JP6853360B2 - 再生製品からポリマーを分離及び精製する方法 - Google Patents
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Description
本明細書で使用するとき、用語「再生製品」(rP)は、以前にある目的のために使用され、次いで、更なる加工のために回収された製品を指す。
ΔGmix=ΔHmix−TΔSmix 式1
(式中、ΔGmixは、溶解性ポリマーと溶媒との混合のギブズ自由エネルギー変化であり、ΔHmixは混合のエンタルピー変化であり、Tは絶対温度であり、ΔSmixは混合のエントロピーである)。溶媒中溶解性ポリマーの安定した溶液を維持するには、ギブズ自由エネルギーが負でかつ最小でなければならない。したがって、適切な温度及び圧力で負のギブズ自由エネルギーを最小化する溶解性ポリマーと溶媒との任意の組み合わせを、本発明に使用することができる。
驚くべきことに、好ましい実施形態において温度及び圧力依存性のポリマー溶解度を呈する特定の溶媒は、比較的単純なプロセスにおいて使用したときに、ポリマー、特に再生又はリサイクルされた製品中のポリマーをほぼバージン様の品質にまで分離及び精製できることが見出された。これらポリマーのそれぞれは、ベースポリマー、粒子状添加剤、及び抽出可能な材料を含む。図1に例示されるプロセスは、再生製品を入手し(図1の工程a)、続いて、抽出温度(TE)及び抽出圧力(PE)において抽出溶媒を用いて再生製品から抽出可能な材料を抽出し(図1の工程b)、続いて、溶解温度(TD)及び溶解圧力(PD)においてベースポリマーを溶解工程溶媒に溶解させ(図1の工程c)、ベースポリマー溶液中の粒子状添加剤の懸濁液を形成し、続いて、溶解温度(TD)及び溶解圧力(PD)においてポリマー懸濁液を沈降させ(図1の工程d)、ベースポリマー溶液中の前工程で沈降しなかった粒子状添加剤の懸濁液を形成し、続いて、溶解温度(TD)及び溶解圧力(PD)においてそれを固体媒体と接触させることによって当該懸濁液を精製して(図1の工程e)、ベースポリマー溶液中の粒子状添加剤の濃度を低下させ、続いて、ポリマーを溶解工程溶媒から分離し(図1の工程f)、分離及び精製されたポリマーを生成する工程を含む。次いで、再生製品中の溶解性ポリマーのそれぞれ1つに対して、溶解、沈殿、精製、及び分離のプロセス工程を繰り返す。
本発明の目的のために、再生製品(rP)は、製品又は包装のいずれかを指す。消費者使用後の製品又は包装の非限定的な例は、最終消費者が、使用された製品又は包装をごみ運搬業者又はリサイクル業者による回収のために指定された容器に入れる道路脇リサイクル流から得られる製品又は包装、及び消費者が廃棄物又は包装を店舗に運び、当該廃棄物又は包装を指定された回収容器内に入れる店内「引取」プログラムから得られる製品又は包装である。産業使用後廃棄物の非限定的な例は、製造業者により使用不能な材料として収集された商品又は製品の製造又は輸送中に生じた廃棄ポリマーであり得る(すなわち、裁ちくず、仕様外の材料、始動くず)。特殊な廃棄物の流れから得られる廃棄物の非限定的な例は、e廃棄物としても知られている電子廃棄物、自動車、並びに使用済みカーペット及び織物のリサイクルから得られる廃棄物である。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法は、約100℃を超える温度及び約150psig(1MPa)を超える圧力において当該rPを抽出溶媒で抽出する工程であって、当該抽出溶媒が、約70℃未満の標準沸点を有することよって、抽出されたrP(erP)を生成し、当該抽出可能な材料が、当該rP中の当該抽出可能な材料の当該濃度よりも低い、erPの濃度を有する、工程を含む。本発明の別の実施形態では、当該抽出工程は、約100℃を超える温度及び約150psig(1MPa)を超える圧力において当該rAHPを抽出溶媒で抽出する工程であって、当該抽出溶媒が、約70℃未満の標準沸点を有することによって、抽出されたrAHP(erAHP)を生成し、当該抽出可能な材料が、当該rAHP中の当該抽出可能な材料の当該濃度よりも低い、当該erAHP中の濃度を有する、工程を含む。本発明の更に別の実施形態では、当該抽出工程は、約100℃を超える温度及び約150psig(1MPa)を超える圧力において当該rFを抽出溶媒で抽出する工程であって、当該抽出溶媒が、約70℃未満の標準沸点を有することよって、抽出されたrF(erF)を生成し、当該抽出可能な材料が、当該rF中の当該抽出可能な材料の当該濃度よりも低い、当該erF中の濃度を有する、工程を含む。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法は、第1の溶解性ベースポリマーを溶解工程溶媒に可溶化させるのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、当該erPを当該溶解工程溶媒と接触させることによって、当該rPの当該第1の溶解性ベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、当該初期懸濁液が、第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加物と残りのポリマー全てのドメインとの懸濁液を含み、当該第1の溶解性ベースポリマーが、残りの溶解性ベースポリマーの可溶化範囲未満の可溶化範囲を有する、工程を含む。本発明の別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からポリマーを分離及び精製する方法は、第1の溶解性ベースポリマーを溶解工程溶媒に可溶化させるのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、当該erAHPを当該溶解工程溶媒と接触させることによって、当該rAHPの当該第1の溶解性ベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、当該初期懸濁液が、第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加物と残りのポリマー全てのドメインとの懸濁液を含み、当該第1の溶解性ベースポリマーが、残りの溶解性ベースポリマーの可溶化範囲未満の可溶化範囲を有する、工程を含む。本発明の更に別の実施形態では、再生フィルム(rF)からポリマーを分離及び精製する方法は、第1の溶解性ベースポリマーを溶解工程溶媒に可溶化させるのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、当該erFを当該溶解工程溶媒と接触させることによって、当該rFの当該第1の溶解性ベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、当該初期懸濁液が、第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加物と残りのポリマー全てのドメインとの懸濁液を含み、当該第1の溶解性ベースポリマーが、残りの溶解性ベースポリマーの可溶化範囲未満の可溶化範囲を有する、工程を含む。本発明のなお更に別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からADHポリマーを分離及び精製する方法は、ADHベースポリマーを溶解工程溶媒に可溶化させるのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、当該erAHPを当該溶解工程溶媒と接触させることによって、当該rAHPの当該ADHベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、当該初期懸濁液が、ADHベースポリマー溶液中の当該ADHポリマーに関連する当該粒子状添加物と、TPE、PP、PE、PET、セルロース、及びPAAポリマーのドメインとの懸濁液を含み、当該ADHベースポリマーが、当該TPE、PP、PE、及びPETベースポリマーの可溶化範囲未満の可溶化範囲を有し、当該溶解工程ドメインが、当該TPE、PP、PE、PET、セルロース、及びPAAポリマーを含む、工程を含む。本発明の一実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からPPポリマーを分離及び精製する方法は、当該PPベースポリマーを溶解工程溶媒に可溶化させるのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、当該erAHPを当該溶解工程溶媒と接触させることによって、当該rAHPの当該PPベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、当該初期懸濁液が、PPベースポリマー溶液中の当該PPポリマーに関連する当該粒子状添加物とセルロース及びPAAポリマーのドメインとの懸濁液を含む、工程を含む。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法は、沈降した粒子状添加剤の収集物及び当該残りのポリマー全てのドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該初期懸濁液を沈降させる工程であって、当該沈降した粒子状添加剤の収集物が、当該第1の溶解性ポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、当該中間懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程、を含む。本発明の別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からポリマーを分離及び精製する方法は、沈降した粒子状添加剤の収集物及び当該残りのポリマー全てのドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該初期懸濁液を沈降させる工程であって、当該沈降した粒子状添加剤の収集物が、当該第1の溶解性ポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、当該中間懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程、を含む。本発明の更に別の実施形態では、再生フィルム(rF)からポリマーを分離及び精製する方法は、沈降した粒子状添加剤の収集物及び当該残りのポリマー全てのドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該初期懸濁液を沈降させる工程であって、当該沈降した粒子状添加剤の収集物が、当該第1の溶解性ポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、当該中間懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程、を含む。本発明のなお更に別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からADHポリマーを分離及び精製する方法は、沈降した粒子状添加剤の収集物及びTPE、PP、PE、PET、セルロース、及びPAAポリマーの当該ドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該初期懸濁液を沈降させる工程であって、当該沈降した粒子状添加剤の収集物が、当該ADHポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、当該中間懸濁液が、当該ADHベースポリマー溶液中の当該ADHポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程、を含む。本発明の一実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からPPポリマーを分離及び精製する方法は、沈降した粒子状添加剤の収集物並びにセルロース及びPAAポリマーの当該ドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該初期懸濁液を沈降させる工程であって、当該沈降した粒子状添加剤の収集物が、当該PPポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、当該中間懸濁液が、当該PPベースポリマー溶液中の当該PPポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程、を含む。
V=(ρp−ρf)gd2/18η 式2
(式中、Vは沈降速度であり、ρpは粒子状添加剤及び物質の密度であり、ρfはベースポリマー溶液の密度であり、gは印加された力(典型的には重力)による加速であり、dは粒子状添加剤及び物質中の粒子の直径であり、ηはベースポリマー溶液の動的粘度である)。溶液粘度を決定する重要なパラメータのいくつかは、ベースポリマー溶液の化学組成、ベースポリマー溶液に溶解したベースポリマーの分子量及び濃度、並びにベースポリマー溶液の温度及び圧力である。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法は、最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で固体媒体を用いて当該中間懸濁液を精製する工程であって、当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の部分が当該固体媒体によって保持され、当該最終懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程を含む。本発明の別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からポリマーを分離及び精製する方法は、最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で固体媒体を用いて当該中間懸濁液を精製する工程であって、当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の部分が当該固体媒体によって保持され、当該最終懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程を含む。本発明の更に別の実施形態では、再生フィルム(rF)からポリマーを分離及び精製する方法は、最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で固体媒体を用いて当該中間懸濁液を精製する工程であって、当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の部分が当該固体媒体によって保持され、当該最終懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程を含む。本発明のなお更に別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からADHポリマーを分離及び精製する方法は、最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該固体媒体を用いて当該中間懸濁液を精製する工程であって、当該ADHポリマーに関連する当該粒子状添加剤の部分が当該固体媒体によって保持され、当該最終懸濁液が、当該ADHベースポリマー溶液中の当該ADHポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程含む。本発明の一実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からPPポリマーを分離及び精製する方法は、最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該固体媒体を用いて当該中間懸濁液を精製する工程であって、当該PPポリマーに関連する当該粒子状添加剤の部分が当該固体媒体によって保持され、当該最終懸濁液が、当該PPベースポリマー溶液中の当該PPポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程を含む。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法は、分離及び精製された第1の溶解性ポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該溶解工程溶媒を当該最終懸濁液から分離する工程であって、当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマーが、当該第1の溶解性ベースポリマーと、当該rP中の当該第1の溶解性ポリマー中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の当該濃度よりも低い濃度で当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマー中に分散している当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤とを含む、工程を含む。本発明の別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からポリマーを分離及び精製する方法は、分離及び精製された第1の溶解性ポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該溶解工程溶媒を当該最終懸濁液から分離する工程であって、当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマーが、当該第1の溶解性ベースポリマーと、当該rAHP中の当該第1の溶解性ポリマー中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の当該濃度よりも低い濃度で当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマー中に分散している当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤とを含む、工程を含む。本発明の更に別の実施形態では、再生フィルム(rF)からポリマーを分離及び精製する方法は、分離及び精製された第1の溶解性ポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該溶解工程溶媒を当該最終懸濁液から分離する工程であって、当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマーが、当該第1の溶解性ベースポリマーと、当該rF中の当該第1の溶解性ポリマー中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の当該濃度よりも低い濃度で当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマー中に分散している当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤とを含む、工程を含む。本発明のなお更に別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からADHポリマーを分離及び精製する方法は、分離及び精製されたADHポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該溶解工程溶媒を当該最終懸濁液から分離する工程であって、当該分離及び精製されたADHポリマーが、当該ADHベースポリマーと、当該rAHP中の当該ADHポリマー中の当該ADHポリマーに関連する当該粒子状添加剤の当該濃度よりも低い濃度で当該分離及び精製されたADHポリマー中に分散している当該ADHポリマーに関連する当該粒子状添加剤とを含む、工程を含む。本発明の一実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からPPポリマーを分離及び精製する方法は、分離及び精製されたPPポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該溶解工程溶媒を当該最終懸濁液から分離する工程であって、当該分離及び精製されたPPポリマーが、当該第1のPPベースポリマーと、当該rAHP中の当該PPポリマー中の当該PPポリマーに関連する当該粒子状添加剤の当該濃度よりも低い濃度で当該分離及び精製されたPPポリマー中に分散している当該PPポリマーに関連する当該粒子状添加剤とを含む、工程を含む。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法は、抽出工程、溶解工程、沈降工程、精製工程、及び分離工程を、工程b〜fの前回の繰り返しから得られた沈降した粒子状添加剤の各収集物及び当該残りのポリマー全てのドメインを用いて繰り返して、1回で及び第2の溶解性ポリマーから更なる溶解性ポリマーを通して進行するシーケンスで、当該溶解性ベースポリマーを抽出、溶解、沈降、精製、及び分離することを介して、分離及び精製された溶解性ポリマーを生成する工程であって、当該シーケンスが、当該rPから得られた各個々の溶解性ポリマーがその分離及び精製された形態で生成されかつ沈降した粒子状添加剤の最終収集物及び全ての非溶解性ベースポリマーの当該ドメインが生成されるまで、最低可溶化範囲を有する溶解性ベースポリマーから最高可溶化範囲まで進行する、工程を含む。本発明の別の実施形態では、再生吸収性衛生用製品(rAHP)からポリマーを分離及び精製する方法は、出工程、溶解工程、沈降工程、精製工程、及び分離工程を、工程b〜fの前回の繰り返しから得られた沈降した粒子状添加剤の各収集物及び当該残りのポリマー全てのドメインを用いて繰り返して、1回で及び当該第2の溶解性ポリマーから更なる溶解性ポリマーを通して進行するシーケンスで、当該溶解性ベースポリマーを抽出、溶解、沈降、精製、及び分離することを介して、分離及び精製された溶解性ポリマーを生成する工程であって、当該シーケンスが、当該rAHPから得られた各個々の溶解性ポリマーがその分離及び精製された形態で生成されかつ沈降した粒子状添加剤の最終収集物及び全ての非溶解性ベースポリマーの当該ドメインが生成されるまで、最低可溶化範囲を有する溶解性ベースポリマーから最高可溶化範囲まで進行する、工程を含む。本発明の別の実施形態では、再生フィルム(rF)からポリマーを分離及び精製する方法は、抽出工程、溶解工程、沈降工程、精製工程、及び分離工程を、これら工程の前回の繰り返しから得られた沈降した粒子状添加剤の各溶解工程収集物及び当該残りのポリマー全てのドメインを用いて繰り返して、1回で及び第2の溶解性ポリマーから更なる溶解性ポリマーを通して進行するシーケンスで、溶解性ベースポリマーを抽出、溶解、沈降、精製、及び分離することを介して、分離及び精製された溶解性ポリマーを生成する工程であって、当該シーケンスが、当該rFから得られた各個々の溶解性ポリマーがその分離及び精製された形態で生成されかつ沈降した粒子状添加剤の最終収集物及び全ての非溶解性ベースポリマーの当該ドメインが生成されるまで、最低可溶化範囲を有する溶解性ベースポリマーから最高可溶化範囲まで進行する、工程を含む。
本発明の一実施形態では、再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法であって、当該rPが当該ポリマー及び不純物を含み、当該ポリマーが、ベースポリマーと、当該ポリマーに関連する粒子状添加剤と、当該ポリマーに関連する抽出可能な材料とを含み、各ポリマーに関連する当該粒子状添加剤が、ある濃度で当該ベースポリマー中に分散しており、当該ポリマーが、溶解性ポリマー、非溶解性ポリマー、及びこれらの混合物からなる群から選択され、当該不純物が、当該不純物に関連する粒子状物質と、当該不純物に関連する抽出可能な材料とを含み、当該rP中の当該抽出可能な材料が、当該ポリマーに関連する当該抽出可能な材料と当該不純物に関連する当該抽出可能な材料とを含み、当該rP中の当該抽出可能な材料が、当該rP中にある濃度で存在する方法が提供される。当該方法は、(a)rPを入手する工程であって、当該rPが、消費者使用後の製品、産業使用後の製品、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される工程と、(b)当該rPのサイズを約10mm未満の最大寸法を有する粒子に低減する工程と、(c)ポリマー流中の当該rPの各ポリマーを固体分離し、以下を含むプロセスにおいて別々に溶解性ポリマーを含む各ポリマー流を加工する工程と、を含む:(1)約100℃を超える温度及び約150psig(1MPa)を超える圧力において当該溶解性ポリマーを含む当該ポリマー流を抽出する工程であって、当該抽出溶媒が、約70℃未満の標準沸点を有することによって、抽出されたポリマーを生成し、当該抽出可能な材料が、当該rP中の当該抽出可能な材料の当該濃度よりも低い、当該抽出されたポリマーの濃度を有する、工程と、(2)溶解性ベースポリマーが溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、当該抽出されたポリマーを当該溶解工程溶媒と接触させることによって、当該溶解性ポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、当該初期懸濁液が、当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、(3)沈降した粒子状添加剤の収集物及び中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該初期懸濁液を沈降させる工程であって、当該沈降した粒子状添加剤の収集物が、当該第1の溶解性ポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、当該中間懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、(4)最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で固体媒体を用いて当該中間懸濁液を精製する工程であって、当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の部分が当該固体媒体によって保持され、当該最終懸濁液が、当該第1の溶解性ベースポリマー溶液中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、(5)分離及び精製された第1の溶解性ポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で当該溶解工程溶媒を当該最終懸濁液から分離する工程であって、当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマーが、当該第1の溶解性ベースポリマーと、当該rP中の当該第1の溶解性ポリマー中の当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤の当該濃度よりも低い濃度で当該分離及び精製された第1の溶解性ポリマー中に分散している当該第1の溶解性ポリマーに関連する当該粒子状添加剤とを含む、工程と、
を含む。
本発明の一実施形態では、当該固体分離工程は、重量測定技術を用いて当該rP粒子を当該ポリマーに分離することを含む。本発明の別の実施形態では、当該重力測定技術は、タンク内に供給されたポリマーの密度とタンクの出口で分離されたポリマーの密度との間の密度を有する液体がそれぞれ充填された一連のフロート/シンクタンクを含む。例えば、PETからPPを分離するには、PP及びPET粒子を含有する流れを水(密度1g/mL)を収容するタンクに供給し、この場合、密度約0.905g/mLのPPは浮遊し、密度約1.38g/mLのPETは沈下する。同様に、PEからPPを分離するには、PP及びPE粒子を含有する流れを水中40重量%のイソプロピルアルコール(密度0.926g/mL)を収容するタンクに供給し、この場合、密度約0.905g/mLのPPは浮遊し、密度約0.95g/mLのPEは沈下する。
本明細書に記述される試験方法は、ポリマーを精製するための様々な方法の有効性を測定するのに使用される。具体的には、記載される方法は、色と透光性/明澄度の改善(すなわち、再生ポリマーの色及び不透明度を、着色されていないバージンポリマーに近づける)、元素汚染の低減又は除去(すなわち、重金属の除去)、非可燃性不純物(すなわち、無機充填剤)の低減又は除去、揮発性化合物(特に、再生製品の悪臭の原因となる揮発性化合物)の低減又は除去、並びに、ポリマー不純物(例えば、ポリプロピレン中のポリエチレン不純物)の低減又は除去についての所与の精製方法の有効性を示す。
ポリマーの色と不透明度/透光性は、ポリマーが、そのポリマーから製造される物品の望ましい視覚的美観を達成できるかどうかを判定する、重要なパラメータである。例えば、再生ポリプロピレン、特に消費者使用後に得られる再生ポリプロピレンは、残留する顔料、充填剤、及び他の不純物に起因して、典型的に色が濃く不透明である。よって、色と不透明度の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する重要なパラメータである。
再生ポリマーの資源の多くが、許容できないほど高濃度の重金属汚染を有している。重金属、例えば、鉛、水銀、カドミウム、及びクロムの存在は、例えば食品若しくは薬剤接触用途又は医療機器用途などの特定の用途において再生ポリマーを使用することを妨げる場合がある。よって、重金属の濃度の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する際に重要である。
再生ポリマーの資源の多くが、様々な充填剤、例えば炭酸カルシウム、タルカム、及びガラス繊維などを含んでいる。これら充填剤は、再生ポリマーの元の用途では有用であるが、再生ポリマーの次の用途にとっては望ましくない可能性があるようにポリマーの物性を変化させる。よって、充填剤の量の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する際に重要である。
20mLのガラスバイアル瓶に約3gの各試料を入れ、室温で少なくとも30分間平衡化することによって、臭気感覚分析を行う。平衡化後、各バイアルを開け、訓練された採点者がヘッドスペースを嗅ぎ(ウサギのように嗅ぎ)、臭い強度及び記述子プロファイルを決定する。臭い強度を以下の尺度に従って評価する:5=非常に強い、4=強い、3=中程度、2=弱い〜中程度、1=弱い、0=臭いなし。
再生ポリマーの資源の多く、特に混合物流の資源に由来する再生ポリマーは、望ましくないポリマー不純物を含んでいる場合がある。理論に束縛されるものではないが、ポリマー不純物(例えば、ポリプロピレン中のポリエチレン混入)は、異種相の存在とそれによる弱い相互作用によって、ポリマーの物理的特性に影響を与える可能性がある。更に、ポリマー不純物はポリマーの不透明度を高めることもあり、色に影響することがある。よって、ポリマー不純物の量の測定は、ポリマーの精製方法の有効性を判定する際に重要である。
Claims (13)
- 再生製品(rP)からポリマーを分離及び精製する方法であって、前記rPがポリマー及び不純物を含み、前記ポリマーが、PE、PP、PET、PS、ADH、TPE、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、PAA、PLA、アイオノマー、PA、及びPBSからなる群から選択され、前記ポリマーが、ベースポリマー、前記ベースポリマーに関連する粒子状添加剤、及び前記ベースポリマーに関連する抽出可能な材料を含み、各ベースポリマーに関連する前記粒子状添加剤が、ある濃度で前記ベースポリマー中に分散しており、前記方法が、
a.前記rPを入手する工程であって、前記rPが、消費者使用後の製品、産業使用後の製品、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、工程と、
b.約100℃を超える温度及び約150psig(1MPa)を超える圧力において前記rPを抽出溶媒で抽出して抽出されたrP(erP)を生成する工程であって、前記抽出溶媒が約70℃未満の標準沸点を有し、前記erP中の前記抽出可能な材料の濃度が、前記rP中の前記抽出可能な材料の前記濃度よりも低い、工程と、
c.第1の溶解性ベースポリマーが溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、前記erPを前記溶解工程溶媒と接触させることによって、前記rPの前記第1の溶解性ベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、前記初期懸濁液が、第1の溶解性ベースポリマー溶液中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤と残りのポリマー全てのドメインの懸濁液とを含み、前記第1の溶解性ベースポリマーを前記溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な前記温度範囲及び前記圧力範囲が、残りの溶解性ベースポリマーを前記溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な温度範囲及び圧力範囲未満である、工程と、
d.沈降した粒子状添加剤の収集物及び前記残りのポリマー全てのドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で前記初期懸濁液を沈降させる工程であって、前記沈降した粒子状添加剤の収集物が、前記第1の溶解性ポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、前記中間懸濁液が、前記第1の溶解性ベースポリマー溶液中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、
e.最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で固体媒体を用いて前記中間懸濁液を精製する工程であって、前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤の部分が前記固体媒体によって保持され、前記最終懸濁液が、前記第1の溶解性ベースポリマー溶液中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、
f.分離及び精製された第1の溶解性ポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で前記溶解工程溶媒を前記最終懸濁液から分離する工程であって、前記分離及び精製された第1の溶解性ポリマーが、前記第1の溶解性ベースポリマーと、前記rP中の前記第1の溶解性ポリマー中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤の前記濃度よりも低い濃度で前記分離及び精製された第1の溶解性ポリマー中に分散している前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤とを含む、工程と、
g.工程b(抽出工程)、c(溶解工程)、d(沈降工程)、e(精製工程)、及びf(分離工程)を、工程b〜fの前回の繰り返しから得られた沈降した粒子状添加剤の各収集物及び前記残りのポリマー全てのドメインを用いて繰り返して、1回で及び第2の溶解性ポリマーから更なる溶解性ポリマーを通して進行するシーケンスで、前記溶解性ベースポリマーを抽出、溶解、沈降、精製、及び分離することを介して、分離及び精製された溶解性ポリマーを生成する工程であって、前記シーケンスが、前記rPから得られた各個々の溶解性ポリマーがその分離及び精製された形態で生成されかつ沈降した粒子状添加剤の最終収集物及び全ての非溶解性ベースポリマーの前記ドメインが生成されるまで進行する、工程と、
を含み、
前記ベースポリマーが、溶解性ポリマー、非溶解性ポリマー、及びこれらの混合物からなる群から選択され、前記不純物が、前記不純物に関連する粒子状物質と、前記不純物に関連する抽出可能な材料とを含み、前記rP中の前記抽出可能な材料が、前記ベースポリマーに関連する前記抽出可能な材料及び前記不純物に関連する前記抽出可能な材料を含み、前記rP中の前記抽出可能な材料が、前記rP中にある濃度で存在する、方法。 - 前記rPが、再生フィルム(rF)である、請求項1に記載の方法。
- 前記rFが、少なくとも2つのポリマーを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記rPが、再生吸収性衛生用製品(rAHP)である、請求項1に記載の方法。
- 前記方法が、
a.rAHPを入手する工程であって、前記rAHPが、消費者使用後の製品、産業使用後の製品、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される工程と、
b.約100℃を超える温度及び約150psig(1MPa)を超える圧力において前記rAHPを抽出溶媒で抽出する工程であって、前記抽出溶媒が、約70℃未満の標準沸点を有することによって、抽出されたrAHP(erAHP)を生成し、前記抽出可能な材料が、前記rAHP中の前記抽出可能な材料の前記濃度よりも低い、前記erAHP中の濃度を有する、工程と、
c.第1の溶解性ベースポリマーが溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な温度範囲及び圧力範囲において、前記erAHPを前記溶解工程溶媒と接触させることによって、前記rAHPの前記第1の溶解性ベースポリマーを溶解させる工程により、初期懸濁液を生成する工程であって、前記初期懸濁液が、第1の溶解性ベースポリマー溶液中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤と残りのポリマー全てのドメインの懸濁液とを含み、前記第1の溶解性ベースポリマーを前記溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な温度範囲及び圧力範囲が、残りの溶解性ベースポリマーを前記溶解工程溶媒に可溶化するのに十分な温度範囲及び圧力範囲未満である、工程と、
d.沈降した粒子状添加剤の収集物及び前記残りのポリマー全てのドメイン、並びに中間懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で前記初期懸濁液を沈降させる工程であって、前記沈降した粒子状添加剤の収集物が、前記第1の溶解性ポリマーに関連する粒子状添加剤を含み、前記中間懸濁液が、前記第1の溶解性ベースポリマー溶液中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する沈降していない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、
e.最終懸濁液を生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で固体媒体を用いて前記中間懸濁液を精製する工程であって、前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤の部分が前記固体媒体によって保持され、前記最終懸濁液が、前記第1の溶解性ベースポリマー溶液中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する保持されていない粒子状添加剤の懸濁液を含む、工程と、
f.分離及び精製された第1の溶解性ポリマーを生成するのに十分な温度範囲及び圧力範囲で前記溶解工程溶媒を前記最終懸濁液から分離する工程であって、前記分離及び精製された第1の溶解性ポリマーが、前記第1の溶解性ベースポリマーと、前記rAHP中の前記第1の溶解性ポリマー中の前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤の前記濃度よりも低い濃度で前記分離及び精製された第1の溶解性ポリマー中に分散している前記第1の溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤とを含む、工程と、
g.工程b(抽出工程)、c(溶解工程)、d(沈降工程)、e(精製工程)、及びf(分離工程)を、工程b〜fの前回の繰り返しから得られた前記沈降した粒子状添加剤の各収集物及び前記残りのポリマー全てのドメインを用いて繰り返して、1回で及び第2の溶解性ポリマーから更なる溶解性ポリマーを通して進行するシーケンスで、前記溶解性ベースポリマーを抽出、溶解、沈降、精製、及び分離することを介して、分離及び精製された溶解性ポリマーを生成する工程であって、前記シーケンスが、前記rAHPから得られた各個々の溶解性ポリマーがその分離及び精製された形態で生成されかつ沈降した粒子状添加剤の最終収集物及び全ての非溶解性ベースポリマーの前記ドメインが生成されるまで進行する、工程と、
を含む、請求項4に記載の方法。 - 前記rAHPが、乳児用おむつ、女性用保護製品、成人用失禁製品、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項5に記載の方法。
- 前記方法が、前記入手工程後に前記rAHPを滅菌する工程を更に含む、請求項5に記載の方法。
- 前記方法が、前記入手工程後かつ前記抽出工程前に前記rAHPのサイズを低減する工程を更に含む、請求項5に記載の方法。
- 前記低減工程が、粉砕、切断、剪断、又はこれらの組み合わせを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記erAHPが、前記抽出可能な材料を本質的に含まない、請求項5に記載の方法。
- 前記第1の溶解性ポリマーがADHであり、前記第2の溶解性ポリマーがTPEであり、第3の溶解性ポリマーがPPであり、第4の溶解性ポリマーがPEであり、第5の溶解性ポリマーがPETである、請求項1に記載の方法。
- 各溶解性ポリマーに関連する前記粒子状添加剤が、清澄剤、難燃剤、充填剤、補強剤、制酸剤、安定剤、酸化防止剤、スリップ剤、粘着防止剤、潤滑剤、離型剤、核形成剤、顔料、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項5に記載の方法。
- 前記非溶解性ポリマーが、セルロース及びPAAである、請求項1に記載の方法。
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