーレイグラフである。
開示されるプロセス及び組成物は、様々な修正及び代替形態の影響を受けやすいが、図面は、例として本明細書に詳細に記載される特定の実施形態を示す。しかしながら、本明細書における特定の実施形態の説明は、本発明を開示された特定の形態に限定することを意図するものではなく、逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内にあるすべての修正、等価物、及び代替物を網羅することを意図するものであることを理解されたい。
以下の請求項に係る主題の例示的な実施形態が、これから開示される。明確にするために、実際に実施されているいくつかの特徴は、本明細書に記載されていないことがある。そのような実際の実施形態の開発においては、実施によって異なるシステム関連およびビジネス関連の制約に準拠するなど、開発者の特定の目標を達成するために、実施に固有の多くの決定がなされなければならないことが理解されるべきである。さらに、そのような開発作業は、たとえ複雑で時間がかかるものであっても、本開示から利益を得る当業者にとっては通常の作業であることを理解されたい。
ここで使用される語句は、当業者がこれらの語句について理解したのと一致する意味を有するものとして理解され、解釈されるべきである。用語または語句の特別な定義、すなわち、当業者が理解する一般的および慣習的な意味とは異なる定義は、用語または語句を本明細書で一貫して使用することによって暗示されることを意図していない。ある程度、用語または語句は、特別な意味、すなわち、当業者が理解する最も広い意味以外の意味を有することが意図されており、このような特別なまたは明確な定義は、用語または語句の特別なまたは明確な定義を提供するための明細書の定義方法において明確に記述される。本明細書及び付属の請求項で使用する単数形「a(1つの)」、「an(1つの)」、及び「the(その)」は、文脈による別段の明確な定めがない限り、複数の指示対象を含むことに注意しなければならない。
例えば、以下の説明は、本開示で使用されるいくつかの特定の用語の定義の非網羅的なリストを含む(他の用語は、本明細書の別の場所で定義され、または明確にすることができる)。これらの定義は、ここで使用される用語の意味を明確にすることを目的としている。これらの用語は通常の意味と一致する方法で使用されていると考えられている、それでも明確にするためにここで定義を指定する。
定義
「酸化防止剤」は、本明細書で使用される場合、フリーラジカル及び連鎖反応を生成することができる化学反応である酸化を阻害する化合物を意味する。
「酸化防止剤」は、本明細書で使用される場合、フリーラジカル及び連鎖反応を生成することができる化学反応である酸化を阻害する化合物を意味する。
「複合条件」は、本明細書で使用される場合、2つ以上のポリマーと任意に添加剤との密接な混合を提供して実質的に均質なポリマー生成物を生成するために押出機内で実施される温度、圧力、及び剪断力条件を意味する。
本明細書で使用される場合、「脱揮発条件」とは、押出機内のポリマーメルトを、掃気ガスの注入及び引き抜き、熱の添加、物理的混合、真空を通気または適用することによる圧力低減、またはそれらの組み合わせにさらすことを意味する。押出機に実施された脱揮発性条件は、押出機に供給されるポリマーのVOCを所定の割合で、及び/または押出機から出るポリマーのための所定のVOC標的に低減するのに十分である。脱揮発条件は、高温でのVOCの除去を可能にするために、集中的な混合配置及び脱揮発部分を有する押出機の一部によるポリオレフィン中のVOCの減少に向けられる。脱揮発性条件は、押出機にガスを注入し、VOC成分を回収するためにポリマー・メルト中にガスを分配し、ガスおよび回収されたVOC成分を通気または真空によって抽出することによってさらに強化することができる。
「脱揮発性LDPEリサイクレート」は、本明細書で使用される場合、LDPEリサイクレート原料を本明細書に記載される脱揮発性条件に供することによって得られる生成物を意味する。
「押出機」は、「第1の押出機」、「第2の押出機」、および「第3の押出機」の文脈で本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態では、別個の押出装置を意味し、他の実施形態では、単一の押出装置内の別個のセクションを意味する。いくつかの実施形態では、第1の押出機及び第2の押出機は、別個の機械である。いくつかの実施形態では、第1の押出機及び第2の押出機は、単一の機械内の別個のセクションである。いくつかの実施形態では、第2の押出機及び第3の押出機は、別個の機械である。いくつかの実施形態では、第2の押出機及び第3の押出機は、単一の機械内の別個のセクションである。いくつかの実施形態では、第1の押出機、第2の押出機、及び第3の押出機は、別個の機械である。いくつかの実施形態では、第1の押出機、第2の押出機、および第3の押出機は、単一の機械内の別々のセクションである。本明細書で使用される「押出機」は、Farrel連続混合機(FCM(商標)混合機、Farrel Corporation,Ansonia,Conticutから入手可能なFarrrelCorporation,Ansonia,Conticut)を含むが、これらに限定されない、減粘分解条件下、複合条件下、溶融条件下、または脱揮発条件下で1つ以上のポリオレフィンを連続的に処理することができる任意のデバイスまたはデバイスの組み合わせを含む。
「HDPE」は、本明細書で使用される場合、懸濁液、溶液、スラリー、または気相重合プロセスで製造され、0.940g/cm3~0.970g/cm3の範囲の密度を有するエチレンホモポリマー及びエチレンコポリマーを意味する。
「LDPEリサイクレート原料」は、本明細書で使用される場合、収集及び選別後であるが、本明細書に開示されるプロセスに供される前のLDPEリサイクレート物を意味する。
「LDPEリサイクレート」は、本明細書で使用される場合、消費後リサイクレートされた(「PCR」)LDPEおよび/または産業後リサイクレートされた(「PIR」)LDPEを意味する。ポリオレフィンリサイクレートは、消費財としてそのライフサイクルを完了した最終製品から誘導され、さもなければ廃棄物(例えば、ポリエチレンウォーターボトル)として処分されるか、または工業プロセスから廃棄物として生成されるプラスチックスクラップから誘導される。消費後のポリオレフィンには、フレキシブルパッケージング(キャストフィルム、ブローフィルム、BOPPフィルム)、リジッドパッケージング、ブローモールドボトル、射出成形容器など、商業および住宅リサイクレートプログラムで収集されたポリオレフィンが含まれます。通常、PVC、PET、又はPSなどの他のポリマーからの分離ステップにより、2つの主要なポリオレフィン画分、すなわち、ポリエチレン(特に、HDPE、LDPE、LLDPE)及びポリプロピレン(ホモポリマー、ランダムコポリマー、異相コポリマー)が得られる。ポリエチレンリサイクレートをさらに分離して、LDPEを主成分として有する部分を回収することができる。異なるポリマーからの汚染に加えて、LDPEリサイクレート物は、PMMA、PC、木材、紙、繊維、セルロース、食品、および他の有機廃棄物などの他の不純物を頻繁に含み、その多くは、典型的な処理の前後にLDPEリサイクレート物に不快な臭いを引き起こします。
「LDPE」は、本明細書で使用される場合、高圧フリーラジカル重合で製造され、0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有するエチレンホモポリマー及びエチレンコポリマーを意味する。
「LLDPE」は、本明細書で使用する場合、懸濁液、溶液、スラリー、または気相重合プロセスで製造され、0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有するエチレンコポリマーを意味する。
「MDPE」は、本明細書で使用する場合、懸濁液、溶液、スラリー、または気相重合プロセスで製造され、0.925g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有するエチレンコポリマーを意味する。
「溶融条件」は、本明細書で使用する場合、単独で、または互いに組み合わせて、ポリマーペレットまたは粉末の供給からポリマー・メルトを生成するために必要な温度、圧力、およびせん断力条件を意味する。
本明細書で使用される「処理されたLDPEリサイクレート」とは、本明細書に記載されるように、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供することによって得られる生成物を意味する。
「元のLDPE」は、本明細書で使用する場合、事前消費ポリオレフィンである。事前消費ポリオレフィンは、重合装置に供給される石油化学原料から直接的または間接的に得られるポリオレフィン製品である。事前消費ポリオレフィンは、限定されないが、押出、ペレット、減粘分解、及び/または製品が最終使用消費者に到達する前に完了した他の処理などの重合後プロセスに供することができる。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、単一の加熱履歴を有する。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、2つ以上の加熱履歴を有する。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、添加剤を含まない。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、添加剤を含む。
「減粘分解条件」は、本明細書で使用される場合、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解を意味する。熱減粘分解には、ポリマー鎖の切断を生じさせるのに十分な温度、圧力、及び/または機械的せん断が含まれ、ポリマー鎖の分岐または架橋が優勢である。過酸化減粘分解は、押出機でポリマー・メルトに添加された過酸化物に続いて過酸化物が熱分解してフリーラジカルを形成したときに発生し、これはポリマー鎖と反応して鎖切断をもたらす。本明細書で使用される場合、減粘分解されたポリマーは、より低い数平均及び重量平均分子量、より狭い分子量分布、より高い溶融指数、及びより高い高負荷溶融指数を有するであろう。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は、酸素の非存在下または実質的に非存在下で、300℃以上、または320℃~400℃の範囲の温度での熱減粘分解からなる。
「減粘分解」とは、本明細書で使用する場合、ポリマーを熱的及び/または化学的に処理して、そのように処理されたLDPEのMn、Mw、及びMWD(Mw/Mn)の減少、ならびに溶融指数I2(ASTM D-1238、2.16kg@190℃)及び高負荷溶融指数I21(ASTM D-1238、21.6kg@190℃)の増加を生じることを意味する。高温を適用すること及び/またはポリオレフィン系材料に過酸化物などのラジカル源を添加することは、ポリマー鎖の分解及びポリマーの平均分子量の減少をもたらす。並行して、分子量分布は狭くなる。ポリマーの特性を修飾するためのそのような方法を意図的に実施する場合、これらの慣行は一般に「減粘分解」と呼ばれる。
本明細書で使用する「減粘分解LDPEリサイクレート」とは、LDPEリサイクレート原料を本明細書で説明する減粘分解条件下に置くことによって得られる製品を意味する。
LDPEリサイクレート原料の処理
図1において、フロー図100は、減粘分解ゾーン115とオプションの脱揮発ゾーン120とを有する減粘分解押出機110を含む。LDPEリサイクレート原料125は、押出機の入口端に近接して減粘分解押出機110に添加される。LDPEリサイクレート物は、減粘分解押出機110のバレル内の1つ以上の回転スクリュードライブによって押出機110を通して引き出される。減粘分解押出機110の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離される。各ゾーンは、圧力、温度、および/またはせん断力を含むがこれらに限定されない予め選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュードライブ上の指定されたピッチ、ガス130、135の注入のための入口、ガス140の引き抜きのための通気口または真空接続、熱の追加または引き抜きのための手段、過酸化物145の注入のための入口、および添加剤の注入のための入口のうちの1つ以上を有することができる。
図1において、フロー図100は、減粘分解ゾーン115とオプションの脱揮発ゾーン120とを有する減粘分解押出機110を含む。LDPEリサイクレート原料125は、押出機の入口端に近接して減粘分解押出機110に添加される。LDPEリサイクレート物は、減粘分解押出機110のバレル内の1つ以上の回転スクリュードライブによって押出機110を通して引き出される。減粘分解押出機110の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離される。各ゾーンは、圧力、温度、および/またはせん断力を含むがこれらに限定されない予め選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュードライブ上の指定されたピッチ、ガス130、135の注入のための入口、ガス140の引き抜きのための通気口または真空接続、熱の追加または引き抜きのための手段、過酸化物145の注入のための入口、および添加剤の注入のための入口のうちの1つ以上を有することができる。
図1は、減粘分解ゾーン115及び任意選択の脱揮発ゾーン120を有する実施形態を示す。他の実施形態は、脱揮発ゾーンなしで単独で減粘分解ゾーン115を有することができる。減粘分解押出機110内のプロセス条件は、スクリュー駆動の回転速度によってさらに制御することができる。処理されたLDPEリサイクレート150は、さらなる処理またはペレット化のために、減粘分解押出機110の排出に近接して引き抜かれる。
LDPEリサイクレート原料
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α-オレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物に由来する。LDPEリターナブル原料は、消費後リサイクレートされたポリオレフィン及び/又は工業後リサイクレートされたポリオレフィンの一部として誘導することができ、これは主にLDPEリターナブルからなり、ここで「主要」とは、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以下、又は95重量%以上、LDPEリサイクレート原料の総重量に基づく。
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α-オレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物に由来する。LDPEリターナブル原料は、消費後リサイクレートされたポリオレフィン及び/又は工業後リサイクレートされたポリオレフィンの一部として誘導することができ、これは主にLDPEリターナブルからなり、ここで「主要」とは、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以下、又は95重量%以上、LDPEリサイクレート原料の総重量に基づく。
そのようなエチレンホモポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
そのようなエチレン及びC3~C12α-オレフィンのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。かかるC3~C12α-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデカン、及びこれらの異性体などの置換または非置換C3~C12αオレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
このようなエチレンと、極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上とのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。このような極性基を含むα-モノオレフィンとしては、限定されるものではないが、メタクリル酸、エステル、ニトリル及びアミド、例えばアクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸エステルシクロヘキシル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド又はこれらの混合物が挙げられる。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
上記のようにLDPEに由来するLDPEリサイクレート原料は、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度、
ii)5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の溶融指数(2.16kg、190℃)、
iii)4.0以上、8.0以上、または15以上、及び/または35未満、30未満、または25未満の分子量分布(Mw/Mn)、
iv)85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、および/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の重量平均分子量、および
v)1.0以上、1.4以上、または2.0以上の溶融弾性(「ER」)。
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度、
ii)5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の溶融指数(2.16kg、190℃)、
iii)4.0以上、8.0以上、または15以上、及び/または35未満、30未満、または25未満の分子量分布(Mw/Mn)、
iv)85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、および/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の重量平均分子量、および
v)1.0以上、1.4以上、または2.0以上の溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、前述の特性に加えて、LDPEリサイクレート原料は、以下のうちの1つ以上を有することによってさらに特徴付けることができる:
vi)第1のVOC含有量、
vii)第1の高荷重溶融指数(I21、21.6kg、190℃)、
viii)第1の溶融指数比(MIR、I21/I2)、
ix)0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分枝パラメータ(g’)、
x)第1の全多分散比(PDR)、
xi)第1の複合粘度比(
)、および
xii)第1の固有粘度。
vi)第1のVOC含有量、
vii)第1の高荷重溶融指数(I21、21.6kg、190℃)、
viii)第1の溶融指数比(MIR、I21/I2)、
ix)0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分枝パラメータ(g’)、
x)第1の全多分散比(PDR)、
xi)第1の複合粘度比(
xii)第1の固有粘度。
減粘分解押出機
LDPEリサイクレート原料は、第1の押出機に供給され、減粘分解条件および任意に脱揮発条件に供される。
LDPEリサイクレート原料は、第1の押出機に供給され、減粘分解条件および任意に脱揮発条件に供される。
-減粘分解
減粘分解条件は、第1の押出機の減粘分解ゾーンに実施され、LDPEに合わせて調整される。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解を意味する。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は熱減粘分解からなり、減粘分解ゾーンの温度は300℃以上であり、鎖切断反応は長鎖分岐及び/または架橋反応を上回ると考えられる。いくつかの実施形態では、減粘分解ゾーンの温度は、320℃~500℃、340℃~480℃、または360℃~460℃の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、第1の押出機排出での計装は、レオロジー(I2、I21、粘度、溶融弾性、複合粘度比など)を直接的または間接的に監視して、減粘分解を測定し、制御を補助する。酸化防止剤の添加が減粘分解と併せて使用されるいくつかの実施形態では、酸化防止剤の添加点は、減粘分解反応の実質的な部分が行われた後、第1の押出機上の位置にある。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は、酸素の非存在または実質的に非存在下での熱減粘分解からなり、酸素の実質的な非存在は、押出機内のポリマーの総重量に基づいて、1.0重量%以下、0.10重量%以下、または0.01重量%以下を意味する。いくつかの実施形態では、減粘分解押出機は、1つ以上の溶融フィルタを備える。
減粘分解条件は、第1の押出機の減粘分解ゾーンに実施され、LDPEに合わせて調整される。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解を意味する。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は熱減粘分解からなり、減粘分解ゾーンの温度は300℃以上であり、鎖切断反応は長鎖分岐及び/または架橋反応を上回ると考えられる。いくつかの実施形態では、減粘分解ゾーンの温度は、320℃~500℃、340℃~480℃、または360℃~460℃の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、第1の押出機排出での計装は、レオロジー(I2、I21、粘度、溶融弾性、複合粘度比など)を直接的または間接的に監視して、減粘分解を測定し、制御を補助する。酸化防止剤の添加が減粘分解と併せて使用されるいくつかの実施形態では、酸化防止剤の添加点は、減粘分解反応の実質的な部分が行われた後、第1の押出機上の位置にある。いくつかの実施形態では、減粘分解条件は、酸素の非存在または実質的に非存在下での熱減粘分解からなり、酸素の実質的な非存在は、押出機内のポリマーの総重量に基づいて、1.0重量%以下、0.10重量%以下、または0.01重量%以下を意味する。いくつかの実施形態では、減粘分解押出機は、1つ以上の溶融フィルタを備える。
-脱揮発性化
脱揮発分条件は、第1押出機にオプションで実施され、高温でVOCを減少できるように、密な混合配置と脱揮発分部分を有する押出機の一部によってLDPEリサイクレート原料中のVOCを低減する。脱揮発条件は、限定されないが、窒素、二酸化炭素、水、またはそれらの組み合わせなどの掃気ガスを押出機に注入すること、VOC成分を掃気するためにポリマー・メルト中のガスを分配すること、およびガスおよび掃気されたVOC成分を通気および/または真空によって抽出することによってさらに強化することができる。
脱揮発分条件は、第1押出機にオプションで実施され、高温でVOCを減少できるように、密な混合配置と脱揮発分部分を有する押出機の一部によってLDPEリサイクレート原料中のVOCを低減する。脱揮発条件は、限定されないが、窒素、二酸化炭素、水、またはそれらの組み合わせなどの掃気ガスを押出機に注入すること、VOC成分を掃気するためにポリマー・メルト中のガスを分配すること、およびガスおよび掃気されたVOC成分を通気および/または真空によって抽出することによってさらに強化することができる。
処理されたLDPEリサイクレート
処理されたLDPEリサイクレートは、減粘分解押出機の排出から引き出され、「処理された」とは、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供したことを意味する。処理されたLDPEリサイクレートは、上述のように、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)密度であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記密度に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記密度の前記比率が1.0以上である、前記密度と、
ii)溶融指数であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記溶融指数との前記比が5.0以上である、前記溶融指数と、
iii)分子量分布であって、LDPEリサイクレート原料の分子量分布に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの分子量分布の比率が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、前記分子量分布と、
iv)重量平均分子量(「Mw2」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記重量平均分子量と前記LDPEリサイクレート原料の前記重量平均分子量との比が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、前記重量平均分子量(「Mw2」)と、
v)溶融弾性(「ER」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記ERと前記LDPEリサイクレート原料の前記ERとの比率が、0.30~0.90の範囲内である、前記溶融弾性(「ER」)。
処理されたLDPEリサイクレートは、減粘分解押出機の排出から引き出され、「処理された」とは、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供したことを意味する。処理されたLDPEリサイクレートは、上述のように、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)密度であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記密度に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記密度の前記比率が1.0以上である、前記密度と、
ii)溶融指数であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記溶融指数との前記比が5.0以上である、前記溶融指数と、
iii)分子量分布であって、LDPEリサイクレート原料の分子量分布に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの分子量分布の比率が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、前記分子量分布と、
iv)重量平均分子量(「Mw2」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記重量平均分子量と前記LDPEリサイクレート原料の前記重量平均分子量との比が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、前記重量平均分子量(「Mw2」)と、
v)溶融弾性(「ER」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記ERと前記LDPEリサイクレート原料の前記ERとの比率が、0.30~0.90の範囲内である、前記溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、前述の特性に加えて、処理されたLDPEリサイクレートは、以下のうちの1つ以上を有することによってさらに特徴付けることができる:
vi)VOC含有量であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記VOC含有量と前記LDPEリサイクレート原料の前記VOC含有量との前記比が、それぞれ単独で、または0.1以上の下限と組み合わせて、0.9、0.8、0.7、0.6、または0.5以下である、前記VOC含有量と、
vii)高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記高負荷溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記高負荷溶融指数との比が2.0以上である、前記高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)溶融指数比(MIR、I21/I2)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記MIRと前記LDPEリサイクレート原料の前記MIRに対するが、0.50~0.75の範囲内である、前記溶融指数比(MIR、I21/I2)と、
ix)長鎖分岐パラメータ(g’)であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記g’に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記g’の比率が1.0以上である、前記長鎖分岐パラメータ(g’)と、
x)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
xi)複合粘度比(
)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記複合粘度比と前記LDPEリサイクレート原料の前記複合粘度比との前記複合粘度比との前記比が、0.4以下であり、かつ/または前記第2の複合粘度が、12以下であり、
0.1rad/secにおける前記複合粘度であり、
かつ100rad/secにおける前記複合粘度である、前記複合粘度比(
)と、
xii)固有粘度[η]であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記固有粘度と前記LDPEリサイクレート原料の前記固有粘度との前記比が0.85以下である、前記固有粘度[η]。
vi)VOC含有量であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記VOC含有量と前記LDPEリサイクレート原料の前記VOC含有量との前記比が、それぞれ単独で、または0.1以上の下限と組み合わせて、0.9、0.8、0.7、0.6、または0.5以下である、前記VOC含有量と、
vii)高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記高負荷溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記高負荷溶融指数との比が2.0以上である、前記高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)溶融指数比(MIR、I21/I2)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記MIRと前記LDPEリサイクレート原料の前記MIRに対するが、0.50~0.75の範囲内である、前記溶融指数比(MIR、I21/I2)と、
ix)長鎖分岐パラメータ(g’)であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記g’に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記g’の比率が1.0以上である、前記長鎖分岐パラメータ(g’)と、
x)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
xi)複合粘度比(
xii)固有粘度[η]であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記固有粘度と前記LDPEリサイクレート原料の前記固有粘度との前記比が0.85以下である、前記固有粘度[η]。
処理されたLDPEリサイクレートとポリオレフィンブレンド成分のブレンド-2つの押出機
図2を参照すると、フロー図200は、減粘分解押出機210及び化合押出機255を含む。図2に示す本発明の実施形態は、減粘分解ゾーン215と脱揮発ゾーン220とを有する減粘分解押出機210を含む。LDPEリサイクレート原料225は、押出機の入口端に近接して減粘分解押出機210に添加される。LDPEリサイクレート原料225は、減粘分解押出機210のバレル内の1つ以上の回転スクリュー駆動によって減粘分解押出機210を通して引き出される。減粘分解押出機210の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離される。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない予め選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュー駆動上の指定されたねじ山ピッチ、ガス230、235の注入用の入口、ガス240の引き出し用の通気口または真空接続、熱の追加または引き出し用の手段、過酸化物245の注入用の入口、および添加剤の注入用の入口のうちの1つ以上を有することができる。
図2を参照すると、フロー図200は、減粘分解押出機210及び化合押出機255を含む。図2に示す本発明の実施形態は、減粘分解ゾーン215と脱揮発ゾーン220とを有する減粘分解押出機210を含む。LDPEリサイクレート原料225は、押出機の入口端に近接して減粘分解押出機210に添加される。LDPEリサイクレート原料225は、減粘分解押出機210のバレル内の1つ以上の回転スクリュー駆動によって減粘分解押出機210を通して引き出される。減粘分解押出機210の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離される。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない予め選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュー駆動上の指定されたねじ山ピッチ、ガス230、235の注入用の入口、ガス240の引き出し用の通気口または真空接続、熱の追加または引き出し用の手段、過酸化物245の注入用の入口、および添加剤の注入用の入口のうちの1つ以上を有することができる。
図2は、減粘分解ゾーン215及び脱揮発ゾーン220の両方を有する実施形態を示す。他の実施形態は、他のものなしで独立して、可減粘分解ゾーン215または脱揮発ゾーン220のいずれかを有することができる。減粘分解押出機210内のプロセス条件は、スクリュー駆動の回転速度によってさらに制御することができる。処理されたLDPEリサイクレート250は、さらなる処理のために、減粘分解押出機210の排出に近接して引き出される。
図2の実施形態は、複合領域260を有する第2押出機255を含む。処理されたLDPEリサイクレート250を第1のブレンド成分としてポリオレフィンブレンド成分252とともに押出機入口端に近い複合押出機255に添加し、複合条件を受ける。ポリオレフィンブレンド成分252は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。LDPEリサイクレート250及びポリオレフィンブレンド成分252の混合物は、押出機255のバレル内の1つ以上の回転スクリュー駆動によって化合押出機255を通して引き出される。押出機の入口端に近接する1つ以上の追加の入口は、酸化防止剤265及び/または他の構成要素270の添加を提供する。複合押出機255の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離することができる。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない事前に選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュー駆動上の指定されたねじ山ピッチ、熱の追加または引き抜きのための手段、添加剤の注入のための入口、およびガス275の引き抜きのための通気口または真空接続のうちの1つ以上を有することができる。処理後のLDPEリサイクレート250とポリオレフィンブレンド成分252とのブレンド280は、複合押出機255の出口付近で取り出され、さらなる処理またはペレット化のために使用される。
いくつかの実施形態では、ポリオレフィンブレンド成分は、重合装置からのポリオレフィン粉末製品、ペレット化ポリオレフィンまたはポリオレフィンメルトであってよく、第3押出機から取り出された製品である。これらの実施形態のいくつかでは、重合装置は、重合反応器内に2つ、3つ、またはそれ以上の重合反応器及び/または2つ、3つ、またはそれ以上の重合ゾーンを含む。より具体的な重合装置の実施形態としては、限定するものではないが、直列の2つまたは3つの気相流動層反応器、直列の2つまたは3つのスラリー相反応器、およびマルチゾーン循環反応器と直列の気相流動層反応器が挙げられる。
いくつかの実施形態では、それ自体が2つ以上のポリマーを含むことができるポリオレフィンブレンド成分の量は、対数混合規則に基づいて決定され、ブレンド成分は以下の式を満たす:
ここで、
MFRは、I2、I21、または他の選択された溶融指数であり、
MFRブレンドは、最終ブレンド生成物の目標MFRであり、
nは、ブレンド内の成分の数であり、
iは、n成分ブレンドのi番目の成分である。
MFRは、I2、I21、または他の選択された溶融指数であり、
MFRブレンドは、最終ブレンド生成物の目標MFRであり、
nは、ブレンド内の成分の数であり、
iは、n成分ブレンドのi番目の成分である。
ブレンド成分
第1のブレンド成分は、減粘分解押出機から製造された処理されたLDPEリサイクレートである。第2のブレンド成分は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。処理されたLDPEリサイクレートが別の処理されたLDPEリサイクレートとブレンドされるとき、第1のLDPEリサイクレートは、それを第2の処理されたLDPEリサイクレートと区別する少なくとも1つのパラメータを有する。
第1のブレンド成分は、減粘分解押出機から製造された処理されたLDPEリサイクレートである。第2のブレンド成分は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。処理されたLDPEリサイクレートが別の処理されたLDPEリサイクレートとブレンドされるとき、第1のLDPEリサイクレートは、それを第2の処理されたLDPEリサイクレートと区別する少なくとも1つのパラメータを有する。
元のLDPE
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位のコポリマー、及びC3~C12α-オレフィンのうちの1つ以上に由来する単位、エチレンに由来する単位のコポリマー、及び極性基を含むαモノオレフィンのうちの1つ以上に由来する単位、またはそれらの混合物から選択される。
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位のコポリマー、及びC3~C12α-オレフィンのうちの1つ以上に由来する単位、エチレンに由来する単位のコポリマー、及び極性基を含むαモノオレフィンのうちの1つ以上に由来する単位、またはそれらの混合物から選択される。
そのようなエチレンホモポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
そのようなエチレン及びC3~C12α-オレフィンのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。かかるC3~C12α-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデカン、及びこれらの異性体などの置換または非置換C3~C12αオレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
エチレンと極性基を含む1種以上のα-モノオレフィンとのこのような共重合体は、高圧ラジカル重合中に製造することができ、例えば、1つ以上の管反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせ中で製造することができる。極性基を含むかかるαモノオレフィンとしては、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド、またはこれらの混合物などのメタクリル酸、エステル、ニトリル、及びアミドが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
元のLDPEは、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度、
ii)1.0g/10分~100g/10分、2.0g/10分~80g/10分、または3.0g/10分~50g/10分の範囲の溶融指数(2.16kg、190℃)、
iii)15を超える分子量分布(Mw/Mn)、
iv)250,000ダルトン以下、200,000ダルトン以下、150,000ダルトン以下、または100,000ダルトン以下の重量平均分子量。
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度、
ii)1.0g/10分~100g/10分、2.0g/10分~80g/10分、または3.0g/10分~50g/10分の範囲の溶融指数(2.16kg、190℃)、
iii)15を超える分子量分布(Mw/Mn)、
iv)250,000ダルトン以下、200,000ダルトン以下、150,000ダルトン以下、または100,000ダルトン以下の重量平均分子量。
LDPEリサイクレート原料
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α -オレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物に由来する。LDPEリターナブル原料は、消費後リサイクレートポリオレフィン及び/又は工業後リサイクレートポリオレフィンの一部として誘導することができ、これは主にLDPEリターナブルからなり、ここで「主要」とは、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以下、又は95重量%以上、LDPEリサイクレート原料の総重量に基づく。
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α -オレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物に由来する。LDPEリターナブル原料は、消費後リサイクレートポリオレフィン及び/又は工業後リサイクレートポリオレフィンの一部として誘導することができ、これは主にLDPEリターナブルからなり、ここで「主要」とは、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以下、又は95重量%以上、LDPEリサイクレート原料の総重量に基づく。
そのようなエチレンホモポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
そのようなエチレン及びC3~C12α-オレフィンのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。かかるC3~C12α-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデカン、及びこれらの異性体などの置換または非置換C3~C12αオレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
このようなエチレンと、極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上とのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。極性基を含むかかるαモノオレフィンとしては、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド、またはこれらの混合物などのメタクリル酸、エステル、ニトリル、及びアミドが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
上記のようにLDPEに由来するLDPEリサイクレート原料は、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度と、
ii)5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の溶融指数(2.16kg、190℃)と、
iii)4.0より大きい、8.0より大きい、または15より大きい、および/または35より小さい、30より小さい、または25より小さい分子量分布(Mw/Mn)と、
iv)85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、および/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の重量平均分子量、および
v)1.0以上、1.4以上、または2.0以上の溶融弾性(「ER」)。
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度と、
ii)5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の溶融指数(2.16kg、190℃)と、
iii)4.0より大きい、8.0より大きい、または15より大きい、および/または35より小さい、30より小さい、または25より小さい分子量分布(Mw/Mn)と、
iv)85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、および/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の重量平均分子量、および
v)1.0以上、1.4以上、または2.0以上の溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、前述の特性に加えて、LDPEリサイクレート原料は、以下のうちの1つ以上を有することによってさらに特徴付けることができる:
vi)第1のVOC含有量、
vii)第1の高荷重溶融指数(I21、21.6kg、190℃、
viii)第1の溶融指数比(MIR、I21/I2)、
ix)0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分枝パラメータ(g’)、
x)第1の全多分散比(PDR)、
xi)第1の複合粘度比(
)、
xii)第1の固有粘度。
vi)第1のVOC含有量、
vii)第1の高荷重溶融指数(I21、21.6kg、190℃、
viii)第1の溶融指数比(MIR、I21/I2)、
ix)0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分枝パラメータ(g’)、
x)第1の全多分散比(PDR)、
xi)第1の複合粘度比(
xii)第1の固有粘度。
処理されたLDPEリサイクレート
処理されたLDPEリサイクレートは、減粘分解押出機の排出から引き出され、「処理された」とは、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供したことを意味する。処理されたLDPEリサイクレートは、上述のように、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)密度であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記密度に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記密度の前記比率が1.0以上である、前記密度と、
ii)溶融指数であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記溶融指数との前記比が5.0以上である、溶融指数と、
iii)LDPEリサイクレート原料の分子量分布に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの分子量分布の比率が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、分子量分布と、
iv)重量平均分子量(「Mw2」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記重量平均分子量と前記LDPEリサイクレート原料の前記重量平均分子量との比が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、前記重量平均分子量(「Mw2」)と、
v)溶融弾性(「ER」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記ERと前記LDPEリサイクレート原料の前記ERとの比率が、0.30~0.90の範囲内である、前記溶融弾性(「ER」)。
処理されたLDPEリサイクレートは、減粘分解押出機の排出から引き出され、「処理された」とは、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供したことを意味する。処理されたLDPEリサイクレートは、上述のように、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)密度であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記密度に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記密度の前記比率が1.0以上である、前記密度と、
ii)溶融指数であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記溶融指数との前記比が5.0以上である、溶融指数と、
iii)LDPEリサイクレート原料の分子量分布に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの分子量分布の比率が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、分子量分布と、
iv)重量平均分子量(「Mw2」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記重量平均分子量と前記LDPEリサイクレート原料の前記重量平均分子量との比が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、前記重量平均分子量(「Mw2」)と、
v)溶融弾性(「ER」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記ERと前記LDPEリサイクレート原料の前記ERとの比率が、0.30~0.90の範囲内である、前記溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、前述の特性に加えて、処理されたLDPEリサイクレートは、以下のうちの1つ以上を有することによってさらに特徴付けることができる:
vi)VOC含有量であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記VOC含有量と前記LDPEリサイクレート原料の前記VOC含有量との前記比が、それぞれ単独で、0.9、0.8、0.7、0.6または0.5以下、または0.1以上の下限と組み合わされている、前記VOC含有量と、
vii)高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記高負荷溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記高負荷溶融指数との比が2.0以上である、前記高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)溶融指数比(MIR、I21/I2)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記LDPEリサイクレート原料の前記MIRに対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記MIRが、0.50~0.75の範囲内である、前記溶融指数比(MIR、I21/I2)と、
ix)長鎖分岐パラメータ(g’)であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記g’に対する前記処理されたLDPEリサイクレート物の前記g’の比率が1.0以上である、前記長鎖分岐パラメータ(g’)と、
x)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
xi)複合粘度比(
)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記複合粘度比と前記LDPEリサイクレート原料の前記複合粘度比との前記複合粘度比との前記比が、0.4以下であり、かつ/または前記第2の複合粘度が、12以下であり、
0.1rad/secにおける前記複合粘度であり、
かつ100rad/secにおける前記複合粘度である、前記複合粘度比(
)と、
xii)固有粘度[η]であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記固有粘度と前記LDPEリサイクレート原料の前記固有粘度との前記比が0.85以下である、前記固有粘度[η]。
vi)VOC含有量であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記VOC含有量と前記LDPEリサイクレート原料の前記VOC含有量との前記比が、それぞれ単独で、0.9、0.8、0.7、0.6または0.5以下、または0.1以上の下限と組み合わされている、前記VOC含有量と、
vii)高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記高負荷溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記高負荷溶融指数との比が2.0以上である、前記高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)溶融指数比(MIR、I21/I2)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記LDPEリサイクレート原料の前記MIRに対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記MIRが、0.50~0.75の範囲内である、前記溶融指数比(MIR、I21/I2)と、
ix)長鎖分岐パラメータ(g’)であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記g’に対する前記処理されたLDPEリサイクレート物の前記g’の比率が1.0以上である、前記長鎖分岐パラメータ(g’)と、
x)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
xi)複合粘度比(
xii)固有粘度[η]であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記固有粘度と前記LDPEリサイクレート原料の前記固有粘度との前記比が0.85以下である、前記固有粘度[η]。
化合押出機
処理されたLDPEリサイクレート及びポリオレフィンブレンド成分を第2の押出機または混合機に供給し、ブレンドを化合条件に供する。化合条件は、第2の押出機または混合機の化合ゾーンで実施され、特定のポリオレフィンおよび任意に添加剤の混合物に合わせて調整される。温度、圧力、およびせん断力の条件は、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPE、および任意選択で添加剤の密接な混合を提供して、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEの実質的に均質なポリマーブレンドを生成するのに十分な第2の押出機または混合機に実施される。いくつかの実施形態では、化合条件は、化合ゾーン内の温度が300℃以下、250℃以下、または200℃以下を含む。いくつかの実施形態では、化合ゾーンの温度は、125℃~195℃、130℃~180℃、または135℃~165℃の範囲であり得る。
処理されたLDPEリサイクレート及びポリオレフィンブレンド成分を第2の押出機または混合機に供給し、ブレンドを化合条件に供する。化合条件は、第2の押出機または混合機の化合ゾーンで実施され、特定のポリオレフィンおよび任意に添加剤の混合物に合わせて調整される。温度、圧力、およびせん断力の条件は、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPE、および任意選択で添加剤の密接な混合を提供して、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEの実質的に均質なポリマーブレンドを生成するのに十分な第2の押出機または混合機に実施される。いくつかの実施形態では、化合条件は、化合ゾーン内の温度が300℃以下、250℃以下、または200℃以下を含む。いくつかの実施形態では、化合ゾーンの温度は、125℃~195℃、130℃~180℃、または135℃~165℃の範囲であり得る。
処理されたLDPEリサイクレートとポリオレフィンブレンド成分のブレンド
いくつかの実施形態では、ブレンドは、それぞれ5重量%~90重量%、10重量%~80重量%、15重量%~70重量%、20重量%~60重量%、または25重量%~50重量%の処理LDPEリサイクレート、及び10重量%~95重量%、20重量%~90重量%、30重量%~85重量%、40重量%~80重量%、または50重量%~75重量%のポリオレフィンブレンド成分を含み、すべての重量パーセンテージは、ポリマーブレンドの組み合わせた重量に基づく。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、減粘分解される。元のLDPEのそのような減粘分解は、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解であり得る。いくつかの実施形態では、このような元のLDPEの減粘分解条件は、酸素の非存在下または実質的に非存在下で、LDPEの融点を超える温度、300℃以上、または320℃~400℃の範囲での熱減粘分解からなる。
いくつかの実施形態では、ブレンドは、それぞれ5重量%~90重量%、10重量%~80重量%、15重量%~70重量%、20重量%~60重量%、または25重量%~50重量%の処理LDPEリサイクレート、及び10重量%~95重量%、20重量%~90重量%、30重量%~85重量%、40重量%~80重量%、または50重量%~75重量%のポリオレフィンブレンド成分を含み、すべての重量パーセンテージは、ポリマーブレンドの組み合わせた重量に基づく。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、減粘分解される。元のLDPEのそのような減粘分解は、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解であり得る。いくつかの実施形態では、このような元のLDPEの減粘分解条件は、酸素の非存在下または実質的に非存在下で、LDPEの融点を超える温度、300℃以上、または320℃~400℃の範囲での熱減粘分解からなる。
いくつかの実施形態では、処理されたLDPEリサイクレート及びポリオレフィンブレンド成分のブレンドは、前段のブレンド比と組み合わせて、またはそれとは独立して、バイモーダルポリマーを含み、処理されたLDPEリサイクレート生成物は、重量平均分子量(「Mw3」)を有し、ポリオレフィンブレンド成分は、重量平均分子量(「Mw4」)を有し、Mw3/Mw4は、0.9、0.8、0.7、0.6、または0.5以下であるか、または代替的に、1.1、1.25、1.5、1.75、1.75、または2.0以上である。
処理されたLDPEリサイクレートとポリオレフィンブレンド成分のブレンド-3つの押出機
図3を参照すると、フロー図300は、減粘分解押出機310、溶融押出機357、及び化合押出機355を含む。図3に示す本発明の実施形態は、減粘分解ゾーン315と脱揮発ゾーン320とを有する減粘分解押出機310を含む。LDPEリサイクレート原料325は、押出機の入口端に近接して減粘分解押出機310に添加される。LDPEリサイクレート原料325は、減粘分解押出機310のバレル内の1つ以上の回転スクリュー駆動によって減粘分解押出機310を通して引き出される。減粘分解押出機310の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離される。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない予め選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュー駆動上の指定されたねじ山ピッチ、ガス333、335の注入のための入口、ガス340の引き出しのための通気口または真空接続、熱の追加または引き出しのための手段、過酸化物345の注入のための入口、および添加剤の注入のための入口のうちの1つ以上を有することができる。
図3を参照すると、フロー図300は、減粘分解押出機310、溶融押出機357、及び化合押出機355を含む。図3に示す本発明の実施形態は、減粘分解ゾーン315と脱揮発ゾーン320とを有する減粘分解押出機310を含む。LDPEリサイクレート原料325は、押出機の入口端に近接して減粘分解押出機310に添加される。LDPEリサイクレート原料325は、減粘分解押出機310のバレル内の1つ以上の回転スクリュー駆動によって減粘分解押出機310を通して引き出される。減粘分解押出機310の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離される。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない予め選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュー駆動上の指定されたねじ山ピッチ、ガス333、335の注入のための入口、ガス340の引き出しのための通気口または真空接続、熱の追加または引き出しのための手段、過酸化物345の注入のための入口、および添加剤の注入のための入口のうちの1つ以上を有することができる。
図3は、減粘分解ゾーン315及び脱揮発ゾーン320の両方を有する実施形態を示している。他の実施形態は、他方なしで独立して、減粘分解ゾーン315または脱揮発ゾーン320のいずれかを有することができる。減粘分解押出機310内のプロセス条件は、スクリュー駆動の回転速度によってさらに制御することができる。処理されたLDPEリサイクレート350は、さらなる処理のために、減粘分解押出機310の排出に近接して引き抜かれる。
図3の実施形態は、化合ゾーン360を有する第2押出機355と、溶融ゾーン362を有する第3押出機357とを含む。第3のブレンド成分383を、酸化防止剤365および他の成分370とともに、任意に押出機入口端に近い溶融押出機357に添加する。ポリオレフィンブレンド成分352は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。第3のブレンド成分352及び任意選択の酸化防止剤365及び/または他の成分370の混合物は、溶融押出機357のバレル内の1つ以上の回転スクリュー駆動によって溶融押出機357を通して引き出される。溶融押出機357の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離することができる。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない事前に選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュードライブ上のされたピッチ、熱の追加または引き抜きのための手段、添加剤の注入のための入口、およびガスの引き抜きのための通気口または真空接続のうちの1つ以上を有することができる。ポリオレフィンブレンド成分352のメルトは、さらなる処理またはペレット化のために、溶融押出機357の排出に近接して引き出される。
処理されたLDPEリサイクレート350は、ポリオレフィンブレンド成分352のメルトと共に、押出機の入口端に近接する化合押出機355に添加される。処理されたLDPEリサイクレート350とポリオレフィンブレンド成分352との混合物を、化合押出機355のバレル内の1つ以上の回転スクリュードライブによって化合押出機355を通して引き出し、混合物を化合条件に供する。化合押出機355の長さは、1つまたは複数のゾーンに分離することができる。各ゾーンは、圧力、温度、およびせん断力を含むがこれらに限定されない事前に選択されたプロセス条件を付与するために、スクリュー駆動上の指定されたピッチ、熱の追加または引き抜きのための手段、添加剤の注入のための入口、およびガス375の引き抜きのための通気口および/または真空接続のうちの1つ以上を有することができる。処理されたLDPEリサイクレート350とポリオレフィンブレンド成分352のメルトのブレンド380を化合押出機355の出口付近で取り出し、さらなる処理またはペレットのために使用する。
いくつかの実施形態では、ポリオレフィンブレンド成分は、重合装置からのポリオレフィン粉末生成物、ペレット化ポリオレフィン、または第3の押出機から引き出される生成物であるポリオレフィンメルトであり得る。これらの実施形態のいくつかでは、重合装置は、重合反応器内に2つ、3つ、またはそれ以上の重合反応器及び/または2つ、3つ、またはそれ以上の重合ゾーンを含む。より具体的な重合装置の実施形態としては、限定するものではないが、直列の2つまたは3つの気相流動層反応器、直列の2つまたは3つのスラリー相反応器、およびマルチゾーン循環反応器と直列の気相流動層反応器が挙げられる。
いくつかの実施形態では、それ自体が2つ以上のポリマーを含むことができるポリオレフィンブレンド成分の量は、対数混合規則に基づいて決定され、ブレンド成分は以下の式を満たす:
ここで、
MFRは、I2、I21、または他の選択された溶融指数であり、
MFRブレンドは、最終ブレンド生成物の目標MFRであり、
nは、ブレンド内の成分の数であり、
iは、n成分ブレンドのi番目の成分である。
MFRは、I2、I21、または他の選択された溶融指数であり、
MFRブレンドは、最終ブレンド生成物の目標MFRであり、
nは、ブレンド内の成分の数であり、
iは、n成分ブレンドのi番目の成分である。
ブレンド成分
第1のブレンド成分は、減粘分解押出機から製造された処理されたLDPEリサイクレートである。第2のブレンド成分は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、第2のブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。処理されたLDPEリサイクレートが別の処理されたLDPEリサイクレートとブレンドされるとき、第1のLDPEリサイクレートは、それを第2の処理されたLDPEリサイクレートと区別する少なくとも1つのパラメータを有する。
第1のブレンド成分は、減粘分解押出機から製造された処理されたLDPEリサイクレートである。第2のブレンド成分は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、第2のブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。処理されたLDPEリサイクレートが別の処理されたLDPEリサイクレートとブレンドされるとき、第1のLDPEリサイクレートは、それを第2の処理されたLDPEリサイクレートと区別する少なくとも1つのパラメータを有する。
-元のLDPE
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α-オレフィンのうちの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンのうちの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物から選択される。
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α-オレフィンのうちの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンのうちの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物から選択される。
そのようなエチレンホモポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
そのようなエチレン及びC3~C12α-オレフィンのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。かかるC3~C12α-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデカン、及びこれらの異性体などの置換または非置換C3~C12αオレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
このようなエチレンと、極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上とのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。極性基を含むかかるαモノオレフィンとしては、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド、またはこれらの混合物などのメタクリル酸、エステル、ニトリル、及びアミドが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
元のLDPEは、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度と、
ii)1.0g/10分~100g/10分2.0g/10分~80g/10分、または3.0g/10分~50g/10分の範囲の溶融指数(2.16kg、190℃)と、
iii)15を超える分子量分布(Mw/Mn)と、
iv)250,000ダルトン以下、200,000ダルトン以下、150,000ダルトン以下、または100,000ダルトン以下の重量平均分子量。
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度と、
ii)1.0g/10分~100g/10分2.0g/10分~80g/10分、または3.0g/10分~50g/10分の範囲の溶融指数(2.16kg、190℃)と、
iii)15を超える分子量分布(Mw/Mn)と、
iv)250,000ダルトン以下、200,000ダルトン以下、150,000ダルトン以下、または100,000ダルトン以下の重量平均分子量。
-LDPEリサイクレート原料
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α-オレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物に由来する。LDPEリターナブル原料は、消費後リサイクレートポリオレフィン及び/又は工業後リサイクレートポリオレフィンの一部として誘導することができ、これは主にLDPEリターナブルからなり、ここで「主要」とは、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以下、又は95重量%以上、LDPEリサイクレート原料の総重量に基づく。
いくつかの実施形態では、LDPEリサイクレート原料は、エチレンホモポリマー、エチレンに由来する単位及びC3~C12α-オレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、エチレンに由来する単位及び極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上に由来する単位のコポリマー、またはそれらの混合物に由来する。LDPEリターナブル原料は、消費後リサイクレートポリオレフィン及び/又は工業後リサイクレートポリオレフィンの一部として誘導することができ、これは主にLDPEリターナブルからなり、ここで「主要」とは、80重量%以上、85重量%以上、90重量%以下、又は95重量%以上、LDPEリサイクレート原料の総重量に基づく。
そのようなエチレンホモポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
そのようなエチレン及びC3~C12α-オレフィンのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。かかるC3~C12α-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデカン、及びこれらの異性体などの置換または非置換C3~C12αオレフィンが挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70 MPa~700 MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
このようなエチレンと、極性基を含むαモノオレフィンの1つ以上とのコポリマーは、1つ以上の管状反応器、1つ以上のオートクレーブ反応器、またはそれらの組み合わせなどの高圧フリーラジカル重合プロセスで製造することができる。このような極性基を含むα-モノオレフィンとしては、限定されるものではないが、メタクリル酸、エステル、ニトリル及びアミド、例えばアクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸エステルシクロヘキシル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、アクリルアミド又はこれらの混合物が挙げられる。存在する場合、コモノマーは、最大15重量%、10重量%、または5重量%の量で存在することができる。高圧プロセスのための動作条件は、限定されないが、70MPa~700MPaの範囲の圧力および150℃~500℃の範囲の温度を含むことができる。そのようなホモポリマーは、高度の長鎖分岐及び0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の密度を有する。
上記のようにLDPEに由来するLDPEリサイクレート原料は、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度、
ii)5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の溶融指数(2.16kg、190℃)、
iii)4.0超、8.0超、または15超、及び/または35未満、30未満、または25未満の分子量分布(Mw/Mn)、
iv)85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、および/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の重量平均分子量、および
v)1.0以上、1.4以上、または2.0以上の溶融弾性(「ER」)。
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲の密度、
ii)5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の溶融指数(2.16kg、190℃)、
iii)4.0超、8.0超、または15超、及び/または35未満、30未満、または25未満の分子量分布(Mw/Mn)、
iv)85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、および/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の重量平均分子量、および
v)1.0以上、1.4以上、または2.0以上の溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、前述の特性に加えて、LDPEリサイクレート原料は、以下のうちの1つ以上を有することによってさらに特徴付けることができる:
vi)第1のVOC含有量と、
vii)第1の高荷重溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)第1の溶融指数比(MIR、I21/I2)と、
ix)0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分枝パラメータ(g’)と、
x)第1の全多分散比(PDR)と、
xi)第1の複合粘度比(
)と、
xii)第1の固有粘度。
vi)第1のVOC含有量と、
vii)第1の高荷重溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)第1の溶融指数比(MIR、I21/I2)と、
ix)0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分枝パラメータ(g’)と、
x)第1の全多分散比(PDR)と、
xi)第1の複合粘度比(
xii)第1の固有粘度。
-処理されたLDPEリサイクレート
処理されたLDPEリサイクレートは、減粘分解押出機の排出から引き出され、「処理された」とは、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供したことを意味する。処理されたLDPEリサイクレートは、上述のように、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)密度であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記密度に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記密度の前記比率が1.0以上である、密度と、
ii)溶融指数であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記溶融指数との前記比が5.0以上である、溶融指数と、
iii)分子量分布であって、LDPEリサイクレート原料の分子量分布に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの分子量分布の比率が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、分子量分布、
iv)重量平均分子量(「Mw2」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記重量平均分子量と前記LDPEリサイクレート原料の前記重量平均分子量との比が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、重量平均分子量(「Mw2」)と、
v)溶融弾性(「ER」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記ERと前記LDPEリサイクレート原料の前記ERとの比率が、0.30~0.90の範囲内である、溶融弾性(「ER」)。
処理されたLDPEリサイクレートは、減粘分解押出機の排出から引き出され、「処理された」とは、LDPEリサイクレート原料を減粘分解条件または減粘分解条件、続いて脱揮発条件に供したことを意味する。処理されたLDPEリサイクレートは、上述のように、以下を有することによって特徴付けることができる:
i)密度であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記密度に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの前記密度の前記比率が1.0以上である、密度と、
ii)溶融指数であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記溶融指数との前記比が5.0以上である、溶融指数と、
iii)分子量分布であって、LDPEリサイクレート原料の分子量分布に対する前記処理されたLDPEリサイクレートの分子量分布の比率が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、分子量分布、
iv)重量平均分子量(「Mw2」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記重量平均分子量と前記LDPEリサイクレート原料の前記重量平均分子量との比が、0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、重量平均分子量(「Mw2」)と、
v)溶融弾性(「ER」)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記ERと前記LDPEリサイクレート原料の前記ERとの比率が、0.30~0.90の範囲内である、溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、前述の特性に加えて、処理されたLDPEリサイクレートは、以下のうちの1つ以上を有することによってさらに特徴付けることができる:
vi)VOC含有量であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記VOC含有量と前記LDPEリサイクレート原料の前記VOC含有量との前記比が、それぞれ単独で、0.9、0.8、0.7、0.6または0.5以下、または0.1以上の下限と組み合わせてある、前記VOC含有量と、
vii)高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記高負荷溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記高負荷溶融指数との比が2.0以上である、前記高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
ix)長鎖分岐パラメータ(g’)であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記g’に対する前記処理されたLDPEリサイクレート物の前記g’の比率が1.0以上である、前記長鎖分岐パラメータ(g’)と、
x)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
xi)複合粘度比(
)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記複合粘度比と前記LDPEリサイクレート原料の前記複合粘度比との前記複合粘度比との前記比が、0.4以下であり、かつ/または前記第2の複合粘度が、12以下であり、190℃における、
が0.1rad/secにおける前記複合粘度であり、
が100rad/secにおける前記複合粘度である、前記複合粘度比(
)と、
xii)固有粘度[η]であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記固有粘度と前記LDPEリサイクレート原料の前記固有粘度との前記比が0.85以下である、前記固有粘度[η]。
vi)VOC含有量であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記VOC含有量と前記LDPEリサイクレート原料の前記VOC含有量との前記比が、それぞれ単独で、0.9、0.8、0.7、0.6または0.5以下、または0.1以上の下限と組み合わせてある、前記VOC含有量と、
vii)高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記高負荷溶融指数と前記LDPEリサイクレート原料の前記高負荷溶融指数との比が2.0以上である、前記高負荷溶融指数(I21、21.6kg、190℃)と、
viii)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
ix)長鎖分岐パラメータ(g’)であって、前記LDPEリサイクレート原料の前記g’に対する前記処理されたLDPEリサイクレート物の前記g’の比率が1.0以上である、前記長鎖分岐パラメータ(g’)と、
x)全多分散比(PDR)であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記PDRと前記LDPEリサイクレート原料の前記PDRとの前記比が0.5以下である、前記全多分散比(PDR)と、
xi)複合粘度比(
xii)固有粘度[η]であって、前記処理されたLDPEリサイクレートの前記固有粘度と前記LDPEリサイクレート原料の前記固有粘度との前記比が0.85以下である、前記固有粘度[η]。
溶融押出機
ポリオレフィンブレンド成分及び任意の酸化防止剤及び/または他の成分を、第3の押出機または混合機に供給し、ブレンドを溶融条件に供する。溶融条件は、第3の押出機または混合機のメッティングゾーンに実施され、特定のポリオレフィンおよび任意に添加剤の混合物に合わせて調整される。温度、圧力、およびせん断力の条件は、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPE、および任意選択で添加剤の密接な混合を提供して、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEの実質的に均質なポリマーブレンドを生成するのに十分な第2の押出機または混合機に実施される。いくつかの実施形態では、溶融条件は、130℃~250℃または150℃~230℃の範囲の溶融ゾーン内の温度を含む。
ポリオレフィンブレンド成分及び任意の酸化防止剤及び/または他の成分を、第3の押出機または混合機に供給し、ブレンドを溶融条件に供する。溶融条件は、第3の押出機または混合機のメッティングゾーンに実施され、特定のポリオレフィンおよび任意に添加剤の混合物に合わせて調整される。温度、圧力、およびせん断力の条件は、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPE、および任意選択で添加剤の密接な混合を提供して、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEの実質的に均質なポリマーブレンドを生成するのに十分な第2の押出機または混合機に実施される。いくつかの実施形態では、溶融条件は、130℃~250℃または150℃~230℃の範囲の溶融ゾーン内の温度を含む。
化合押出機
処理されたLDPEリサイクレート及びポリオレフィンブレンド成分を第2の押出機または混合機に供給し、ブレンドを化合条件に供する。化合条件は、第2の押出機または混合機の化合ゾーンで実施され、特定のポリオレフィンおよび任意に添加剤の混合物に合わせて調整される。温度、圧力、およびせん断力の条件は、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEの実質的に均質なポリマーブレンドを生成するために、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPE、および任意選択で添加剤の密接な混合を十分に提供して、第2の押出機または混合機に実施される。いくつかの実施形態では、化合条件は、化合ゾーン内の温度が300℃以下、250℃以下、または200℃以下を含む。いくつかの実施形態では、化合ゾーンの温度は、125℃~195℃、130℃~180℃、または135℃~165℃の範囲であり得る。
処理されたLDPEリサイクレート及びポリオレフィンブレンド成分を第2の押出機または混合機に供給し、ブレンドを化合条件に供する。化合条件は、第2の押出機または混合機の化合ゾーンで実施され、特定のポリオレフィンおよび任意に添加剤の混合物に合わせて調整される。温度、圧力、およびせん断力の条件は、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPEの実質的に均質なポリマーブレンドを生成するために、処理されたLDPEリサイクレートと元のLDPE、および任意選択で添加剤の密接な混合を十分に提供して、第2の押出機または混合機に実施される。いくつかの実施形態では、化合条件は、化合ゾーン内の温度が300℃以下、250℃以下、または200℃以下を含む。いくつかの実施形態では、化合ゾーンの温度は、125℃~195℃、130℃~180℃、または135℃~165℃の範囲であり得る。
処理されたLDPEリサイクレートとポリオレフィンブレンド成分のブレンド
いくつかの実施形態では、ブレンドは、それぞれ5重量%~90重量%、10重量%~80重量%、15重量%~70重量%、20重量%~60重量%、または25重量%~50重量%の処理されたLDPEリサイクレート、及び10重量%~95重量%、20重量%~90重量%、30重量%~85重量%、40重量%~80重量%、または50重量%~75重量%のポリオレフィンブレンド成分を含み、すべての重量パーセンテージは、ポリマーブレンドの組み合わせた重量に基づく。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、減粘分解される。元のLDPEのそのような減粘分解は、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解であり得る。いくつかの実施形態では、このような元のLDPEの減粘分解条件は、酸素の非存在下または実質的に非存在下で、LDPEの融点を超える温度、300℃以上、または320℃~400℃の範囲での熱減粘分解からなる。
いくつかの実施形態では、ブレンドは、それぞれ5重量%~90重量%、10重量%~80重量%、15重量%~70重量%、20重量%~60重量%、または25重量%~50重量%の処理されたLDPEリサイクレート、及び10重量%~95重量%、20重量%~90重量%、30重量%~85重量%、40重量%~80重量%、または50重量%~75重量%のポリオレフィンブレンド成分を含み、すべての重量パーセンテージは、ポリマーブレンドの組み合わせた重量に基づく。いくつかの実施形態では、元のLDPEは、減粘分解される。元のLDPEのそのような減粘分解は、熱減粘分解及び/または過酸化減粘分解であり得る。いくつかの実施形態では、このような元のLDPEの減粘分解条件は、酸素の非存在下または実質的に非存在下で、LDPEの融点を超える温度、300℃以上、または320℃~400℃の範囲での熱減粘分解からなる。
いくつかの実施形態では、処理されたLDPEリサイクレート及びポリオレフィンブレンド成分のブレンドは、前段のブレンド比と組み合わせて、またはそれとは独立して、バイモーダルポリマーを含み、処理されたLDPEリサイクレート生成物は、重量平均分子量(「Mw3」)を有し、ポリオレフィンブレンド成分は、重量平均分子量(「Mw4」)を有し、Mw3/Mw4は、0.9、0.8、0.7、0.6、または0.5以下であるか、または代替的に、1.1、1.25、1.5、1.75、1.75、または2.0以上である。
特定の実施形態
いくつかの実施形態では、低密度ポリエチレン(LDPE)リサイクレートを処理するための方法は、LDPEリサイクレート原料を提供することと、LDPEリサイクレートを第1の押出機に添加して第1のLDPEリサイクレートメルトを生成することと、第1のLDPEリサイクレートメルトを減粘分解条件にさらして第2のLDPEリサイクレートメルトを生成することとを含む。LDPEリサイクレート原料は、0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲内の第1の密度;5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の第1の溶融指数(2.16kg、190℃)を有する;4.0超、8.0超、または15超、及び/または35未満、30未満、または25未満の第1の分子量分布(Mw/Mn);85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、及び/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の第1の重量平均分子量(「Mw1」);ならびに1.0以上、1.4以上、または2.0以上の第1の溶融弾性(「ER」)。
いくつかの実施形態では、低密度ポリエチレン(LDPE)リサイクレートを処理するための方法は、LDPEリサイクレート原料を提供することと、LDPEリサイクレートを第1の押出機に添加して第1のLDPEリサイクレートメルトを生成することと、第1のLDPEリサイクレートメルトを減粘分解条件にさらして第2のLDPEリサイクレートメルトを生成することとを含む。LDPEリサイクレート原料は、0.910g/cm3~0.940g/cm3または0.915g/cm3~0.935g/cm3の範囲内の第1の密度;5.0g/10分以下、1.0g/10分以下、0.5g/10分以下、0.2g/10分以下、または0.1g/10分以下の第1の溶融指数(2.16kg、190℃)を有する;4.0超、8.0超、または15超、及び/または35未満、30未満、または25未満の第1の分子量分布(Mw/Mn);85,000ダルトン以上、120,000ダルトン以上、180,000ダルトン以上、または200,000ダルトン以上、及び/または500,000ダルトン以下、400,000ダルトン以下、350,000ダルトン以下、または250,000ダルトン以下の第1の重量平均分子量(「Mw1」);ならびに1.0以上、1.4以上、または2.0以上の第1の溶融弾性(「ER」)。
第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の密度であって、第2の密度対第1の密度の比率が1.0以上である、第2の密度と;第2の溶融指数であって、第2の溶融指数と第1の溶融指数との比率が5.0以上である、第2の溶融指数と;第2の分子量分布であって、第1の分子量分布に対する第2の分子量分布の比率が0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である第2の分子量分布と;第2の重量平均分子量(「Mw2」)であって、Mw2/Mw1が0.60~0.99または0.75~0.95の範囲内である、第2の溶融弾性と;第2の溶融弾性であって、第1の溶融弾性に対する第2の溶融弾性の弾性の比率が0.30~0.90の範囲内であり、及び/または第2の溶融弾性が1.0未満である、第2の溶融弾性と、を有する。
さらなる実施形態では、本方法は、さらに、以下のうちの1つ以上を特徴とする:
前記LDPEリサイクレート原料は、消費後リサイクレート廃棄物、工業化後リサイクレート廃棄物、またはそれらの組み合わせを含み、
前記減粘分解条件は、熱減粘分解からなり、いくつかの例では、300℃以上の温度、または320℃~400℃の範囲の温度で行われる、
前記第1のLDPEリサイクレートメルトをさらに脱揮発条件に供して、前記第2のLDPEリサイクレートメルトを生成し、前記LDPEリサイクレート原料は、第1の揮発性有機化合物含有量を有し、前記第1のLDPEリサイクレートメルトは、第2の揮発性有機化合物含有量を有し、前記第2の揮発性有機化合物含有量と前記第1の揮発性有機化合物含有量との比は、0.9以下であり、いくつかの例では、前記脱揮発条件は、
スカベンジガスの注入及び引き抜き、いくつかの例では、スカベンジガスは、窒素、二酸化炭素、水、またはそれらの組み合わせと、
ベント条件、真空条件、またはそれらの組み合わせと、をさらに含み、
前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、メルトフィルタを通過し、
酸化防止剤が前記第1の押出機に添加され、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の高負荷溶融指数(21.6kg、190℃)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の高負荷溶融指数を有し、前記第1の高負荷溶融指数に対する前記第2の高負荷溶融指数の比率は、2.0以上であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の溶融指数比(I21/I2)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の溶融指数比を有し、前記第1の溶融指数比に対する前記第2の溶融指数比の比は、0.50~0.75の範囲内であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の長鎖分岐パラメータ(g’)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2のg’を有し、前記第2のg’対前記第1のg’の比率は、1.0以上であり、及び/または前記処理されたLDPEリサイクレートは、0.40~0.75の範囲のg’を有し、
前記LDPEリサイクレート原料は、0.40~0.75の範囲の全体的な多分散性尺度(「PDR」)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2のPDRを有し、前記第2のPDR対前記第1のPDRの比率は、0.5以下であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の複合粘度比(
)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、複合粘度比を有し、前記第1の複合粘度比に対する前記第2の複合粘度比の比は、0.4以下、及び/または前記第2の複合粘度が12以下であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の固有粘度を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、固有粘度を有し、前記第1の固有粘度に対する前記第2の固有粘度の比は、0.85以下である。
前記LDPEリサイクレート原料は、消費後リサイクレート廃棄物、工業化後リサイクレート廃棄物、またはそれらの組み合わせを含み、
前記減粘分解条件は、熱減粘分解からなり、いくつかの例では、300℃以上の温度、または320℃~400℃の範囲の温度で行われる、
前記第1のLDPEリサイクレートメルトをさらに脱揮発条件に供して、前記第2のLDPEリサイクレートメルトを生成し、前記LDPEリサイクレート原料は、第1の揮発性有機化合物含有量を有し、前記第1のLDPEリサイクレートメルトは、第2の揮発性有機化合物含有量を有し、前記第2の揮発性有機化合物含有量と前記第1の揮発性有機化合物含有量との比は、0.9以下であり、いくつかの例では、前記脱揮発条件は、
スカベンジガスの注入及び引き抜き、いくつかの例では、スカベンジガスは、窒素、二酸化炭素、水、またはそれらの組み合わせと、
ベント条件、真空条件、またはそれらの組み合わせと、をさらに含み、
前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、メルトフィルタを通過し、
酸化防止剤が前記第1の押出機に添加され、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の高負荷溶融指数(21.6kg、190℃)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の高負荷溶融指数を有し、前記第1の高負荷溶融指数に対する前記第2の高負荷溶融指数の比率は、2.0以上であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の溶融指数比(I21/I2)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の溶融指数比を有し、前記第1の溶融指数比に対する前記第2の溶融指数比の比は、0.50~0.75の範囲内であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の長鎖分岐パラメータ(g’)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2のg’を有し、前記第2のg’対前記第1のg’の比率は、1.0以上であり、及び/または前記処理されたLDPEリサイクレートは、0.40~0.75の範囲のg’を有し、
前記LDPEリサイクレート原料は、0.40~0.75の範囲の全体的な多分散性尺度(「PDR」)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2のPDRを有し、前記第2のPDR対前記第1のPDRの比率は、0.5以下であり、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の複合粘度比(
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の固有粘度を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、固有粘度を有し、前記第1の固有粘度に対する前記第2の固有粘度の比は、0.85以下である。
いくつかの実施形態では、前述の方法は、第2のLDPEリサイクレートメルトのさらなる処理またはペレタイジングのために、第2のLDPEリサイクレートメルトを第1の押出機から引き出すことによって、LDPEリサイクレート生成物を形成することをさらに含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、LDPEリサイクレート生成物及び第1のポリオレフィンブレンド成分を第2の押出機に添加し、第2の押出機で化合条件を実施して、処理されたLDPEリサイクレート生成物及び第1のポリオレフィンブレンド成分の溶融混合物を含むポリオレフィン生成物を形成する。いくつかの実施形態では、そのような化合条件は、300℃以下の温度を含む。いくつかの実施形態では、第1のポリオレフィンブレンド成分は、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。さらにさらなる実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含み、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含み、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、第1のポリオレフィンブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、LDPEリサイクレート生成物は、LDPEリサイクレート生成物及び第1のポリオレフィンブレンド成分の合計重量に基づいて、5重量%~90重量%、または20重量%~60重量%の範囲の量で添加される;及び/またはLDPEリサイクレート生成物は、第3の重量平均分子量(「Mw3」)を有し、第1のポリオレフィンブレンド成分は、第4の重量平均分子量(「Mw4」)を有し、前記Mw3/Mw3は、0.8以下、または1.25以上のいずれかである。
前述の方法のさらなる実施形態では、第1のポリオレフィンブレンド成分は、第1の重合装置で調製されたポリマー生成物を含む第1の元のLDPEであり、いくつかの例では、重合後にポリマー生成物を減粘分解プロセスに供し、いくつかの実施形態では、減粘分解プロセスは、熱減粘分解、過酸化物減粘分解、またはそれらの組み合わせを含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、第1のポリオレフィンブレンド成分は、第1の重合装置で調製されたポリオレフィン粉末を含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、酸化防止剤を第2の押出機に添加する。
前述の方法のさらなる実施形態では、方法は、第2のポリオレフィンブレンド成分を第3の押出機に添加することと、第3の押出機で溶融条件を実施して第2のポリオレフィンブレンド成分メルトを生成することと、第2のポリオレフィンブレンド成分メルトを第1のポリオレフィンブレンド成分として引き出すこととをさらに含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、第2のポリオレフィンブレンド成分は、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、第2のポリオレフィンブレンド成分は、重合後に減粘分解プロセスを受け、いくつかの例では、減粘分解プロセスは熱減粘分解からなる。
前述の方法のさらなる実施形態では、第2のポリオレフィンブレンド成分は、第2の重合装置で調製されたポリエチレン粉末及び/またはポリエチレンペレットを含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、第1及び/または第2の重合装置はそれぞれ、重合反応器内に2つ以上の重合反応器及び/または2つ以上の重合ゾーンを含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、第1及び/または第2の重合装置はそれぞれ、直列の2つ以上の気相流動層反応器、直列の2つ以上のスラリー相反応器、またはマルチゾーン循環反応器と直列の気相流動層反応器を含む。
前述の方法のさらなる実施形態では、酸化防止剤を第3の押出機に添加する。
いくつかの実施形態では、組成物は、第1のポリマー及び第2のポリマーのポリマーブレンドを含む。第1のポリマーは、第1の処理されたLDPEリサイクレートであり、5重量%~90重量%の範囲の量で存在する。第2のポリマーは、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせであり、10重量%~95重量%の範囲の量で存在する。すべての重量パーセンテージは、第1及び第2のポリマーの総重量に基づいている。
前述の組成物のさらなる実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含み、ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含み、処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む。
前述の組成物のさらなる実施形態では、処理された手段は、熱減粘分解に供されるか、または熱減粘分解及び脱揮発に供される。
いくつかの実施形態では、ブレンドは、第1のI2及び元のLDPEを有する減粘分解LDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、または第2のI2を有するそれらの組み合わせを含み、
(I2)ブレンドは、最終ブレンド生成物の標的溶融指数である;
nは、ブレンド内の成分の数であり、
iは、n成分ブレンドのi番目の成分である。
nは、ブレンド内の成分の数であり、
iは、n成分ブレンドのi番目の成分である。
別の態様では、本明細書に開示されるように、処理されたLDPEリサイクレートを含む発泡体は、化学発泡プロセスを介して、または物理的発泡プロセスを介して製造することができる。物理的にブローされたポリオレフィンフォームは、一般に、イソブタン、ペンタン、およびシクロペンタンなどのブロー剤で製造される。一般に、物理的にブローされたポリオレフィンフォームは、化学的にブローされたポリオレフィンフォームと比較して、より高い膨張で、したがってより低い密度で生じるという利点を有する。いくつかの実施形態では、ブローする前に、処理されたLDPEリサイクレート物を、最大50重量%のHDPE、MDPE、LLDPE、LDPE、またはそれらの組み合わせとブレンドすることができる。処理されたLDPEリサイクレートは、単独でまたはそのような他のポリマーと組み合わせて、非架橋または架橋低密度ポリエチレンフォームの製造に適した組成物を提供し、非架橋低密度ポリエチレンフォームの実施形態に適した組成物を提供する。いくつかの実施形態では、処理されたLDPEリサイクレートを含む発泡前駆体組成物は、セル密度を増加させ、気泡形成及び成長のダイナミクスを修正するための核剤を含む。いくつかの実施形態では、処理されたLDPEリサイクレートを含む発泡体は、15kg/m3~60kg/m3の範囲の密度を有する。そのような発泡体は、とりわけ、電子機器、家具、果物、ガラス製品、玩具、または衝撃および/または振動からの緩衝保護が望まれる任意の他の物品のための保護包装に使用され得る。組成物及び/または発泡体はまた、熱からの絶縁が望まれる物品の保護包装に使用されてもよい。処理されたLDPEリサイクレートを含む発泡体は、平均セルサイズ、オープンセル含有量(ASTM D6226-15に従って測定)、圧縮強度(ASTM D3575-14、サフィックスDに従って測定)、断熱K係数(GBT3399-1982に従って測定)によってさらに特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、発泡体は、処理されたLDPEリサイクレート、及び所望により最大5重量%、最大10重量%、最大20重量%、または最大50重量%の元のポリオレフィンを含む組成物を物理的及び/または化学的にブローすることによって形成される。いくつかの実施形態では、元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む。
以下の実施例は本発明を説明するものである。しかしながら、当業者であれば、本発明の精神および特許請求の範囲内で多数の変形を認識するであろう。本発明のよりよい理解を容易にするために、以下に好ましい実施形態の例を示す。以下の実施形態は、本発明の範囲を限定または定義するものと解釈されるべきではない。
以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すために含まれる。当業者であれば、以下の実施形態に開示される技術は、発明者が発見した本発明の実施形態でうまく機能している技術を表しており、本発明の実施形態の好ましい形態を構成していると考えることができることを理解する。しかしながら、本開示によれば、当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、開示された特定の実施形態では多くの変更を行うことができ、依然として同様のまたは同様の結果を得ることができることを理解する。
以下の実施例は、LDPEリサイクレート原料のプロキシとして、低溶融指数を有する市販のLDPE組成物を使用する。処理後、本明細書に記載されるように、単独でまたは他の成分とのブレンドのいずれかで、減粘分解された低溶融指数のLDPEを、より高い溶融指数の元のLDPEと比較する。
試験方法
密度はASTMD-4703及びASTM D-1505/ISO-1183に基づいて測定した。
密度はASTMD-4703及びASTM D-1505/ISO-1183に基づいて測定した。
高負荷溶融指数(「I21」)は、ASTM D-1238-F(190℃/21.6kg)によって測定した。
剪断レオロジー測定はASTM4440-95aに基づいて行われ、動的粘弾性特性(振動周波数ωの関数としての貯蔵弾性率G′、損失弾性率G″及び複合粘度η**)を特性化した。回転レオメータ(TA Instruments)は、レオロジー測定に使用されます。25mm平行プレート治具を利用した。試料を、190℃でのホットプレスを使用して、ディスク(直径約29mm、厚さ約1.3mm)内で圧縮成形した。振動周波数掃引実験(398.1rad/s~0.0251rad/s)を190℃で応用した。応用されたひずみ振幅は約10%であり、動作ギャップは1mmに設定されている。測定中の熱酸化を最小限に抑えるために、試料チャンバに窒素流を応用した。
溶融弾性(「ER」)は、R. Shroff and H. Mavridis, ”New Measures of Polydispersity from Rheological Data on Polymer Melts」, J. Applied Polymer Science 57 (1995)1605に記載されているように決定される。米国特許第7,238,754号、第6,171,993号、及び第5,534,472号(第10列、20-30行)に記載されており、これらの教示は参照により本明細書に組み込まれる。したがって、貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)を測定する。9つの最低周波数点が使用され(周波数10分の5点)、線形方程式は最小二乗回帰によって対数G’対対数G”に適合される。次に、ERは、ER=(1.781×10-3)×G’、G’’=5,000dyn/cm2で計算される。線形および長鎖分岐ポリオレフィンについては、同じER計算プログラムと方程式を使用した。
PDR、または「全体的な多分散性測定」は、R. Shroffと H. Mavridis、”New Measures of Polydispersity from Rheological Data on Polymer Melts」、 J. Applied Polymer Science 57 (1995) 1605、 式27、頁1619、G*ref,1=1.95*104dyn/cm2及びlog10(G*ref,3/G*ref,1)=2。PDR計算のための同じプログラム及び式を、線形及び長鎖分枝ポリオレフィンの両方に使用した。
複合粘度
、周波数0.1rad/secで、
周波数100rad/secでの比
は、剪断感度の追加測定として使用され、ポリマーメルトのレオロジー幅または多分散性の追加測定として使用される。
溶融指数(「I2」)は、ASTM D-1238-E(190℃/2.16kg)によって測定した。
分子量分布(「MWD」)及び分子量平均(数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw、及びz平均分子量Mz)は、フィルターベースの赤外線検出器IR5、4毛細管差動ブリッジ粘度計、及びWyatt18角度光散乱検出器を備えたサイズ排除クロマトグラフィー(「SEC」)とも称される高温ポリマーチャージェル透過クロマトグラフィー(「GPC」)を使用して決定される。赤外線検出器を用いてMw、Mn、MWDと短鎖分岐(SCB)曲線を報告し、粘度計と赤外線検出器の組み合わせを用いて145℃で長鎖分岐インデックスg’を測定した。1,2,4-トリクロロベンゼン(TCB)中の流体力学的サイズに基づき、145℃で3本のAnchillen PLgel Olexis GPCカラムを用いてポリマー分級を行い、その中で300ppmの酸化防止剤ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を移動相とした。16mgのポリマーを10mLバイアルに秤量し、GPC測定のために密封した。溶解プロセスは、Agilentオートサンプラー内で連続振盪しながら160℃で1時間自動的に(8mlTCB中で)得られた。溶解プロセス中にフローマーカーとして20μLヘプタンもバイアルに注入される。溶解プロセス後、GPCカラムに200Lの溶液を注入した。GPCカラムは、578g/molから3,510000g/molまでの12個の単分散ポリスチレン(PS)規格(PSSにより提供される)に基づいて較正された。コモノマー組成(またはSCB分布)は、確立された溶液NMR技術を用いて測定されたCH3/1000総炭素の既知値を有する、比較的狭い一連のポリエチレン(ポリマーカーボンは1-ヘキセンと1-オクテンのコモノマーを有するポリエチレンを提供し、内部的には1-ブテンのコモノマーを有するポリエチレンを合成する)を用いて得られた異なる較正分布に基づいて報告された。GPC-oneソフトウェアを使用してデータを分析した。長鎖分岐パラメータg’は、次の式によって決定される。
揮発性有機化合物(「VOC」)は、熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析(「P-GC/MS」)によって、10億分率(ppb)、100万分率(ppm)、または1立方メートル当たりμg(μg/m3)で測定される。
ゼロせん断粘度η0は、Shroff&Mavridis(1999)「A Long Chain Branching Index for Essentially Linear Polyethylenes」、Macromolecules、32、8454-8464(付録Bに焦点を当てて)に記載されているように、動的複合粘度対ラジアン周波数のSabia方程式フィットを使用して決定され、その開示は参照によりその全体が本明細書に完全に組み込まれる。
原材料
ここで使われている原材料は、次の表1に示される。
ここで使われている原材料は、次の表1に示される。
表1
*190°C/2.16kg
**LyondellBasell Industries NVから入手可能なすべての資料
実施例1~3
表2の実施例1~3は、LDPE樹脂を減粘分解した結果を示している。P1は、LDPEリサイクレート原料をかなり表すと考えられている。処理前に、P1(LDPEリサイクレート原料プロキシ)は、0.923g/cm3の公称密度を有し、溶融指数I2は0.62g/10分である。表2の実施例1の結果は、P1のいくつかの他の特性を示す。
**LyondellBasell Industries NVから入手可能なすべての資料
実施例1~3
表2の実施例1~3は、LDPE樹脂を減粘分解した結果を示している。P1は、LDPEリサイクレート原料をかなり表すと考えられている。処理前に、P1(LDPEリサイクレート原料プロキシ)は、0.923g/cm3の公称密度を有し、溶融指数I2は0.62g/10分である。表2の実施例1の結果は、P1のいくつかの他の特性を示す。
実施例2及び3は、P1の一部を減粘分解することによって調製した。P1をWernerとPfleidererZSK40ツインスクリュー押出機に、毎時50ポンドの送り速度、600rpmのスクリュー速度、及び200/250/325/325/325/325/325/325/325℃の目標温度プロファイル(送り入口からダイまで)で送り込むことによって、減粘分解を行った。押出物を粉砕して顆粒にする。実施例2及び3では、異なるねじ設計が使用され、実施例3では実施例2と比較して、押出機内のポリマーへのエネルギー入力が増加した。第1の押出機スクリュー設計を使用した実施例2のビスブロークンP1は、P1-vb1とラベル付けされ、第2の押出機スクリュー設計を使用した実施例3のビスブロークンP1は、表2にP1-vb2とラベル付けされる。
実施例2は、P1の溶融指数I2が減粘分解によって6.3倍増加する一方で、密度及び長鎖分岐パラメータgは、名目上のみ増加したことを示する。実施例3は、P1のメルトインデックスI2が減粘分解によって7.7倍増加する一方で、長鎖分枝パラメータgは名目上のみ増加したことを示する。実施例2と比較した実施例3のメルトインデックスI2のより大きな増加は、実施例3の0.499kW.hr/kg対実施例2の0.457kW.hr/kgのポリマーへの入力比エネルギー(「SPE」)に起因する。
実施例2は、P1の高負荷溶融指数I21が減粘分解により3.9倍増加し、溶融指数比(I21/I2)を81から51に低下させたことを示する。実施例2及び3の両方において、溶融弾性(「ER」)が約3分の1減少する。実施例2及び3の両方について、全体的な多分散性尺度(「PDR」)が半分以上減少する。
P1と比較して、実施例2及び3において、複合粘度
は、それぞれ、90%と92%減少し、複合粘度
はそれぞれ80%と83%減少し、複合粘度
はそれぞれ94%と95%減少し、複合粘度比
は、それぞれ64%と68%減少する。固有粘度[η]は、実施例2及び3において、それぞれ17%及び19%減少する。
P1と比較して、実施例2及び3において、数平均分子量(Mn)は、それぞれ、16%及び22%減少し、重量平均分子量(Mw)は、26%及び27%減少し、Z平均分子量(Mz)は、19%及び20%減少する。実施例2及び3において、分子量分布(Mw/Mn)は12%及び7%減少し、分子量比(Mz/Mw)はそれぞれ9%及び10%増加する。
表2
vb=減粘分解
P1及びP1-vbの試料の分析に基づいて生成された動的振動データを以下の表3に示す。表3のデータは、P1及びP1-vb1の両方について周波数が増加するにつれて複合粘度が減少することを示する。表3はさらに、減粘分解P1が、周波数のすべての試験値について、P1-vb1についてより低い複合粘度(η*)をもたらすことを示する。加えて、P1とP1-vb1との間の複合粘度の差は、周波数が増加するにつれて減少する。出願人は、これが、任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、減粘分解がLDPE中のより高い分子量の鎖に対してより大きな影響、すなわちより多くの鎖切断を有し、さらにP1と比較してP1-vb1についてより狭いMWD(Mw/Mn)を示すことを示すと考えている。図4は、表3のデータに基づいて実施例1と実施例2のために生成された曲線の比較を示す。オーバーレイ図は、ポアズにおける複合粘度(η*)の対数を、振動周波数(ラジアン/秒)の対数の関数として示している。
P1及びP1-vbの試料の分析に基づいて生成された動的振動データを以下の表3に示す。表3のデータは、P1及びP1-vb1の両方について周波数が増加するにつれて複合粘度が減少することを示する。表3はさらに、減粘分解P1が、周波数のすべての試験値について、P1-vb1についてより低い複合粘度(η*)をもたらすことを示する。加えて、P1とP1-vb1との間の複合粘度の差は、周波数が増加するにつれて減少する。出願人は、これが、任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、減粘分解がLDPE中のより高い分子量の鎖に対してより大きな影響、すなわちより多くの鎖切断を有し、さらにP1と比較してP1-vb1についてより狭いMWD(Mw/Mn)を示すことを示すと考えている。図4は、表3のデータに基づいて実施例1と実施例2のために生成された曲線の比較を示す。オーバーレイ図は、ポアズにおける複合粘度(η*)の対数を、振動周波数(ラジアン/秒)の対数の関数として示している。
表3
簡潔さのために、特定の範囲のみが本明細書に明示的に開示される。しかしながら、列挙された範囲に加えて、任意の下限は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために任意の上限と組み合わせられ得、ならびに、任意の下限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために任意の他の下限と組み合わせられ得、同様に、任意の上限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために任意の他の上限と組み合わせられ得る。加えて、範囲内には、明示的に列挙されていないにもかかわらず、その終点間のすべての点または個々の値が含まれる。したがって、すべての点または個々の値は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために、任意の他の点または個々の値または任意の他の下限または上限と組み合わせた独自の下限または上限として機能し得る。
簡潔さのために、特定の範囲のみが本明細書に明示的に開示される。しかしながら、列挙された範囲に加えて、任意の下限は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために任意の上限と組み合わせられ得、ならびに、任意の下限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために任意の他の下限と組み合わせられ得、同様に、任意の上限からの範囲は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために任意の他の上限と組み合わせられ得る。加えて、範囲内には、明示的に列挙されていないにもかかわらず、その終点間のすべての点または個々の値が含まれる。したがって、すべての点または個々の値は、明示的に列挙されていない範囲を列挙するために、任意の他の点または個々の値または任意の他の下限または上限と組み合わせた独自の下限または上限として機能し得る。
本発明およびその利点を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換および修正を行うことができることを理解されたい。さらに、本明細書の範囲は、本明細書に記載されたプロセス、機械、膜構造、層の構成、装置、方法、および/またはステップの特定の実施形態に限定されることを意図していない。当業者であれば、本発明の開示から容易に理解できるように、実質的に機能する、現在存在する、または今後開発されるプロセス、機械、フィルム構造、層の組成、手段、方法、および/またはステップは、本明細書で説明される対応する実施形態と同じ機能または実質的に同じ結果を達成するものを、本発明に従って利用することができる。したがって、特許請求の範囲は、これらのプロセス、機械、膜構造、層の構成、装置、方法、および/またはステップを含むことを意図している。
Claims (20)
- 低密度ポリエチレン(LDPE)リサイクレートの処理方法であって、
a.以下を有するLDPEリサイクレート原料を提供するステップと、
i)0.910g/cm3~0.940g/cm3の範囲の第1の密度と、
ii)5.0g/10分以下の第1の溶融指数(I2)と、
iii)40よりも大きい第1の分子量分布(Mw/Mn)と、
iv)85,000ダルトン以上の第1の重量平均分子量(「Mw1」)と、
v)1.0以上の第1の溶融弾性(「ER」)と、
b.前記LDPEリサイクレートを第1の押出機に添加して、第1のLDPEリサイクレートメルトを生成するステップと、
c.前記第1のLDPEリサイクレートメルトを減粘分解条件に供して、以下を有する第2のLDPEリサイクレートメルトを生成するステップと、
i)第2の密度であって、前記第1の密度に対する前記第2の密度の前記比率が1.0以上である、前記第2の密度と、
ii)第2の溶融指数であって、前記第1の溶融指数に対する前記第2の溶融指数の前記比率が5.0以上である、前記第2のメルトインデックスと、
iii)第2の分子量分布であって、前記第1の分子量分布に対する前記第2の分子量分布の前記比率が、0.60~0.99の範囲である、前記第2の分子量分布と、
iv)第2の重量平均分子量(「Mw2」)であって、Mw2/Mw1が0.60~0.99の範囲内である、前記第2の重量平均分子量と、
v)第2の溶融弾性であって、前記第1の溶融弾性に対する前記第2の溶融弾性の前記比率が0.30~0.90の範囲である、前記第2の溶融弾性と、
を含む、方法。 - 前記LDPEリサイクレート原料は、消費後リサイクレート廃棄物、工業化後リサイクレート廃棄物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記減粘分解条件は、熱減粘分解からなる、請求項1に記載の方法。
- 熱減粘分解しが300℃以上の温度で行われる、請求項3に記載の方法。
- 前記第0のLDPEリサイクレートメルトを脱揮発条件にに供して、前記第2のLDPEリサイクレートメルトを生成するステップと、さらに含む、
前記LDPEリサイクレート原料は、第1の揮発性有機化合物含有量を有し、
前記第1のLDPEリサイクレートメルトは、第2の揮発性有機化合物含有量を有し、
前記第1の揮発性有機化合物含有量に対する前記第2の揮発性有機化合物含有量の前記比率は、0.9以下である、請求項1に記載の方法。 - 脱揮発条件が、スカベンジガスの注入及び引っ込めることを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記方法は、以下のうちの1つ以上を特徴とする:
i) 前記LDPEリサイクレート原料は、第1の高負荷溶融指数(I21)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の高負荷溶融指数を有し、前記第1の高負荷溶融指数に対する前記第2の高負荷溶融指数の比率は、2.0以上であり、
ii)前記LDPEリサイクレート原料は、第1の溶融指数比(I21/I2)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の溶融指数比を有し、前記第1の溶融指数比に対する前記第2の溶融指数比の比は、0.50~0.75の範囲内であり、
iii)前記LDPEリサイクレート原料は、0.40~0.75の範囲の第1の長鎖分岐パラメータ(g’)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2のg’を有し、前記第2のg’対前記第1のg’の比率は、1.0以上であり、
iv)前記LDPEリサイクレート原料は、全体的な多分散性尺度(「PDR」)を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2のPDRを有し、前記第1のPDRに対する前記第2のPDRの比率は、0.5以下であり、
v)前記LDPEリサイクレート原料は、第1の複合粘度比を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の複合粘度比を有し、前記第1の複合粘度比に対する前記第2の複合粘度比の比は、0.40以下、及び/または前記第2の複合粘度は、12以下であり、
vi)前記LDPEリサイクレート原料は、第1の固有粘度を有し、前記第2のLDPEリサイクレートメルトは、第2の固有粘度を有し、前記第1の固有粘度に対する前記第2の固有粘度の比は、0.85以下である、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のLDPEリサイクレートメルトのさらなる処理またはペレット化するのために、前記第2のLDPEリサイクレートメルトを前記第0の押出機から引き出すことによって、LDPEリサイクレート生成物が形成される、請求項1に記載の方法。
- 請求項8に記載の方法であって、
前記LDPEリサイクレート生成物及び第1のポリオレフィンブレンド成分を第2の押出機に添加するステップと、
前記第2の押出機内で化合条件を実施して、前記処理されたLDPEリサイクレート生成物と前記第1のポリオレフィンブレンド成分との前記溶融ブレンド混合物を含むポリオレフィン生成物を形成するステップと、をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 前記第1のポリオレフィンブレンド成分が、元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む、請求項9に記載の方法。
- 請求項10に記載の組成物であって、
a.前記元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含み、
b.前記ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含み、
c.前記処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項10に記載の組成物。 - 前記第0のポリオレフィンブレンド成分が、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記LDPEリサイクレート生成物は、前記LDPEリサイクレート生成物及び前記第1のポリオレフィンブレンド成分の前記合わせた重量に基づいて、5重量%~00重量%の範囲の量で添加される、請求項9に記載の方法。
- 前記化合条件が、300℃以下の温度を含む、請求項9に記載の方法。
- 0
第2のポリオレフィンブレンド成分を第3の押出機に添加するステップと、
前記第3押出機において、前記第2のポリオレフィンブレンド成分メルトを生成するための溶融条件に影響を与えるステップと、
前記第1のポリオレフィンブレンド成分として前記第2のポリオレフィンブレンド成分を引き出するステップと、をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記第2のブレンド成分が、元のLDPE、LDPEリサイクレート原料、処理されたLDPEリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む、請求項10に記載の方法。
- 以下のポリマーブレンドを含む組成物:
第1のポリマーであって、前記第1のポリマーは,
第1の処理されたLDPEリサイクレートであり、
5重量%~90重量%の範囲の量で存在する;
第2のポリマーであって、前記第2のポリマーは,
元のポリオレフィン、ポリオレフィンリサイクレート原料、処理されたポリオレフィンリサイクレート、またはそれらの組み合わせであり、
10重量%~95重量%の範囲の量で存在する;
ここで、全ての重量パーセンテージは、前記第1及び第2のポリマーの前記合わせた重量に基づく。 - 請求項17に記載の組成物であって、
a.前記元のポリオレフィンは、元のLDPE、元のLLDPE、元のHDPE、元のMDPE、元のポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含み、
b.前記ポリオレフィンリサイクレート原料は、LDPEリサイクレート原料、LLDPEリサイクレート原料、HDPEリサイクレート原料、MDPEリサイクレート原料、ポリプロピレンリサイクレート原料、またはそれらの組み合わせを含み、
c.前記処理されたポリオレフィンリサイクレートは、第2の処理されたLDPEリサイクレート、処理されたLLDPEリサイクレート、処理されたHDPEリサイクレート、処理されたMDPEリサイクレート、処理されたポリプロピレンリサイクレート、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項17に記載の組成物。 - 前記処理された装置は熱減粘分解を受け、場合によっては脱揮発分を受ける、請求項17に記載の組成物。
- 処理されたLDPEリサイクレート、及び所望により最大50重量%の元のポリオレフィンを含む組成物を物理的及び/または化学的にブローすることによって形成された発泡体であって、前記発泡体は、15kg/m3~60kg/m3の密度を有する、
発泡体。
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