JP7221980B2 - ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセス - Google Patents
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Description
本出願は、2017年11月20日に出願された同時係属中の米国仮出願第62/588,805号からの優先権を主張し、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するための条件下で、ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件下で、ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分に添加することと、
炭化水素廃液の第1の部分から沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、溶解、添加、および、分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件下で、沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第2の部分から洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するための条件下で、洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第3の部分から二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
任意に、乾燥ポリスチレンを取得するための条件下で、二重洗浄ポリスチレンを乾燥することと、を含む。
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するための条件下で、ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件下で、ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分と接触させることと、
炭化水素廃液の第1の部分から沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、溶解、添加、および、分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件下で、沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第2の部分から洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するための条件下で、洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第3の部分から二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
任意に、乾燥ポリスチレンを取得するための条件下で、二重洗浄ポリスチレンを乾燥することと、を含む、ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセスが提供される。
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するための条件下で、ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件下で、ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分に添加することと、
炭化水素廃液の第1の部分から沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、溶解、添加、および、分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件下で、沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第2の部分から洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するための条件下で、洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第3の部分から二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンを、絞ることによって、および/または、圧搾することによって、過剰な炭化水素廃液を除去することと、
乾燥ポリスチレンを取得するための条件下で、二重洗浄ポリスチレンを乾燥することと、を含む、ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセスが提供される。
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するための条件下で、ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件下で、ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分と接触させることと、
炭化水素廃液の第1の部分から沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、溶解、添加、および、分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件下で、沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第2の部分から洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するための条件下で、洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
炭化水素廃液の第3の部分から二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンを、絞ることによって、および/または、圧搾することによって、過剰な炭化水素廃液を除去することと、
乾燥ポリスチレンを取得するための条件下で、二重洗浄ポリスチレンを乾燥することと、を含む、ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセスが提供される。
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するための条件下で、ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件下で、ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分に添加することと、
沈殿ポリスチレンおよび炭化水素廃液の第1の部分を冷却することと、
炭化水素廃液の第1の部分から沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、溶解、添加、冷却、および分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件下で、沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
洗浄ポリスチレンおよび炭化水素廃液の第2の部分を冷却することと、
炭化水素廃液の第2の部分から洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するための条件下で、洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
任意に、二重洗浄ポリスチレンおよび炭化水素廃液の第3の部分を冷却することと、
炭化水素廃液の第3の部分から二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
任意に、乾燥ポリスチレンを取得するための条件下で、二重洗浄ポリスチレンを乾燥することと、を含む、ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセスが提供される。
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するための条件下で、ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件下で、ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分と接触させることと、
沈殿ポリスチレンおよび炭化水素廃液の第1の部分を冷却することと、
炭化水素廃液の第1の部分から沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、溶解、添加、冷却、および分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件下で、沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
洗浄ポリスチレンおよび炭化水素廃液の第2の部分を冷却することと、
炭化水素廃液の第2の部分から洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するための条件下で、洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
任意に、二重洗浄ポリスチレンおよび炭化水素廃液の第3の部分を冷却することと、
炭化水素廃液の第3の部分から二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
任意に、乾燥ポリスチレンを取得するための条件下で、二重洗浄ポリスチレンを乾燥することと、を含む、ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセスが提供される。
現在の研究では、5つの主要なステップを含んだプロセスで、以下の手順に従って、ポリスチレン廃棄物が再生された。
1.エチルベンゼンでのポリスチレンの可溶化
2.不溶性物質を除去するためのポリスチレン(PS)/エチルベンゼン混合物の濾過
3.PSに対する非溶剤である非極性溶剤を用いた洗浄
4.乾燥
5.PSプラスチックビーズの形成および梱包
20%のPS濃度を有するポリスチレン(PS)の溶液は、40gのPS結晶、平均MW=170,000を160gのエチルベンゼンに溶解することによって調製された。2時間磁気撹拌しながら、溶液を80℃に加熱した。溶液を、25℃に戻した。エチルベンゼン中の79gのPS溶液の画分を、300mlの冷ヘプタンに添加し、30分間撹拌しながら100℃で加熱した。溶液を、室温に戻した。溶剤混合物を、傾瀉によって除去し、ビーカーの底に白色のPSペーストのみを残した。新鮮なヘプタン(300ml)を、PS白色ペーストに添加し、30分間撹拌しながら、溶媒を100℃まで加熱した。溶剤を、25℃に戻した。PSペーストを、同じ条件下で、300mlのヘプタンで3回洗浄した。PSペースト26.1gは、100に加熱されたオーブンで4日間乾燥された。4日間の乾燥後のPS重量は、17.7gであった。
I.実験的
20%のPS濃度を有するポリスチレン(PS)の溶液は、80gのエチルベンゼン中に家具の箱からの20gの発泡ポリスチレンを溶解することによって調製された。1時間磁気撹拌しながら、溶液を80℃に加熱した。ポリスチレン/エチルベンゼン溶液を、175mLの冷ヘプタンに添加し、1時間磁気撹拌しながら、80℃まで加熱して、PSの沈殿白色ペーストを形成した。溶液を室温に戻し、冷却プロセス(約5℃~10℃)を使用して、沈殿ポリスチレンの粘度を2時間かけて増加させた。溶媒混合物を、傾瀉によって除去し、フラスコの底に白色のPSペーストのみを残した。新鮮なヘプタン(150ml)を、PS白色ペーストに添加し、30分間磁気撹拌しながら、溶剤を80℃まで加熱した。溶剤を室温に戻し、別の冷却ステップ(約5℃~10℃)を使用して、沈殿PSの溶剤をより効率的に分離した。PSペーストを、同じ条件で、ヘプタン(150ml)で2回洗浄し、二重洗浄ポリスチレンペーストを、溶剤混合物から分離した。PSペースト30.02gは、100℃で4時間真空乾燥した。乾燥後の再生PS重量は、19.47gであった。
エチルベンゼンは、ポリスチレンに対する非常に良好な親和性を有すると思われ、これは、例えば、PSの展性をより高め、沈殿後(高温および室温で)、かなりの量のエチルベンゼンを内部に閉じ込めたままにする可能性がある。そのため、いかなるPSも失うことなく、溶剤混合物を抽出することは困難である可能性があり(ヘプタン/エチルベンゼン混合物と一緒になる傾向がある)、沈殿物がフレークの形態である場合、良好な分離を行うことはさらに困難である。そのため、固体/液体の分離を増やすために、溶液を約5℃~10℃(例えば、30分間~1時間)に冷却すると、PSの粘度が増加し、いかなるPSも失うことなく、溶剤混合物をより簡単に分離することができる。この冷却ステップは、溶剤でいかなるPSも失わないようにするために、第1の洗浄後に、再度実行することができる。第2の洗浄後、この時点ではPSにエチルベンゼンが通常1%未満しか残っていないため、PSはより堅固であり、問題なく分離される傾向があるため、任意であることがわかった。
Claims (17)
- ポリスチレン廃棄物を再生するためのプロセスであって、
ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を取得するため、前記ポリスチレン廃棄物を、エチルベンゼンに溶解することと、
沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分とを取得するため、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分と接触させることと、
前記沈殿ポリスチレンと炭化水素廃液の第1の部分を冷却することと、
前記炭化水素廃液の第1の部分から前記沈殿ポリスチレンを分離することと、
任意に、前記溶解、接触、冷却、および分離を繰り返すことと、
洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第2の部分とを取得するため、前記沈殿ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分で洗浄することと、
前記炭化水素廃液の第2の部分から前記洗浄ポリスチレンを分離することと、
二重洗浄ポリスチレンと炭化水素廃液の第3の部分とを取得するため、前記洗浄ポリスチレンを、炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分で洗浄することと、
前記炭化水素廃液の第3の部分から前記二重洗浄ポリスチレンを分離することと、
任意に、乾燥ポリスチレンを取得するため、前記二重洗浄ポリスチレンを乾燥させることと、を含み、
1g/10分以上40g/10分未満のメルトフローインデックスを有する再生ポリスチレンを生成する、プロセス。 - 前記接触が、周囲温度又は80℃以上120℃以下の温度において行われる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分による前記沈殿ポリスチレンの前記洗浄が、周囲温度又は80℃以上120℃以下の温度において行われ、前記炭化水素廃液の第2の部分から前記洗浄ポリスチレンを分離する前に、前記プロセスが、前記洗浄ポリスチレンおよび前記炭化水素廃液の第2の部分を冷却することをさらに含む、請求項1または2に記載のプロセス。
- 前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分による前記洗浄ポリスチレンの前記洗浄が、周囲温度又は80℃以上120℃以下の温度において行われ、前記炭化水素廃液の第3の部分から前記二重洗浄ポリスチレンを分離する前に、前記プロセスが、前記二重洗浄ポリスチレンおよび前記炭化水素廃液の第3の部分を冷却することをさらに含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物が、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物の全重量に基づいて、33重量%以下の量のポリスチレンを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物が、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物の全重量に基づいて、16重量%~25重量%の量のポリスチレンを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物が、不溶性物質を含み、前記プロセスが、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分と接触する前に、前記不溶性物質を除去するため、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を濾過することをさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記沈殿ポリスチレンと前記炭化水素廃液の第1の部分とを取得するための条件として、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の沸点において、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物を、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分に添加することと、前記エチルベンゼンが、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤および前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物から前記炭化水素ポリスチレン非溶剤へと十分な程度にまで拡散が進行する時間をかけて撹拌することと、を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物の全重量に基づいて、前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物中の前記エチルベンゼンの90重量%超が、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤へと拡散する、請求項8に記載のプロセス。
- 前記ポリスチレン/エチルベンゼン混合物に対する前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分の体積比が、2:1~4:1である、請求項1~9のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記洗浄ポリスチレンと前記炭化水素廃液の第2の部分とを取得するための条件として、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の沸点において、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分を前記沈殿ポリスチレンに添加することと、前記エチルベンゼンが、前記沈殿ポリスチレンから前記炭化水素ポリスチレン非溶剤へと十分な程度にまで拡散が進行する時間をかけて撹拌することと、を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記洗浄ポリスチレンが、0.3重量%未満のエチルベンゼンを含む、請求項11に記載のプロセス。
- 前記洗浄ポリスチレンが、0.1重量%未満のエチルベンゼンを含む、請求項11に記載のプロセス。
- 前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第1の部分、前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第2の部分、および前記炭化水素ポリスチレン非溶剤の第3の部分のうちの少なくとも1つが、1気圧の圧力下で、98℃~110℃または105℃~110℃の沸点を有する炭化水素ポリスチレン非溶剤を含む、本質的にそれからなる、またはそれからなる、請求項1~13のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記ポリスチレン廃棄物が、生産財廃棄物、消費財廃棄物、またはこれらの組み合わせである、請求項1~14のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記接触が、80℃~120℃、80℃~90℃または85℃の温度で行われる、請求項1~15のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記添加が、80℃~120℃、80℃~90℃または85℃の温度で行われる、請求項8~15のいずれか一項に記載のプロセス。
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