JP7247325B2 - Co2排出の低負荷なポリマー組成物及びそれを調製する方法 - Google Patents
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Description
P1Biobased・排出係数P1Biobased+P2Recycled・排出係数P2Recycled
+P3Petro・排出係数P3Petro = 排出係数Blend
に従って決定した場合、ブレンドポリマー組成物について1.0kg CO2/kg以下の排出係数Blendを示すように、各成分のwt%が選択される、ポリマー組成物に関し、
式中、P1Biobasedは1種又は複数のバイオベースポリマー組成物の質量百分率であり、P2Recycledは1種又は複数の再生ポリマー組成物の質量パーセントであり、P3Petroは1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物の質量パーセントであり、排出係数P1Biobasedは、1種又は複数のバイオベースポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P2Recycledは、1種又は複数の再生ポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P3Petroは、1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数Blendは、ブレンドポリマー組成物に関してkg CO2/kgブレンドポリマー組成物で算出される排出量である。
P1Biobased・排出係数P1Biobased+P2Recycled・排出係数P2Recycled
+P3Petro・排出係数P3Petro = 排出係数Blend
に従って決定した場合、-1.0~1.0kg CO2/kgブレンドポリマー組成物の範囲の排出係数Blendを示すように、各成分の質量パーセントが選択される、方法に関し、
式中、P1Biobasedは1種又は複数のバイオベースポリマー組成物の質量百分率であり、P2Recycledは1種又は複数の再生ポリマー組成物の質量パーセントであり、P3Petroは1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物の質量パーセントであり、排出係数P1Biobasedは、1種又は複数のバイオベースポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P2Recycledは、1種又は複数の再生ポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P3Petroは、1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数Blendは、ブレンドポリマー組成物に関してkg CO2/kgブレンドポリマー組成物で算出される排出量である。
P1Biobased・排出係数P1Biobased+P2Recycled・排出係数P2Recycled
+P3Petro・排出係数P3Petro = 排出係数Blend
式中、P1Biobasedはバイオベースポリマー組成物の質量百分率であり、P2Recycledは再生ポリマー組成物の質量パーセントであり、P3Petroは1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物の質量パーセントであり、排出係数P1Biobasedは、バイオベースポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P2Recycledは、再生ポリマー組成物成分に関してg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P3Petroは、1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数Blendは、最終のポリマー組成物に関してg CO2/kgポリマー組成物で算出される排出量である。
1つ又は複数の実施形態において、本開示によるブレンドポリマー組成物は、バイオベースポリマー成分と再生ポリマー成分との混合物を含み得る。1つ又は複数の実施形態において、ブレンドポリマー組成物は、バイオベースポリマー成分と再生ポリマー成分と、石油化学系バージンポリマー成分との混合物を含み得る。
1つ又は複数の実施形態において、ブレンドポリマー組成物は、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、及びそれらのブレンド及び混合物等の様々な分子量及び密度のポリエチレンを含む、エチレンモノマーから生成されるバイオベース及び/又は再生ポリエチレンを含み得る。
本開示によるバイオベースポリエチレンは、ある質量百分率の生物由来モノマーを含有するポリオレフィンを含み得る。バイオベースポリエチレン及びモノマーは、天然産物に由来し、化石燃料源から得られるポリマー及びモノマーとは区別される。バイオベース材料は、大気中でCO2を能動的に低減し得るか、又はそうでない場合に、生成中排出する必要があるCO2がより少量であり得る源から得られるため、そのような材料は「グリーン」又は再生可能であると考えられる。
本開示によるポリマー組成物は、産業廃棄樹脂(post-industrial resin)、使用済み樹脂、粉砕再生ポリマー樹脂、及びそれらの組み合わせを含む、様々な源から得られる再生ポリエチレンを含み得る。1つ又は複数の実施形態において、再生ポリエチレンは、ポリエチレン廃棄物残渣からポリエチレンを選択する工程、ポリエチレンを清浄にする工程、及びポリエチレンを加工してポリエチレンフレークを生成する工程の一般プロセスによって得てもよい。いくつかの実施形態において、加工してポリエチレンフレークを生成する工程は、清浄工程の前に行ってもよい。いくつかの実施形態において、再生プロセスは、ポリエチレンフレークを押出してポリエチレンペレットを生成する工程を更に含む。
1つ又は複数の実施形態において、ポリマー組成物は、様々な分子量及び密度のポリプロピレン、並びにそれらのブレンド及び混合物を含む、プロピレンモノマーから生成されるバイオベース及び再生ポリプロピレンを含み得る。
本開示によるバイオベースポリプロピレンは、ある質量百分率の生物由来モノマーを含有するポリオレフィンを含み得る。プロピレンモノマーは、バイオベースポリエチレンに関して上に論じられ、例えば米国特許公報第2013/0095542号において論じられるのと同様の生物学的プロセスに由来してもよい。1つ又は複数の実施形態において、生物由来のn-プロパノールを脱水してプロピレンを得てもよく、次いでプロピレンは重合されて様々な種類のポリプロピレンが生成される。本開示によるバイオベースポリプロピレンは、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ヘテロファジックコポリマー、又はターポリマー等を含み得る。
本開示によるブレンドポリマー組成物は、産業廃棄樹脂、使用済み樹脂、粉砕再生ポリマー樹脂、及びそれらの組み合わせを含む、様々な源から得られる再生ポリプロピレンを含み得る。1つ又は複数の実施形態において、再生ポリプロピレンは、ポリプロピレン廃棄物残渣からポリプロピレンを選択する工程、ポリプロピレンを清浄にする工程、及びポリプロピレンを加工してポリプロピレンフレークを生成する工程の一般プロセスによって得てもよい。いくつかの実施形態において、加工してポリエチレンフレークを生成する工程は、清浄工程の前に行ってもよい。いくつかの実施形態において、再生プロセスは、ポリプロピレンフレークを押出してポリプロピレンペレットを生成する工程を更に含む。
本発明のポリマー組成物は、エチレンと酢酸ビニルとの共重合によって調製される1種又は複数のエチレン酢酸ビニル(EVA)コポリマーを組み入れてもよい。いくつかの実施形態において、EVAコポリマーは、バイオベースEVAであってもよく、エチレン及び/又は酢酸ビニルモノマーのうちの少なくとも1つは、バイオベースエタノールに由来するエチレン等の再生可能源に由来する。
1つ又は複数の実施形態において、本開示のポリマー組成物は、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレン酢酸ビニルを含むがこれらに限定されない1種又は複数の石油化学系バージン樹脂(即ち、化石燃料源から形成されている)を任意選択で含み得る。
1つ又は複数の実施形態において、本開示のポリマー組成物は、酸化防止剤、顔料、充填剤、補強剤、接着促進剤、殺生物剤、増白剤、核剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、加工助剤、難燃剤、可塑剤、及び光安定剤等の、組成物の様々な特性を改変させるいくつかの他の機能性添加剤を含有してもよい。
1つ又は複数の実施形態において、ポリマー組成物は、二次ポリマーで希釈されて、ポリマーペレット、フレーク、及び他の原材料を作るために使用されるか、又はポリマー物品を作るために使用される原料ポリマーを生成する、マスターバッチ(濃縮ポリマー混合物)として配合してもよい。具体的には、本開示によるマスターバッチ配合物は、二次ポリマー組成物のカーボンフットプリントを政府又は業界の基準を遵守するために許容されるレベルまで最小限にするために、二次ポリマー組成物と組み合わせてもよい。いくつかの実施形態において、二次ポリマー組成物は、様々な分子量及び密度のポリエチレンを含んでもよい。
本開示によるポリマー組成物は、いくつかの可能なポリマーブレンド及び配合手法によって調製してもよく、当該手法は、以下の段落において論じられる。
本開示によるポリマー組成物は、いくつかの手法を用いて、構成成分から調製してもよい。1つ又は複数の実施形態において、バイオベースポリマー及び再生ポリマーは、デカリン、1,2-ジクロロベンゼン、及び1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール等の適切な有機溶媒に可溶化してもよい。次いで、溶媒混合物は、ポリマーをブレンドするための撹拌下、23℃と130℃との間等の温度まで加熱してもよい。
1つ又は複数の実施形態において、本開示によるポリマー組成物は、連続的又は非連続的な押出によって調製してもよい。方法は、単軸、2軸、又は多軸押出機を使用してもよく、押出機は、いくつかの実施形態において100℃から270℃までの、いくつかの実施形態において140℃から230℃までの範囲の温度で、使用してもよい。いくつかの実施形態において、原材料は、粉末、顆粒、フレーク、又は1種又は複数の成分の溶液、エマルジョン、及び懸濁液として液体中の分散体の形態で、主たる又は二次的なフィーダーに、同時に又は逐次的に、押出機に加えられる。
1つ又は複数の実施形態において、ポリマー組成物は、食品用の硬質及び軟質パッケージ、化学製品、家庭用化学製品、農薬、燃料タンク、水道管、ガス管、パイプ塗装、及びジオメンブレン等を含む、物品の製造において使用してもよい。本開示によるポリマー組成物を使用して生産され得る物品の更なる例としては、キャップ、閉鎖物、フィルム、射出部品、衛生吸収剤、小容量のブロー物品、大容量のブロー物品、発泡体、膨張物品、熱成形物品、家庭用電化製品、射出物品、家庭用ユーティリティ、技術部品、エアダクト、自動車部品及びリザーバー、シリンダー、穴あきコイル、ジオデシックブランケット(geodesic blanket)、バッグ、バッグ一般、家庭用品、おむつの裏カバー、ベッドライナー、水槽、ウォーターボックス、箱、大箱、ゴミ収集器、管の肩、チューブ、ロープ、配向構造物、二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)等の二軸配向フィルム、プラスチック製家具、蓄電池外箱、木枠、プレート、シート、チューブ、管、コンテナ、電子物品、繊維物品、リボン、ラフィア、テープ、フィラメント、引き出し、ロープ、漁網、テクニカルコイル、カーペット、ほうきの柄、スクリーン、保管テープ、瓶、形材、断熱材、カップ、ポット、IBC(中間バルクコンテナ)、化粧品用パッケージ、衛生及び清浄製品用パッケージ、食品パッケージ、多層パッケージ硬質品、軟質多層パッケージ、栓、マスターバッチ、押出コーティング、医薬品用パッケージ、共押出パッケージ、広口瓶、防水シート、袋、ライナー、ラミネート、チューブ、カヤック、水タンク、浄化槽、及びその他のタイプのタンクが挙げられる。
バイオベースポリエチレンの排出係数の算出
以下の実施例は、サトウキビからのバイオベースポリエチレンの生成に関係する工程のライフサイクル分析を提示し、排出係数は各工程に関して算出する。個別及び全体の排出係数寄与率をTable 1(表1)に示す。
再生ポリエチレンの排出係数の算出
次の実施例において、再生ポリエチレンの生成に関する排出係数を、Table 2(表2)に示す。排出係数は、再生プロセス中に得られる材料の質量単位当たりのCO2の質量当量で算出する。再生ポリエチレンの場合、各工程及び/又は再生ポリエチレンの生成プロセスで使用される成分の寄与率は、加工中のCO2排出量の総量から決定する。
ポリマー組成物の配合
次の実施例において、本開示によるポリマー組成物を、以下のTable 3(表3)に示すいくつかのポリエチレン源から調製した。
バイオベースポリエチレン及び再生ポリプロピレン
次の実施例において、ブレンドポリマー組成物を、バイオベースポリエチレンと再生ポリプロピレンとのブレンドから調製した。生じた組成物、及びそれらの関連する排出係数をTable 5(表5)に示す。
バイオベースポリプロピレン及び再生ポリエチレン
次の実施例において、ブレンドポリマー組成物を、バイオベースポリエチレンと再生ポリプロピレンとのブレンドから調製した。生じた組成物、及びそれらの関連する排出係数をTable 6(表6)に示す。
バイオベースポリプロピレン及び再生ポリプロピレン
次の実施例において、ブレンドポリマー組成物を、バイオベースポリプロピレンと再生ポリプロピレンとのブレンドから調製した。生じた組成物、及びそれらの関連する排出係数をTable 7(表7)に示す。
バイオベースEVA(エチレン酢酸ビニル)の排出係数の算出
以下の実施例は、サトウキビからのバイオベースEVAの生成に関係する工程のライフサイクル分析を提示し、排出係数は各工程に関して算出する。個別及び全体の排出係数寄与率をTable 8(表8)に示す。
バイオベースEVA及び再生ポリエチレン
次の実施例において、ブレンドポリマー組成物を、バイオベースEVAと再生ポリエチレンとのブレンドから調製した。生じた組成物、及びそれらの関連する排出係数をTable 9(表9)に示す。
バイオベースEVA及び再生ポリプロピレン
次の実施例において、ブレンドポリマー組成物を、バイオベースEVAコポリマーと再生ポリプロピレンとのブレンドから調製した。生じた組成物、及びそれらの関連する排出係数をTable 10(表10)に示す。
Claims (36)
1種又は複数の再生ポリマー組成物を含む第2の成分と、
1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物を含む任意選択の第3の成分とを含むブレンドポリマー組成物であって、前記ブレンドポリマー組成物が、式:
P1Biobased・排出係数P1Biobased+P2Recycled・排出係数P2Recycled
+P3Petro・排出係数P3Petro = 排出係数Blend;
に従って決定した場合、ブレンドポリマー組成物1kg当たり1.0kg CO2以下の排出係数Blendを示すように、各成分のwt%が選択され、式中、P1Biobasedは、前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物の質量百分率であり、P2Recycledは、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物の質量パーセントであり、P3Petroは、前記1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物の質量パーセントであり、排出係数P1Biobasedは、前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P2Recycledは、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P3Petroは、前記1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数Blendは、前記ブレンドポリマー組成物に関してkg CO2/kgブレンドポリマー組成物で算出される排出量であり、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースポリエチレンを含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が再生ポリプロピレンを含む、又は
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースポリプロピレンを含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が再生ポリエチレンを含む、又は、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースエチレン酢酸ビニルコポリマーを含む、
ブレンドポリマー組成物。
1種又は複数の再生ポリマー組成物を含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が40.7wt%から97.6wt%までの範囲の量で存在する、第2の成分と
を含み、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースポリエチレンを含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が再生ポリプロピレンを含む、又は
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースポリプロピレンを含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が再生ポリエチレンを含む、又は、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースエチレン酢酸ビニルコポリマーを含む、
ブレンドポリマー組成物。
1種又は複数のバイオベースポリマー組成物を含む第1の成分と、
1種又は複数の再生ポリマー組成物を含む第2の成分と
を含み、
前記ブレンドポリマー組成物が、式:
P1Biobased・排出係数P1Biobased+P2Recycled・排出係数P2Recycled
+P3Petro・排出係数P3Petro = 排出係数Blend;
に従って決定した場合、-1.0~1.0kg CO2/kgブレンドポリマー組成物の範囲の排出係数Blendを示すように、各成分の質量パーセントが選択され、
式中、P1Biobasedは、1種又は複数のバイオベースポリマー組成物の質量百分率であり、P2Recycledは、1種又は複数の再生ポリマー組成物の質量パーセントであり、P3Petroは、1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物の質量パーセントであり、排出係数P1Biobasedは、前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P2Recycledは、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数P3Petroは、1種又は複数の石油化学系バージンポリマー組成物に関してkg CO2/kgポリマーで算出される排出量であり、排出係数Blendは、ブレンドポリマー組成物に関してkg CO2/kgブレンドポリマー組成物で算出される排出量であり、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースポリエチレンを含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が再生ポリプロピレンを含む、又は
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースポリプロピレンを含み、前記1種又は複数の再生ポリマー組成物が再生ポリエチレンを含む、又は、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物がバイオベースエチレン酢酸ビニルコポリマーを含む、
方法。
使用済み残渣からポリマー組成物を選択する工程と、
前記ポリマー組成物を加工して、ポリマー組成物フレークを生成する工程と、
前記ポリマー組成物フレークを清浄にする工程と
を含む再生プロセスから得られる、請求項22から33のいずれか一項に記載の方法。
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物及び前記1種又は複数の再生ポリマー組成物を押出機に加える工程と、
前記1種又は複数のバイオベースポリマー組成物及び前記1種又は複数の再生ポリマー組成物を、ブレンドポリマー組成物として溶融押出する工程と、
前記ブレンドポリマー組成物から、ペレット、フィルム、シート、又は成形物品を形成する工程と
を含む、請求項22から35のいずれか一項に記載の方法。
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