KR20230049672A - 통합된 드럼-건조 및 압출에 의해 중합체 용액으로부터 용매를 제거하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용해된 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액으로부터, 상기 용해된 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액의 통합된 드럼-건조 및 압출에 의해 용매를 제거하기 위한 연속적인 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 표적 중합체를 리사이클링하기 위한 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 또한 이러한 리사이클링 방법에 의해 수득된 중합체 재료에 관한 것이다.

Description

통합된 드럼-건조 및 압출에 의해 중합체 용액으로부터 용매를 제거하기 위한 방법
본 발명은 용해된 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액으로부터, 상기 용해된 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액의 통합된 드럼-건조 및 압출에 의해 용매를 제거하기 위한 연속적인 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 통합된 드럼-건조 및 압출 단계를 포함하는, 적어도 1종의 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 재료를 용매-기반 리사이클링하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 표적 중합체를 리사이클링하기 위한 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 또한 이러한 리사이클링 방법에 의해 수득된 중합체 재료에 관한 것이다.
주로 플라스틱은 일반적으로 생분해되지 않기 때문에, 플라스틱이 환경에 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있다. 매년, 수백만 톤의 플라스틱 물체, 예컨대 플라스틱 백, 펠릿 및 플라스틱 병이 바다를 포함한 물에 유입되어, 시간이 지남에 따라 축적된다. 육지의 플라스틱 폐기물은 가장 외딴 지역에서도 발견될 수 있다. 플라스틱 물체는 매우 느리게 분해되어 결국 서브마이크로미터 범위로 사이징될 수 있는 마이크로플라스틱을 형성하고, 광범위한 플라스틱 오염을 더욱 촉진하여, 심각한 환경 문제를 나타낸다. 독성 화학 물질, 예컨대 DDT (디클로로디페닐트리클로로에탄) 및 BPA (비스페놀 A)가 마이크로플라스틱에 부착되어, 마이크로플라스틱의 확산을 통해 이러한 독성 화학 물질의 확산을 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 특히 마이크로플라스틱 형태의 플라스틱 폐기물은 고기 및 생선의 소비를 포함하는 자연 식단의 일부로 부주의하게 소비될 때 동물의 생명에 및 인간에게 잠재적인 위험을 나타낸다.
플라스틱 리사이클링은 순환하는 플라스틱의 양을 조절하고, 효과적으로 생성되고 환경으로 방출되는 플라스틱 폐기물의 양을 감소시키는 지속 가능한 방식을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 플라스틱 폐기물을 리사이클링하는 다양한 메커니즘이 시간이 지남에 따라 개발되어 왔다.
DE 44 14 750 A1은 종이에 오염되었을 가능성이 있는 비스코스 중합체 용융물을 세정하기 위한 공정 및 장치에 관한 것으로, 불순물은 원심분리에 의해 중합체 용융물로부터 분리된다.
EP 0 894 818 A는 폐기물 재료로부터 가용성 중합체 또는 중합체 혼합물을 재생(reclamation)하기 위한 공정을 개시하고, 여기서 (i) 중합체 또는 중합체 혼합물은 중합체성 재료로부터 선택적으로 용해되고; (ii) 원치않는 불용성 성분은 생성된 용액으로부터 임의로 제거되고; (iii) 원치않는 가용성 성분은 용액으로부터 임의로 제거되고; (iv) 중합체 또는 중합체 혼합물은 기체 또는 기체 혼합물의 존재 하에 침전제와 격동의 혼합에 의해 선택적으로 침전되고; (v) 침전된 중합체 또는 중합체 혼합물은 액체상으로부터 분리되고; (vi) 중합체 또는 중합체 혼합물은 임의로 건조된다. 바람직하게는 추가의 가용성 중합체 또는 혼합물은 생성되는 현탁액으로부터의 분리 후 분리된 불용성 성분으로부터 용해되고/거나 불용성 성분은 최종의 물 세척 단계를 거친다. 중합체 용액은 크로마토그래피, 바람직하게는 겔 투과 크로마토그래피 및/또는 바람직하게는 탄소로의 고체 상 추출 및/또는 액체-액체 추출 단계를 거친다.
DE 40 33 604 A1은 폐기물로부터의 가용성 플라스틱의 회수에 관한 것이며, 여기서 회수되는 플라스틱은 적합한 용매에 의해 플라스틱-함유 폐기물로부터 선택적으로 용해된다. 이에 따라 수득된 용액은 플라스틱에 대해 비-용매인 매질로 채워진 컨테이너에 주입된다. 이 경우에 이러한 매질의 온도는 플라스틱이 용해된 용매의 비점을 초과해야 한다. 그 결과, 용매가 증발하고 회수되는 플라스틱이 방출된다. 증발된 용매는 회수된다. 플라스틱의 침전은, 플라스틱 용액을 이 플라스틱에 대해 매우 높은 과량의 비-용매로 주입한다는 점에서 정량적이어야 한다.
WO 2018/114046 A1은 폐기물 재료 현탁액으로부터 적어도 1종의 고체를 분리하기 위한 원심분리기를 개시하고, 현탁액은 고체, 및 적어도 1종의 용매 및 거기에 용해된 적어도 1종의 플라스틱을 포함하는 중합체 용액을 포함한다.
US 2007/0265361 A1은 폴리에스테르-함유 폐기물로부터 폴리에스테르 또는 폴리에스테르 혼합물을 리사이클링하기 위한 방법에 관한 것이고, 여기서 폴리에스테르 또는 폴리에스테르 혼합물은 용매에 용해되고 후속적으로 자유-유동 입자는 그로부터 침전제로 침전된다. 침전제는, 침전제 및 용매의 후속적인 분리가 간단한 방식으로 가능하도록 선택된다.
US 2008/0281002 A1은 폴리스티렌에 기반한 적어도 2종의 중합체, 공중합체 또는 이들의 블렌드를 함유하는 플라스틱 재료를 리사이클링하기 위한 방법에 관한 것이다. 이에 의해 플라스틱 재료는 중합체, 공중합체 또는 블렌드를 위한 용매와 혼합된다. 후속적으로 침전은 상응하는 침전제의 첨가에 의해 수행되어 젤라틴상 침전 생성물이 플라스틱 재료의 추가 성분으로부터 분리될 수 있다. 이 방법은 임의의 플라스틱 재료, 특히 전자 스크랩 처리로부터 및 경량 파쇄 산물(shredder light fraction)로부터의 플라스틱 재료를 리사이클링하기 위해 사용된다.
WO 2011/082802 A1은 분리되는 적어도 1종의 재료 및 적어도 1종의 중합체를 포함하는 폐기물 재료를 리사이클링하는 방법에 관한 것이며, 여기서 a) 적어도 1종의 팽윤제가 첨가되어 중합체 겔이 형성되고, b) 적어도 1종의 불용성 불순물이 여과 또는 침강에 의해 중합체 겔로부터 분리된다.
WO 2017/003804 A1은 폴리에틸렌을 정제하기 위한 공정을 개시하며, 여기서 중합체 매트릭스로부터의 불순물은 플라스틱 재료의 용해 없이 추출을 통해 제거된다.
US 5,043,421은 압출기에서 압출 동안 적어도 1종의 비-용매의 첨가에 의한 중합체를 포함하는 용액으로부터의 용매 제거를 개시한다.
DE 10 2013 210 110 A1은 폴리락티드를 포함하는 폐기물로부터 폴리락티드의 농축을 포함하는 방법을 개시하며, 여기서 폴리락티드는 용액에 존재하고, 여기서 용매는 탈기 압출기의 사용에 의해 적어도 부분적으로 제거된다.
WO 1999/043744 A1은 수용액으로부터 실질적으로 순수한 중합체의 회수를 개시한다. 특정 염 및/또는 금속과 같은 불순물을 제거할 목적으로 상기 방법에서 막 여과 단계가 사용된다.
WO 2012117250A1은 오염 제거 공정 및 압출기에서 용해된 표적 중합체의 압출을 포함하는, 폴리프로필렌을 수득하기 위한 리사이클링 공정을 개시하며, 여기서 용매는 압출기에서 진공에서의 증발뿐만 아니라 가열의 사용에 의해 적어도 부분적으로 제거된다.
US 5,740,617은 수성 슬러리를 약 0.1 내지 2 cm 범위의 균일한 입자 크기를 갖는 건조 견고한(dry firm) 제품으로 변환하는 데 사용되는 회전식 드럼-건조기를 개시한다.
JPS5827801은 드럼-건조기에서 신규 중합에 의해 수득된 용해된 중합체의 건조를 위한 증발을 개시하며, 여기서 드럼-건조에 의해 수득된 건조 중합체 필름은 드럼 건조기로부터 컷 오프(cut off)되어 롤 업되어, 결과적으로 롤-업 중합체의 드럼으로부터의 적하/분리를 가능하게 하고, 냉각을 방지하여, 압출기에서 롤-업 중합체의 컨베이어-벨트 구동 이송 및 처리에 유용한 건조된 중합체 가요성이 유지된다.
다수의 리사이클링 기술은 용매-기반 방법이며, 여기서 표적 중합체는, 용매 증발 및/또는 침전을 포함하나 이에 제한되지는 않는 종래 기술에 공지된 중합체 회수 방법에 의해 상기 용액으로부터 회수되기 전에 용액으로 이송되고 용해되고, 여기서 일부 방법은 중합체 또는 단일 표적 중합체의 특정 기에 대해 선택적일 수 있다.
그러나, 용해된 표적 중합체의 용액으로부터의 회수는 또 다른 도전을 나타낼 수 있다. 증발 또는 침전 공정은 많은 에너지를 소비할 수 있으므로, 지속 가능하지 않고/거나 경제적으로 유리하지 않을 수 있고, 따라서 지속 가능한 리사이클링 방법을 통해 플라스틱 폐기물의 감소에 기여할 가능성이 낮다. 예를 들어, 지속적이거나 과도한 가열은 또한 표적 중합체를 불안정하게 할 수 있다.
또 다른 문제는, 용액으로부터의 중합체 회수 공정이 불연속적인 다수의 단계를 포함할 수 있거나, 배치 공정인 것인데, 여기서 배치 공정은, 시간 및/또는 공간의 중단 없이 공정을 통한 중합체의 연속적인 이송과 반대로, 표적 중합체의 배치별(batch-by-batch) 이송을 지칭한다. 예를 들어, 용액으로부터 회수된 중합체는 플라스틱 펠릿과 같은 플라스틱 제품의 제조를 위해 압출기로 이송되고 압출기에서 처리되기 전에 완전히 건조되어야 한다. 일부 경우에는 건조된 중합체를 압출기에 도입하기 전에 먼저 건조 장치로부터 제거해야 하는데, 이는, 이송이 연속적이지 않은 경우, 상당한 시간 및 에너지의 손실을 초래할 수 있다. 완전히 연속적인 공정은 용매 제거 및 플라스틱 압출을 단일 통합 단계로 변환하여, 용해된 표적 중합체로부터 보다 에너지-효율적인 플라스틱 제조 방식을 제공한다.
매년 전 세계적으로 수억 톤의 플라스틱이 제조되는 것을 고려할 때, 리사이클링 공정에서 에너지가 조금만 감소해도 큰 영향을 미칠 수 있고 리사이클링 효율 및/또는 처리량, 및 리사이클링 방법의 지속 가능성이 상당히 증가할 수 있다.
또 다른 문제점은 열-유도된 용매 증발이 장시간 지속되는 동안 고온, 예를 들어 180℃ 초과에 노출되는 중합체는 부분적으로 손상되는 경향이 있다는 것이다. 특히, 중합체 쇄는 극단적인 열 하에서 더 자주 끊어지기 때문에, 일정한 범위의 분자량을 갖는 대신에 평균 분자량의 감소 및 그의 분포의 랜덤화를 초래한다. 표적 중합체는 열적 불안정성으로 인한 화학적 분해에 의해 추가로 영향을 받는다.
본 발명은 플라스틱 압출기에서 압출과 통합된 용해된 표적 중합체의 진공 하에 드럼-건조를 사용하여 용매를 제거하는 방법을 제공한다. 이러한 용해된 표적 중합체로부터의 용매 제거 및 압출의 통합된 방법은 놀랍게도 용매 제거 공정의 에너지 프로파일을 개선하는 동시에, 지속 가능한 리사이클링 공정으로의 연속적인 통합을 위한 개선된 방법을 추가로 제공한다. 압출기와 비교하여, 특히 표면-대-부피 비가 더 좋기 때문에, 드럼 건조기에서의 건조 공정이 더 부드럽고 더 효율적이다.
드럼-건조기에서의 증발은 감압 하에 수행된다. 이는 증발 온도를 상압 하에 보다 낮게 유지하는 것을 가능하게 하여, 표적 중합체의 분해를 방지할 수 있다.
본 발명의 목적은 용해된 표적 중합체, 특히 용해된 열가소성 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액으로부터, 건조된 표적 중합체의 플라스틱 압출기로의 연속적인 이송을 포함하는, 현탁액 또는 용액에 존재하는 표적 중합체의 드럼-건조에 의해 용매를 제거하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본원에서 하기 단계를 포함하는, 용해된 표적 중합체를 포함하는 액화된 형태로부터 적어도 1종의 용매를 제거하기 위한 연속적인 방법이 제공된다:
- 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼을 포함하는 드럼-건조기에서 상기 액화된 형태로부터 적어도 1종의 용매를 증발시키는 단계로서, 여기서 상기 액화된 형태는 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면과 75℃ 이하의 온도 및 < 500 mbar의 압력에서 접촉하고, 여기서 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면에, 표적 중합체를 포함하는 드럼-건조기 건조된 필름이 생성되는 것인 단계,
- 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면으로부터 드럼-건조기 건조된 필름을 탈착시키는 단계, 및
- 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기와 압출기 사이의 진공 실(seal)을 통해 드럼-건조기로부터 압출기로 이송하는 단계.
현탁액 또는 용액에 존재하는 표적 중합체의 드럼-건조는 탈기로 임의로 보완될 수 있으며, 여기서 임의로 탈기는 탈기 압출기로 수행된다.
방법은 열-유도된 용매 증발의 기간 및/또는 온도를 적어도 감소시킴으로써 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액으로부터 용매 제거를 가능하게 하여, 용매 제거가 가능하게는 고온, 예를 들어 180℃ 초과에서 장기간 열-유도된 증발에 의해 수행되는 경우 발생할 수 있는 열적 불안정성에 의한 중합체의 분해를 통한 표적 중합체의 손실을 감소시킨다. 이는 용해된 표적 중합체를 드럼 건조기의 넓은 표면에 걸쳐 펼침으로써 달성되고, 이에 의해 적당한 가열 및 진공 하에 빠르게 증발되는 필름이 수득된다. 이어서 드럼-건조기 건조된 필름은 압출을 위해 플라스틱 압출기로 연속적으로 이송된다. 감압을 가함으로써 장기간 열-유도된 증발을 방지하면 표적 중합체의 추가적인 응력 및 분해를 방지하는 데 도움이 된다.
본 발명의 주제는 또한 완전한 플라스틱 리사이클링 공정으로의 통합을 위해, 용해된 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액으로부터 용매를 제거하는 개선된 방법을 제공하는 것이며, 이에 의해 완전한 플라스틱 리사이클링 공정의 전반적인 에너지 효율을 개선시켜 운영 비용을 개선하여, 결과적으로 리사이클링 처리량을 증가시킬 수도 있다. 또한 본 발명의 목적은 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 개선된 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 개선된 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템은 다수의 처리 스테이션을 갖는 플라스틱 리사이클링 플랜트를 포함하며, 여기서 용매 제거 스테이션 또는 통합된 용매 제거 단계는 본 발명의 주제에 따른다.
본원에서 용해된 표적 중합체를 포함하는 용액 또는 현탁액으로부터 용매 제거를 위한 개선된 방법이 제공되며, 여기서 용매 제거 단계는 진공 하에 및 표적 중합체에 덜 유해한 온도에서 일어나고, 여기서 사용되는 온도는 증발이 일어나는 동안 사용된 압력에 따라 달라진다.
방법은 용해된 표적 중합체의 박막을 형성하기 위해 드럼-건조기를 사용하는 용매 제거 단계를 추가로 제공하여 진공 및 저온에서 증발의 공정을 상당히 촉진한다.
증발에 사용되는 온도는 가능한 한 낮게 유지되고, 일부 실시양태에서 < 180℃, 바람직하게는 < 150℃, 보다 바람직하게는 < 120℃, 보다 바람직하게는 < 100℃, 보다 바람직하게는 < 75℃, 보다 더 바람직하게는 < 65 ℃, 보다 바람직하게는 주위 온도, 가장 바람직하게는 실온이다.
증발에 사용되는 압력은 가능한 한 낮게 유지되고, 일부 실시양태에서 < 1000 mbar, 바람직하게는 < 500 mbar, 보다 바람직하게는 < 300 mbar, 보다 바람직하게는 < 100 mbar, 가장 바람직하게는 < 20 mbar이다.
드럼-건조 공정 동안 압력, 온도 및 속도의 조합을 조정하여 표적 중합체의 용융을 방지하고 표적 중합체 품질, 처리량 및 에너지 효율성을 최대화할 수 있다. 예를 들어, 회전식 드럼의 회전 속도는 10 rpm 이하일 수 있다. 건조되는 재료는 몇 분, 가능하면 1분 이하의 시간 동안 회전식 드럼과 접촉할 수 있다. 시간당 적어도 300 kg의 출력은 드럼 건조 및 압출 공정을 포함하는 전체 공정에서, 예를 들어 아래에 상세히 설명된 압력 및 온도로 달성될 수 있다. 현탁액의 용액에 10% 용해된 표적 중합체의 비율의 관점에서 이는 드럼 건조기에 시간당 3000 kg을 투입하는 것에 해당한다.
용액 또는 현탁액을 포함하는 드럼-건조기에 제공된 용해된 표적 중합체의 형태는 본원에서 "액화된 형태"로 지칭된다.
특히, 용해된 표적 중합체 및 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 액화된 형태로부터 용매를 제거하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 상기 방법은 < 500 mbar, 바람직하게는 < 300 mbar의 압력인 진공 하에 상기 액화된 형태로부터 용매를 증발시키는 것을 포함하는 연속적인 방법이고, 액화된 형태는 드럼-건조기의 가열된 회전식 드럼 또는 복수의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면과 접촉하는 반면, 여기서 가열은 < 500 mbar에서 75℃ 이하의 온도, 특히 < 300 mbar에서 65℃ 이하의 온도를 의미한다. 이에 의해, 드럼-건조기의 가열된 회전식 드럼 또는 복수의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면에, 표적 중합체를 포함하는 드럼-건조기 건조된 필름이 생성된다. 이어서 표적 중합체를 포함하는 본질적으로 용매-무함유 중합체 덩어리인 드럼-건조기 건조된 필름은 회전식 드럼의 가열된 회전식 드럼 또는 복수의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면으로부터 탈착된다. 여기서, 본질적으로 용매-무함유는 바람직하게는 < 3 wt% 용매, 보다 바람직하게는 < 1 wt% 용매를 의미한다. 이어서 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름은 압출을 위해 드럼-건조기로부터 압출기로 연속적으로 이송되고, 여기서 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 드럼-건조기로부터 압출기로의 연속적인 이송 동안 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름이 드럼-건조기와 압출기 사이의 진공 실을 제공한다.
탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 통해 드럼-건조기와 압출기 사이에 진공 실을 생성함으로써 드럼-건조기가 진공 하에 연속적으로 작동될 수 있고 압출기가 주위 압력 또는 과압 하에 건조된 중합체 덩어리를 드럼 건조기에서 직접적으로 운반하는 데 사용될 수 있는 연속적인 공정이 제공된다. 이는 압출기로의 이송 동안 건조 공정 후 중합체 덩어리를 용융시킴으로써 본질적으로 달성되며, 여기에는 압출기에 들어가기 전 용융 및/또는 압출기에 들어간 후 용융이 포함될 수 있다. 그에 따라 제조된 용융물은 플러그-유사 방식으로 드럼-건조기와 압출기 사이의 이송 영역을 폐쇄하거나 실질적으로 폐쇄함으로써 진공 실을 형성한다. 따라서, 진공을 깨뜨릴 수 있는, 건조된 중합체 덩어리를 압출기로 이송하기 위해 드럼 건조기를 개방할 필요가 없다. 따라서, 압출기가 공정을 방해하지 않고 더 높은 압력에서 작동되더라도, 드럼 건조기 내 진공이 유지될 수 있거나 적어도 실질적으로 유지된다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
(i) 용해된 표적 중합체 및 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 액화된 형태를 드럼-건조기의 주입구 개구부를 통해 진공 하인 드럼-건조기에 제공하는 단계;
(ii) 단계 i)의 액화된 형태를 드럼-건조기의 가열된 드럼 또는 복수의 가열된 드럼과 접촉시키는 단계;
(iii) 드럼-건조기의 가열된 드럼 또는 복수의 가열된 드럼을 회전하여, 단계 ii)의 액화된 형태와 접촉하는 드럼-건조기의 회전식 가열된 드럼 또는 복수의 회전식 가열된 드럼을 제공하고, 이에 의해 가열 및 진공 하에 드럼-건조기의 가열된 회전식 드럼 또는 복수의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면에, 드럼-건조기 건조된 필름을 생성하는 단계;
(iv) 단계 iii)의 드럼-건조기 건조된 필름을 회전식 가열된 드럼 또는 복수의 회전식 가열된 드럼의 쉘 표면에서 블레이드와 접촉시키고, 이에 의해 회전식 드럼 또는 복수의 회전식 드럼의 쉘 표면에서 드럼-건조기 건조된 필름을 탈착시키는 단계;
(v) 단계 iv)의 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기의 배출구 개구부에 연속적으로 이송하는 단계로서, 여기서 드럼-건조기의 배출구 개구부는 압출기의 주입구 개구부와 연속적이고, 이에 의해 단계 iv)의 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출기로의 연속적인 공급이 가능하게 되는 것인 단계;
(vi) 압출기에서 단계 v)의 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 압출하는 단계.
한 실시양태에서, 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출기로의 연속적인 이송은 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기 쉘 표면으로부터 압출기로 연속적으로 안내하는 안내 메커니즘에 의해 용이하게 된다.
일부 실시양태에서, 안내 메커니즘은 안내 표면의 사용을 포함하고, 안내 표면은 블레이드에 병치되어, 상기 안내 표면이 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름과 접촉하여 이를 하류에 압출기의 주입구 개구부가 있는 드럼-건조기의 배출구 개구부로 안내하도록 한다.
드럼-건조기 쉘 표면에서 드럼 건조기 건조 필름을 탈착시키기 위해 드럼의 전체 길이를 따라 20°이하 경사진 블레이드가 사용될 수 있다. 블레이드와 드럼 사이의 거리는 < 100 μm, 바람직하게는 <10 μm의 범위에 있을 수 있다. 블레이드는 특히 거의 전체의 롤 원주에 걸쳐 가변적으로 조정될 수 있다. 탈착된 중합체 재료가 상기 기재된 바와 같이 롤 업(roll up)하는 경향이 있는 필름을 형성하는 경우, 재료를 안내하기 위해 뭉툭한(blunt) 플레이트가 바람직하게 사용된다. 드럼과 이러한 플레이트 사이의 거리는 블레이드까지의 거리보다 더 크고, 즉 >100μm이다. 이는 블레이드에 의해 탈착되고 플레이트에 의해 가이드된 필름이 가이드되어 그 자체 무게로 떨어지지 않아도 된다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 액화된 형태는 특히 기계적 고체-액체 분리에 의해, 임의로 원심분리기를 사용하여 추가적으로 정제되고, 이에 의해 정제된 액화된 형태가 수득된다.
놀랍게도 드럼-건조 단계를 압출 단계 및/또는 임의로 탈기 압출기를 임의로 포함하는 탈기 단계와 퉁합하는 것은 리사이클링 공정의 에너지 소비 및/또는 지속 시간을 감소시켜 생성되는 전반적인 리사이클링 공정이 리사이클링된 플라스틱의 처리량을 높여, 보다 효율적인 플라스틱 리사이클링을 가능하게 하고, 결과적으로 플라스틱 오염 문제를 보다 효율적으로 해결한다는 것이 발견되었다. 임의로 탈기와 결합된 압출 및 드럼-건조 둘 다의 통합은 용매 제거의 효율을 최대화하고 고온에서의 용매 증발의 필요성을 효과적으로 감소시키면서 실행 시간 및 비용을 상당히 감소시킨다.
놀랍게도, 드럼-건조 단계를 용매의 증발이 감압 하에 수행되는 압출 단계, 및/또는 임의로 탈기 압출기를 임의로 포함하는 탈기 단계와 통합하는 것은 리사이클링 공정의 에너지 소비 및/또는 지속 시간을 감소시키고, 따라서 표적 중합체의 추가적인 응력을 피할 수 있어, 생성되는 전반적인 리사이클링 공정이 리사이클링된 플라스틱의 처리량을 높이는 것이 가능하고, 이에 따라 보다 효율적인 플라스틱 리사이클링이 가능해져, 결과적으로 플라스틱 오염의 문제를 보다 효율적으로 해결한다는 것이 발견되었다.
압출기에서 증발이 발생하는 경우, 에너지는 거의 전기 드라이브에서 나온다. 그러나, 드럼 건조기는 거의 열 에너지만 사용한다. 그에 비해 드럼 드라이브 자체는 무시할 수 있다. 전기 드라이브는 효율 계수를 갖고 전기 에너지도 효율 계수로 생성된다는 사실은 에너지의 적어도 30%를 절약할 수 있음을 의미한다. 제품 손상에 관해서도, 상당히 낮은 영향을 기대할 수도 있다. 따라서 버진(virgin)-유사 품질은 예를 들어 압출 단독과 비교하여 본 발명의 공정으로 보다 쉽게 달성된다.
상기 단계 i) 내지 vi)은 반드시 단계의 구체적인 순서 또는 수를 의미하지는 않는다. 그러나, 바람직하게는 방법의 단계는 오름차순 숫자, 즉 상기 나타낸 순서대로 시행된다.
한 실시양태에서, 단계 i)은 표적 중합체의 적어도 일부를 용해시킴으로써 선행된다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 표적 중합체를 포함하는 용액 또는 현탁액을 수득하기 위해 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 재료에 용매 또는 용매의 혼합물을 첨가하는 것은 승온에서 표적 중합체를 용해시킴으로써 달성된다. 한 실시양태에서, 상기 승온은 실온 초과, 바람직하게는 40℃ 초과일 수 있지만, 훨씬 더 높을 수 있고 하기에 보다 상세히 기재된 바와 같이 중합체 및 용매의 특정 조합에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 (PE), 특히 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)의 경우, 헵탄이 특히 85 내지 95℃에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. 폴리에틸렌 (PE), 특히 고-밀도 폴리에틸렌 (HDPE)의 경우, 헵탄이 특히 105 내지 115℃에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. 폴리프로필렌 (PP)의 경우 옥탄이 특히 125 내지 135℃의 평균 온도에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. PVC의 경우 아세톤이 특히 80 내지 160℃의 평균 온도에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. 폴리아미드 (PA), 특히 폴리아미드-6의 경우, 프로필렌 글리콜이 바람직하게는 80 내지 160℃의 평균 온도에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다.
한 실시양태에서, 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물은 특히 교반기 및/또는 가열 시스템을 사용하여 용매 중에 적어도 부분적으로 용해된다.
한 실시양태에서, 용매를 제거하기 위한 방법은 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이고, 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물은 특히 교반기 및/또는 가열 시스템을 사용하여 용매 중에 적어도 부분적으로 용해된다.
일부 실시양태에 따르면 상기 표적 중합체를 포함하는 용액 또는 현탁액을 수득하기 위해 용매 또는 용매의 혼합물을 상기 플라스틱 재료에 첨가하는 것은, 특히 용매를 포함하는 폐쇄되고/거나 기밀(gastight) 용기에서 상기 용매 또는 상기 용매의 혼합물에 상기 표적 중합체를 적어도 부분적으로 용해시키는 것을 포함하며, 여기서 현탁액 또는 용액을 교반하기 위한 교반기가 제공된다. 교반기는 상기 용기에 연결될 수 있고/거나 상기 용기에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서 용기에 연결하지 않고, 예를 들어 교반기를 위에서 용기에 매달아서 용기 내에 교반기를 배치하는 것이 가능하다. 그러나, 종종 교반기는 특히 폐쇄되고/거나 기밀 용기에 연결된다. 현탁액 또는 용액은 바람직하게는 적어도 15분 동안, 특히 적어도 30분 동안 교반된다. 바람직하게는, 현탁액 또는 용액은 6시간 미만 동안, 특히 2시간 (120분) 미만 동안 교반된다. 교반이 표적 중합체를 용매에 용해시키는 것을 촉진하는 것으로 밝혀졌다.
한 실시양태에서, 용매를 제거하기 위한 방법은 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이며, 여기서 표적 중합체는 특히 교반기 및/또는 가열 시스템을 사용하여 용매에 적어도 부분적으로 용해된다. 또 다른 실시양태에서, 용매를 제거하기 위한 방법은 용매-기반 리사이클링 공정으로의 통합을 위한 것이다. 용매-기반 리사이클링 공정은 바람직하게는 연속적인 용매-기반 리사이클링 공정이다.
한 실시양태에서, 압출기는 탈기 유닛을 추가로 포함하며, 여기서 탈기 유닛은 표적 중합체의 본질적으로 완전한 탈기를 위해 사용되며, 여기서 본질적으로 완전한 탈기는 95 질량% 초과, 바람직하게는 99 질량% 초과가 용매-무함유인 표적 중합체를 수득하는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 탈기 유닛은 탈기 압출기이다. 한 실시양태에서, 압출기는 스크류 압출기이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 상기 용매, 또는 용매의 혼합물에서 가장 낮은 증발 온도를 갖는 유기 용매의 비점보다 5 K 초과, 특히 10 K 초과만큼 더 낮은 온도에서 용매에 적어도 부분적으로 용해된다.
일부 실시양태에서 표적 중합체는 열가소성 중합체이다. 일부 실시양태에서, 표적 중합체는 소비자 사용 후 중합체, 산업적 사용 후 중합체 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 플라스틱 재료로부터 유도된다.
일부 실시양태에서 상기 열가소성 중합체는 폴리올레핀, 폴리아미드 (PA) 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된다.
일부 실시양태에서 표적 중합체는 폴리스티렌 (PS), 특히 발포 폴리스티렌 (EPS), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리아미드 (PA), 스티렌-아크릴로니트릴 수지 (SAN), 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트 (ASA), 폴리옥시메틸렌 (POM), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리카르보네이트 (PC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 특히 적합한 표적 중합체는 폴리에틸렌 (PE), 특히 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 및/또는 고-밀도 폴리에틸렌 (HDPE)이다.
일부 실시양태에서 표적 중합체는 폴리스티렌 (PS), 특히 발포 폴리스티렌 (EPS), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리아미드 (PA), 스티렌-아크릴로니트릴 수지 (SAN), 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트 (ASA), 폴리옥시메틸렌 (POM), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리카르보네이트 (PC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 포함하는 군으로부터 선택된다. 특히 적합한 표적 중합체는 폴리에틸렌 (PE), 특히 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 및/또는 고-밀도 폴리에틸렌 (HDPE)이다. 방법은 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)을 리사이클링하는 데 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리올레핀이다. 한 실시양태에서, 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이다. 한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리프로필렌 (PP)이다. 한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리아미드 (PA)이다.
상기 언급된 단계 i)에서 제공된 현탁액 또는 용액은 바람직하게는 폴리스티렌 (PS), 특히 발포 폴리스티렌 (EPS), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 폴리아미드 (PA), 스티렌-아크릴로니트릴 수지 (SAN), 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트 (ASA), 폴리옥시메틸렌 (POM), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리카르보네이트 (PC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 부분적으로 용해된 열가소성 표적 중합체를 하나 이상 포함한다. 폴리에틸렌 (PE)은 바람직하게는 고-밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 및 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)으로부터 선택되거나 둘 다 함유한다. 방법은 폴리에틸렌 (PE), 특히 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)을 리사이클링하는 데 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
일부 실시양태에서 표적 중합체는 평균 분자 질량이 50 내지 20000 kDa, 특히 100 내지 4000 kDa, 특히 바람직하게는 200 내지 2000 kDa이다. 일부 실시양태에서 표적 중합체는 수 평균 분자량이 50 내지 20000 kDa, 특히 100 내지 4000 kDa, 특히 바람직하게는 200 내지 2000 kDa이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체가 용해된 용매 또는 용매의 혼합물은 용해된 표적 중합체로 포화된 용액 또는 현탁액을 형성한다.
일부 실시양태에서 표적 중합체는 상기 용매 또는 용매의 혼합물 및 용해된 중합체의 총 중량에 대해 5 wt% 이상, 보다 바람직하게는 7 wt% 이상, 특히 10 wt% 이상의 양으로 상기 용매 또는 상기 용매의 혼합물에 용해된다.
일부 실시양태에서 표적 중합체는 상기 용매 또는 용매의 혼합물 및 용해된 중합체의 총 중량에 대해 5 wt% 이상, 보다 바람직하게는 7 wt% 이상, 특히 10 wt% 이상의 양으로 상기 용매 또는 상기 용매의 혼합물에 용해되고, 여기서 표적 중합체가 용해된 상기 용매 또는 용매의 혼합물은 용해된 표적 중합체로 포화된 용액 또는 현탁액을 형성한다. 표적 중합체 외에, 다른 비-표적 중합체가 존재할 수 있다. 바람직하게는 비-표적 중합체는 용매에 용해되지 않거나 상기 조건 하에 표적 중합체보다 더 낮은 용해도를 갖는다. 예를 들어 플라스틱 폐기물이 리사이클링되는 경우 비-표적 중합체는 바람직하게는 표적 중합체보다 적은 정도로 존재한다. 바람직하게는 비-표적 중합체는 용매 및 용해된 중합체의 총 중량에 대해 1 wt% 미만, 특히 0.5 wt% 미만의 양으로 용해된다.
현탁액 또는 용액이 20℃ 초과의 평균 온도, 특히 실온 25℃ 초과의 평균 온도, 특히 바람직하게는 40℃ 초과의 평균 온도로 가열되는 경우 바람직하다.
일부 실시양태에서, 현탁액 또는 용액의 평균 온도는 적어도 50℃, 특히 적어도 80℃이다. 일부 실시양태에서 표적 중합체를 용매에 용해시키는 동안, 용매는 20 내지 160℃, 특히 40 내지 140℃, 바람직하게는 50 내지 100℃의 평균 온도로 가열된다. 일부 실시양태에서, 현탁액 또는 용액은 60 내지 180℃의 평균 온도로 가열되고, 이는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것인 용매에 따라 다르다. 예를 들어, 용매로서 헵탄은 증발시키기 위해 상대적으로 낮은 온도를 필요로 한다. 그러나, HDP 또는 PP에 대해 헵탄을 사용하면, 용해를 위해 과압이 필요할 수 있다. 표적 중합체로서 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)의 경우 80 내지 120℃의 평균 온도가 상기 중합체를 용해시키기에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 표적 중합체로서 고-밀도 폴리에틸렌 (HDPE)의 경우 100 내지 140℃의 평균 온도가 상기 중합체를 용해시키기에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 표적 중합체로서 폴리프로필렌 (PP)의 경우 120 내지 160℃의 평균 온도가 상기 중합체를 용해시키기에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 일부 실시양태에서, 특히 표적 중합체를 용해시킬 때 현탁액 또는 용액의 상기 기재된 용기 내의 평균 온도는 20℃ 초과, 바람직하게는 40℃ 초과, 특히 60℃ 초과, 특히 바람직하게는 80℃ 초과이다. 이는 또한 상기 용매 또는 현탁액을 포함하는 상기 용기 내의 현탁액 또는 용액의 평균 온도일 수 있다. 일부 실시양태에서, 표적 중합체의 용해는 상기 용매의 비점보다 5 K 초과, 특히 10 K 초과만큼 낮은 온도 하에 수행된다.
일부 실시양태에서 특히 표적 중합체를 용해시킬 때 현탁액 또는 용액의 피크 온도는 20℃ 초과, 바람직하게는 40℃ 초과, 특히 60℃ 초과, 특히 바람직하게는 80℃ 초과이다. 이는 또한 상기 용매 또는 현탁액을 포함하는 상기 용기 내의 용매 및/또는 현탁액 또는 용액의 피크 온도일 수 있다. 평균 온도는 바람직하게는 표적 중합체의 대부분 - 전부는 아님 -이 상기 용매에 용해되고/거나 용해된 상태로 남아 있는 방식으로 선택되는 것으로 이해되어야 한다.
일부 실시양태에서 상기 현탁액 또는 용액을 정제하는 것은 기계적 고체-액체 분리에 의해 상기 현탁액 또는 용액의 용해되지 않은 성분을 제거하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서 기계적 고체-액체 분리는 원심분리기에 의해 달성된다. 일부 실시양태에서 체, 특히 금속 체는 기계적 고체-액체 분리를 위해 대안적으로 또는 추가적으로 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서 상기 고체-액체 분리는 무게가 1000 mg 초과, 특히 100 mg 초과, 바람직하게는 10 mg 초과인 임의의 입자를 제거한다. 일부 실시양태에서 고체-액체 분리는 무게가 50 mg 초과, 특히 5 mg 초과, 바람직하게는 1 mg 초과인 임의의 입자를 제거한다. 고체-액체 분리 후 현탁액은 바람직하게는 표적 중합체 및 고체 입자를 포함하는 용액이 된다.
일부 실시양태에서 고체-액체 분리는 바람직하게는 원심분리에 의해 용해되지 않은 임의의 성분의 적어도 50 중량%, 특히 적어도 90 중량%, 바람직하게는 99 중량%를 제거하는 것을 포함한다.
일부 실시양태에서 원심분리기는 기밀 원심분리기이고, 특히 여기서 현탁액은 기밀 조건 하에 원심분리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용매 제거는 기밀 조건 하에서 수행된다. 또한 또 다른 실시양태에서, 리사이클링 공정은 기밀 조건 하에서 수행된다.
일부 실시양태에서 원심분리기 내의 산소 함량은 특히 바람직하게는 원심분리기 내의 현탁액의 총 중량에 대해 및/또는 원심분리기 내의 기체 조성에 대해 15 중량% 미만, 특히 10 중량% 미만, 바람직하게는 7 중량% 미만이다. 일부 실시양태에서, 드럼-건조 및 압출을 포함하는 리사이클링 공정 및/또는 용매 제거 공정 내 산소 함량은 특히 바람직하게는 원심분리기 내의 현탁액의 총 중량에 대해 및/또는 원심분리기 내의 기체 조성에 대해 15 중량% 미만, 특히 10 중량% 미만, 바람직하게는 7 중량% 미만이다.
일부 실시양태에서, 용매는 단일 유기 용매 또는 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 혼합물, 바람직하게는 2종 이상의 유기 용매의 혼합물이다.
일부 실시양태에서, 표적 중합체를 용해시키는 데 사용된 용매는 단일 유기 용매 또는 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 혼합물, 바람직하게는 2종 이상의 유기 용매의 혼합물이다. 일부 실시양태에서, 용매는 단일 유기 용매 또는 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매의 혼합물이다.
일부 실시양태에서 상기 유기 용매는 지방족 또는 방향족 탄화수소이다. 일부 실시양태에서, 용매는 지방족 또는 방향족 탄화수소를 포함한다. 이들은 포화되거나 불포화될 수 있다. 일부 실시양태에서 용매는 시클릭 유기 화합물을 포함한다. 한 실시양태에서, 용매는 포름산 및/또는 아세트산을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 유기 산을 포함한다. 한 실시양태에서, 용매는 포름산, 아세트산, 케톤, 예컨대 아세톤 또는 프로판온 및 알콜, 예컨대 메탄올 또는 에탄올 또는 폴리올, 예컨대 글리콜 또는 2-프로판올 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 한 실시양태에서, 용매는 포름산, 아세트산, 케톤, 예컨대 아세톤 또는 프로판온 및 알콜, 예컨대 메탄올 또는 에탄올 또는 폴리올, 예컨대 글리콜 또는 2-프로판올, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 용매는 표적 중합체가 용해되는 방식으로 선택된다. 폴리에틸렌 (PE), 특히 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)의 경우, 헵탄이 특히 85 내지 95℃에서 및/또는 0.8 내지 1.2 bar의 압력에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. 폴리에틸렌 (PE), 특히 고-밀도 폴리에틸렌 (HDPE)의 경우, 헵탄이 특히 105 내지 115℃에서 및/또는 1 내지 2 bar의 압력에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. 폴리프로필렌 (PP)의 경우 옥탄이 특히 125 내지 135℃의 평균 온도에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. PVC의 경우 아세톤이 특히 80 내지 160℃의 평균 온도에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다. 폴리아미드 (PA), 특히 폴리아미드-6의 경우, 프로필렌 글리콜이 바람직하게는 80 내지 160℃의 평균 온도에서 특히 적합한 용매인 것으로 밝혀졌다.
일부 실시양태에서 단계 i)에서의 용액 또는 현탁액은 상기 용매 또는 용매의 혼합물 및 용해된 중합체의 총 중량에 대해 10 중량 퍼센트 이상의 상기 표적 중합체를 함유한다.
일부 실시양태에서 단일 표적 중합체만 존재한다. 다른 실시양태에서 표적 중합체의 블렌드가 제조되고 펠릿의 제조를 위해 사용될 수 있다.
드럼-건조를 위해 사용된 드럼 건조기는 본 발명을 수행하기에 적합한 종래 기술에 공지된 임의의 드럼-건조기일 수 있다. 이러한 드럼 건조기는 1개 또는 2개의 가열된 회전식 드럼을 가질 수 있다. 건조되는 재료는 회전식 드럼(들)에 공급될 수 있거나 ("능동적 공급") 회전식 드럼(들)은 재료를 픽업하기 위해 배스 또는 용액에 침지하면서 회전할 수 있다 ("수동적 공급").
한 실시양태에서, 드럼-건조기는 복수의 회전식 드럼을 포함하고, 복수의 회전식 드럼은 상반-회전 드럼의 외부 쉘 표면을 따라 선형 슬릿을 구성하는 적어도 2개의 상반-회전 드럼을 포함하며, 이를 통해 상기 상반-회전 드럼의 상반-회전에 의해 액화된 형태가 이송되고, 이에 의해 적어도 2개의 상반-회전 드럼의 외부 쉘 표면에 드럼-건조기 건조된 필름이 생성된다.
한 실시양태에서, 선형 슬릿의 폭은 ≤1000 μm, 바람직하게는 100 μm 내지 1000 μm, 보다 바람직하게는 < 300 μm이다.
한 실시양태에서, 드럼-건조기 건조된 필름의 폭은 총 드럼 길이의 100% 이하, 바람직하게는 총 드럼 길이의 90% 이하이다.
한 실시양태에서, 드럼-건조기 건조된 필름의 폭은 ≤1000 μm, 바람직하게는 < 300 μm이다.
한 실시양태에서, 액화된 표적 중합체는 진공 하에 드럼-건조기에 이송되며, 여기서 진공은 불안정하지 않다.
한 실시양태에서, 드럼-건조기의 주입구 개구부는 실을 포함하고, 여기서 실은 드럼-건조기의 압력을 안정화시키고 적어도 하나의 중간 밸브에 의해 제공되며, 여기서 적어도 하나의 중간 밸브는 적어도 하나의 진공 펌프에 연결된다. 중간 밸브는, 건조된 중합체 덩어리가 드럼-건조기와 압출기 사이에 진공 실을 제공할 때까지 공정 초기에 진공을 설정하기 위해 특히 사용된다. 이어서 중간 밸브는 개방될 수 있고 전체 공정 동안 개방된 상태로 둘 수 있다.
일부 실시양태에서 특히, 건조된 중합체 덩어리는 드럼 또는 드럼들로부터 트러프(trough)로 떨어지고 공급 스크류를 통해 압출기의 스크류 채널로 추가로 가압된다. 거기서 중합체 덩어리가 용융된다. 압출기 스크류의 설계로 인해, "잼 구역"은 건조된 중합체 덩어리를 채움으로써 (즉 압축 또는 조밀화함으로써) 형성되며, 이는, 특히 공정을 개시할 때, 드럼 건조기에서 진공을 유지하기 위해 드럼-건조기의 배출구 개구부를 밀봉하기 위한 클로저를 형성한다. 중합체 덩어리가 압출기에서, 특히 압출기의 제1 구역 (계량 구역)에서 용융되면, 용융물은 또한 드럼 건조기의 배출구 개구부를 밀봉한다. 따라서, 일부 실시양태에서, 추가적인 중간 밸브가 제공되지 않는 경우 공정의 개시 동안 드럼 건조기 및 압출기에서 실질적으로 동일한 압력이 존재할 수 있다. "밸브"가 압출기 스크류에 채워진 중합체 덩어리에 의해 및 추가로 중합체 용융물에 의해 형성되면, 드럼 건조기와 압출기 사이에 압력 차가, 특히 드럼 건조기에서 진공을 포함하여 형성될 수 있다. 압력 차는 예를 들어 적어도 100 mbar일 수 있다.
한 실시양태에서, 액화된 형태는 중합체 현탁액, 용융물 또는 용액이다.
한 실시양태에서, 액화된 형태는 중합체 현탁액 또는 용액이다.
한 실시양태에서, 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름은 건조된 겔-유사 중합체이다.
한 실시양태에서, 드럼-건조기가 가열되며, 여기서 가열된은 드럼-건조기의 드럼 또는 복수의 드럼의 온도가 유기 용매, 또는 용매의 혼합물에서 가장 낮은 증발 온도를 갖는 유기 용매의 비점보다 20K, 바람직하게는 10K 낮음을 의미한다.
한 실시양태에서, 드럼-건조기가 가열되며, 여기서 가열된은 드럼-건조기의 드럼 또는 복수의 드럼의 온도가 유기 용매, 또는 용매의 혼합물에서 가장 낮은 증발 온도를 갖는 유기 용매의 비점보다 20K, 바람직하게는 10K 낮음을 의미하고, 여기서 지칭되는 온도는 작동 압력에서 표적 중합체의 융점보다 낮다. 표적 중합체의 융점은 기본적으로 압력에 의존적이지 않거나 단지 약간만 의존적이기 때문에, 여기서 지칭되는 "작업 압력"은 전형적으로 정상 압력 (대기압)에 해당한다. 그러나, 드럼 건조기 내 진공 또는 가압-하는 증기 압력 곡선에 따라 용매에 대해 비점을 낮추는 것을 목표로 한다는 것이 이해될 것이다.
한 실시양태에서, 드럼 속도는 10 rpm 미만, 바람직하게는 5 rpm 미만이다.
한 실시양태에서, 압출기는 가압 하이며, 여기서 상기 압력은 > 30 bar, 바람직하게는 > 50 bar, 가장 바람직하게는 > 100 bar이다.
한 실시양태에서, 압출기 내 압력은 가열 보조 진공 펌프 시스템에 의해 달성된다.
한 실시양태에서, 방법은 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이며, 여기서 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물은 특히 교반기 및/또는 가열 시스템을 사용하여 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매에 적어도 부분적으로 용해된다.
한 실시양태에서 표적 중합체를 용매에 용해시키는 것은 상기 용매, 또는 용매의 혼합물에서 가장 낮은 증발 온도를 갖는 유기 용매의 비점보다 5 K 초과만큼, 특히 10 K 초과만큼 낮은 온도 하에 수행된다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 열가소성 표적 중합체이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 소비자 사용 후 중합체, 산업적 사용 후중합체 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 플라스틱 재료로부터 유도된다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리올레핀, 폴리아미드 (PA) 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리올레핀이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리프로필렌 (PP)이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리아미드 (PA)이다.
한 실시양태에서, 용매는 단일 유기 용매 또는 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매의 혼합물이다.
한 실시양태에서, 용매 또는 용매의 혼합물은 지방족 또는 방향족 탄화수소를 포함한다.
한 실시양태에서, 용매 또는 용매의 혼합물은 포름산, 아세트산, 케톤, 예컨대 아세톤 또는 프로판온 및 알콜, 예컨대 메탄올 또는 에탄올 또는 폴리올, 예컨대 글리콜 또는 2-프로판올 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 용매는 알칸, 이소-알칸 및 시클릭 알칸을 포함하는 군으로부터 선택되며, 여기서 LDPE의 용매가 알칸인 경우, 상기 알칸은 바람직하게는 n-헵탄이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 용매는 n-헵탄 또는 메틸 시클로헥산이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 용매는 n-헵탄이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 용매는 메틸 시클로헥산이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리프로필렌 (PP)이고 용매는 n-노난이다.
한 실시양태에서, 표적 중합체는 폴리아미드 (PA)이고 용매는 프로필렌 글리콜이다.
한 실시양태에서, 방법은 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이고 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트에서 수행된다.
한 실시양태에서, 용매 제거 및 압출 단계는 플라스틱 리사이클링 공정의 일부이다.
한 실시양태에서, 용매 제거 및 압출 단계는 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트에 의해 수행되는 플라스틱 리사이클링 공정의 일부이다.
한 실시양태에서, 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트는 하기 스테이션을 포함하고:
A) 임의로, 임의로 플라스틱 폐기물에 대한 절단 또는 파쇄 장치인 플라스틱 폐기물에 대한 크기 축소 장치, 및 임의로 크기 축소된 플라스틱 폐기물을 분류하기 위한 플라스틱 입자 크기 분류 장치를 포함하는 스테이션;
B) 임의로, 스테이션 A.)에서 제조된 크기 축소되고, 임의로 분류된 플라스틱 폐기물을 세척하기 위한 스테이션;
C) 용기를 포함하는 스테이션으로서, 여기서 용기는 임의로 스테이션 A.)에서 제조된 크기 축소된 플라스틱 폐기물, 임의로는 분류된 플라스틱 폐기물, 또는 스테이션 B.)에서 제조된 세척된 플라스틱 폐기물로부터 유래된 적어도 1종의 표적 중합체를 용해시키기 위한 교반기 및/또는 가열 시스템 및/또는 유기 용매를 포함하는 것인 스테이션;
D) 임의로, 고체-액체 분리를 위한 원심분리기를 포함하는 스테이션;
E) 액화된 형태로부터의 용매 증발을 위한 드럼-건조기, 및 중합체 펠릿의 제조를 위한 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출을 위한 압출기를 포함하는 스테이션;
여기서 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트는 재료를 각각의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 상기 열거된 순서로 이송하는 이송 시스템을 갖는다.
임의적인 스테이션은 일부 실시양태에서 시행되지 않으며 시행되지 않은 경우, 이송 시스템은 시행되는 다음 스테이션으로 이송한다. 또한 명시적으로 기재되지 않은 추가적인 스테이션이 시행될 수 있다.
일부 실시양태에서 상기 표적 중합체는 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 상기 용매는 n-헵탄이다.
바람직하게는 표적 중합체를 위한 용매는 적어도 80 중량%의 유기 용매, 특히 적어도 90 중량%의 유기 용매, 특히 바람직하게는 적어도 95 중량%의 유기 용매를 포함한다. 상기 용매 중 물의 함량은 - 만약 있다면 - 바람직하게는 20 중량% 미만, 특히 10 중량% 미만이다. 일부 실시양태에서 현탁액 또는 용액은 또한 상기 기재된 조성을 갖는 용매를 포함할 수 있다.
바람직하게는 표적 중합체를 위한 용매는 적어도 60 중량%의 유기 용매, 특히 적어도 80 중량%의 유기 용매, 특히 바람직하게는 적어도 90 중량%의 유기 용매를 포함한다. 상기 용매 중 물의 함량은 - 만약 있다면 - 바람직하게는 40 중량% 미만, 특히 20 중량% 미만, 더 양호하게는 10 중량% 미만이다. 일부 실시양태에서 현탁액 또는 용액은 또한 상기 기재된 조성을 갖는 용매를 포함할 수 있다.
한 실시양태에서, 방법은 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 용매-기반 리사이클링 공정의 후-처리 단계이다. 한 실시양태에서, 방법은 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 용매-기반 리사이클링 공정의 후-처리 단계이다.
한 실시양태에서, 방법은 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이고 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트에서 수행된다.
일부 실시양태에서, 용해된 표적 중합체로부터 제거된 용매는 표적 중합체를 용해시키기 위해 적어도 부분적으로 재사용되어 용해된 표적 중합체를 포함하는 더 많은 현탁액 또는 용액을 제공한다. 일부 실시양태에서, 재사용을 위한 용매는 용매의 증발 및 응축에 의해 및/또는 증류에 의해 정제되며, 여기서 불순물은 증발에 의해 제거되고 용매는 남게 된다. 종종 가장 좋은 접근법은 용매의 비점에 따라 다르다. 그러나, 일부 실시양태에서 바람직하게는 동일한 표적 중합체가 중합체를 용해시키는 후속 라운드에서 표적이 되는 경우 정제가 필요하지 않으며, 용매가 직접적으로 재사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 언급된 단계 ii)의 수득된 농축된 표적 중합체는 겔의 점조도(consistency)를 갖는다. 이후 표적 중합체 겔로 불릴 수 있다.
일부 실시양태에서 중합체 펠릿은 플라스틱 압출에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 포일, 파이프, 병, 팔레트, 잔디 격자 또는 주택용 건축 재료와 같은 제품은 상기 펠릿으로부터 또는 수득된 농축된 표적 중합체로부터 직접적으로 취입 성형, 압출, 가압 및/또는 사출 성형에 의해 형성된다.
일부 실시양태에서 방법은 압출 전에 중합체 용융물을 형성하는 것 및/또는 압출 후에 펠릿 커터를 사용하여 펠릿 또는 제품을 형성하는 것을 포함한다. 잔류 용매는 그러한 중합체 용융물로부터 보다 효율적으로 제거된다.
일부 실시양태에서 용액으로부터 상기 표적 중합체를 분리하는 것은 용매의 적어도 50 중량%, 특히 적어도 75 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%가 제거됨을 의미한다. 일부 실시양태에서, 용매의 적어도 99 중량%가 제거된다.
플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 방법의 일부 실시양태에서, 플라스틱 폐기물의 적어도 50 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 특히 90 중량%가 플라스틱이고, 여기서 상기 플라스틱은 또한 표적 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 플라스틱 폐기물의 적어도 50 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 특히 90 중량%가 표적 중합체이다. 일부 실시양태에서, 플라스틱 폐기물의 적어도 10 중량% 이하, 바람직하게는 20 중량% 이하, 특히 50 중량% 이하가 플라스틱이다.
바람직한 실시양태에서 플라스틱 폐기물은 상기 표적 중합체, 특히 단일 중합체 또는 2종 또는 3종의 중합체의 혼합물의 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%로 제조된다.
대안적으로 또는 추가적으로 일부 실시양태에 따르면 단계 i)에 따라 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액을 제공하는 것은 플라스틱 폐기물을 용매에 삽입하기 전에 플라스틱 폐기물을 세척, 예를 들어 물로 세척하는 것이 선행될 수 있다. 세척은 약간의 불순물을 제거한다. 일부 실시양태에서 세척은 상기 재료를 액체와 접촉시켜 현탁액을 생성하고, 이어서 수득된 현탁액을 특히 기계적 고체-액체 분리에 의해 정제함으로써 수행된다. 일부 실시양태에서 상기 액체는 물이다. 일부 실시양태에서 세척은 40℃ 초과, 특히 80℃ 초과의 평균 온도에서 물로 세척하는 것을 포함할 수 있다. 또한 물로 세척하는 것은 마찰 세척기를 사용하여 수행될 수 있으며, 특히 여기서 회전자가 플라스틱 폐기물을 운반하고/거나 물이 플라스틱 폐기물과 반대 방향으로 운반된다. 회전자 및 물에 의한 마찰은 불순물을 제거한다. 일부 실시양태에서 마찰 세척기를 사용하는 이러한 단계가 없으며 파쇄된 플라스틱 폐기물이 직접적으로 사용된다. 이는 산업 후 잔류물로부터의 플라스틱 폐기물이 리사이클링되는 경우일 수 있다. 소비자 제품으로부터의 플라스틱 폐기물의 경우 종종 상기 세척 단계가 유리하다.
일부 실시양태에 따르면, 단계 i)에 따라 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액을 제공하는 것은 상기 플라스틱 재료를 상기 용매 또는 상기 용매의 혼합물에 삽입하기 전에 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물을 크기 축소함으로써 달성된다. 표적 중합체가 플라스틱 폐기물로부터 수득되는 경우, 크기 축소는, 표적 중합체의 용해의 속도 및/또는 완성도를 개선시킨다. 한 실시양태에서, 크기 축소는 파쇄 또는 절단, 또는 이들의 조합이다. 플라스틱 폐기물을 크기 축소하기 위한 장치는 관련 기술 분야의 최신 기술에 공지되어 있다.
일부 실시양태에서 상기 플라스틱 폐기물은 폴리에틸렌 (PE) 및 알루미늄, 바람직하게는 폴리에틸렌, 알루미늄 및 종이를 함유한다. 일부 실시양태에서 플라스틱 폐기물의 적어도 60 중량%, 특히 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%는 상기 재료로 이루어진다.
일부 실시양태에서 플라스틱 폐기물은 포장 재료 및/또는 포일로부터 적어도 부분적으로 수득된다. 일부 실시양태에서 플라스틱 폐기물의 적어도 60 중량%, 특히 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%는 포장 재료 및/또는 포일로 이루어진다.
일부 실시양태에서 상기 플라스틱 폐기물은 차 부품으로부터 적어도 부분적으로 수득된다. 상기 실시양태의 일부에서 플라스틱 폐기물의 적어도 60 중량%, 특히 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%는 차 부품으로 이루어진다.
일부 추가의 실시양태에서 플라스틱 폐기물은 캔, 컵, 포일, 접을 수 있는 튜브, 플라스틱 백으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 유형의 물체를 포함한다. 일부 실시양태에서 플라스틱 폐기물은 캔, 컵, 포일, 접을 수 있는 튜브, 플라스틱 백으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2개 또는 3개의 유형의 물체를 포함하는 혼합된 폐기물이다. 상기 유형의 물체는 바람직하게는 상기 플라스틱 폐기물의 총 중량의 적어도 20 중량%, 특히 적어도 40 중량%, 바람직하게는 적어도 60 중량%를 구성한다. 다른 유형의 플라스틱 폐기물 또는 임의의 다른 플라스틱 재료가 공급원 재료로서 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 바람직하게는 플라스틱 폐기물, 특히 도시의 고체 폐기물의 리사이클링을 위한, 바람직하게는 본 개시내용에 기재된 플라스틱 폐기물의 유형 및/또는 조성을 위한 통합된 추출 단계를 갖는 적어도 1종의 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 재료를 용매-기반 리사이클링하기 위한 방법의 용도에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 방법은 유리하게는 플라스틱 폐기물 리사이클링을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 플라스틱 재료를 가공하기 위한 다른 적용이 고려될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
용기는 폐기물을 교반하기 위한 용매 및/또는 교반기를 포함한다. 교반기는 상기 용기에 연결될 수 있고/거나 상기 용기에 배치될 수 있다. 용기는 일부 실시양태에서 탱크, 특히 폐쇄형 탱크일 수 있다. 용기는 부피가 1 m3 내지 100 m3, 특히 5 m3 내지 50 m3, 특히 바람직하게는 20 m3 내지 40 m3인 탱크일 수 있다.
바람직하게는, 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템은 상기 기재된 방법을 시행하기 위해 조정된다.
바람직하게는, 용기는 플라스틱 폐기물을 적어도 부분적으로 용해시키기 위한 유기 용매를 포함한다.
한 실시양태에서, 용기는 플라스틱 폐기물을 적어도 부분적으로 용해시키기 위한 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는, 용매의 혼합물을 포함한다.
상기 기재된 방법에 사용되는 임의의 장치는 바람직하게는 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템의 일부일 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 기재된 플라스틱 폐기물 리사이클링 시스템의 상기 기재된 방법을 시행하기 위한 용도에 관한 것이다.
일부 실시양태에서 단일 열가소성 표적 중합체만이 존재한다. 다른 실시양태에서, 열가소성 표적 중합체의 블렌드가 제조되고 펠릿의 제조에 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서 상기 언급된 단계 i) 및/또는 ii) 및/또는 iii) 및/또는 iv) 및/또는 v) 및/또는 vi)은 15 중량% 미만의 산소, 특히 5 중량% 미만의 산소, 바람직하게는 1 중량% 미만의 산소를 함유하는 환경에서, 특히 액체 및/또는 기체 상 내에서 수행된다. 모든 단계가 기체 및 액체 상 환경을 함유해야 하는 것은 아니다.
일부 실시양태에서 용매 제거 후 수득된 용매는 단계 i)에 따라 용해된 표적 중합체를 포함하는 더 많은 현탁액 또는 용액을 제공하기 위한 목적으로 표적 중합체를 용해시키기 위해 적어도 부분적으로 재사용된다. 일부 실시양태에서, 재사용을 위한 용매는 용매의 증발 및 응축에 의해 및/또는 증류에 의해 정제되며, 여기서 불순물은 증발에 의해 제거되고 용매는 남게 된다. 종종 가장 좋은 접근법은 용매의 비점에 따라 다르다. 그러나, 일부 실시양태에서 정제는 필요하지 않으며 용매는 용매의 증발 및 응축 없이 및/또는 증류에 의해 직접적으로 재사용될 수 있으며, 여기서 임의로 후속 리사이클링에서 용매 재사용을 위한 용매 정제는, 크기 분류의 이전 주기에서 사용된 용해된 표적 중합체가 크기 분류의 후속 주기에서의 용해된 표적 중합체와 동일한 경우 생략되고, 여기서 크기 분류의 주기는 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액의 제공, 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액의 압출기로의 전달, 크기 분류 유닛을 포함하는 압출기에서 표적 중합체를 포함하는 현탁액 또는 용액의 크기 분류, 임의로 탈기 유닛을 사용한 탈기, 및 용매 회수 유닛에 의한 용매 회수로 이루어진다.
용매 회수 유닛은 용매를 수집하고, 임의로, 용매 정제 유닛을 사용하여 수집된 용매를 증발 및/또는 증류함으로써 용매가 정제되어야 하는 경우, 용매를 상기 용매 정제 유닛에 통과시킨다.
한 실시양태에서, 용매 제거, 수집 및 정제는 연속적인 공정이다. 한 실시양태에서, 용매 제거, 수집 및 정제는 연속적인 공정이며, 여기서 공정의 연속성은 물리적 중단에 대한 필요성 없이 한 스테이션에서 다음 스테이션으로 용매를 즉시 이송함으로써 보장된다. 공급원 재료는 펌프 및 밸브를 통해 드럼 건조기에 공급될 수 있다. 건조 표적 중합체는 스크류 컨베이어에 의해 운반될 수 있다. 증발된 용매는 증기 형태로 배출될 수 있고 응축기를 통해 회수될 수 있다.
방법은 표적 중합체를 포함하는 임의의 종류의 용액으로부터 용매를 적어도 부분적으로 제거하기 위해 사용될 수 있다. 플라스틱 폐기물은 표적 중합체를 상기 용매에 용해시키는 용매에 침지될 수 있다. 놀랍게도 상기 플라스틱 폐기물에 존재하는 불순물은 드럼-건조 및/또는 압출이 효율적으로 수행될 수 있는 것을 방해하지 않는다. 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 상기 방법은 열가소성 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물의 임의의 종류에 적합하다.
상기 언급된 단계 i)에 따라 플라스틱 폐기물은 용매에 용해되어 현탁액 또는 용액에 표적 중합체를 제공하기 전에 분류될 수 있으며, 상기 플라스틱 폐기물을 분류하는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시양태에서 혼합된 플라스틱 폐기물이 사용되고 분류가 거의 또는 전혀 수행되지 않는다.
바람직하게는, 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트는 상기 기재된 방법을 시행하기 위해 조정된다.
바람직하게는 용기는 플라스틱 폐기물을 적어도 부분적으로 용해시키기 위한 유기 용매를 포함한다.
상기 기재된 방법에 사용되는 임의의 장치는 바람직하게는 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트의 일부, 예를 들어 막의 세부사항의 방법에 대해 기재된 용기일 수 있다.
본 발명은 또한 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매에 상기 표적 중합체를 용해시킴으로써 플라스틱 폐기물로부터 표적 중합체를 리사이클링하기 위한 상기 기재된 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트의 용도, 및 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매로부터 상기 표적 중합체의 회수에 관한 것이다.
상기 맥락에서, 다음의 연속 번호가 매겨진 실시양태는 본 발명의 추가의 구체적인 측면을 제공한다:
1. 하기 단계를 포함하는, 용해된 표적 중합체를 포함하는 액화된 형태로부터 적어도 1종의 용매를 제거하기 위한 연속적인 방법:
- 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼을 포함하는 드럼-건조기에서 상기 액화된 형태로부터 적어도 1종의 용매를 증발시키는 단계로서, 여기서 상기 액화된 형태는 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면과 75℃ 이하의 온도 및 < 500 mbar의 압력에서 접촉하고, 여기서 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면에, 표적 중합체를 포함하는 드럼-건조기 건조된 필름이 생성되는 것인 단계,
- 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면으로부터 드럼-건조기 건조된 필름을 탈착시키는 단계, 및
- 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기와 압출기 사이의 진공 실을 통해 드럼-건조기로부터 압출기로 이송하는 단계.
2. 상기 액화된 형태가 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면과 65℃ 이하의 온도 및 < 300 mbar의 압력에서 접촉하는, 실시양태 1에 따른 방법.
3. 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출기로의 연속적인 이송이, 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기 쉘 표면으로부터 압출기로 연속적으로 안내하는 안내 메커니즘에 의해 용이해지는, 실시양태 1 또는 2에 따른 방법.
4. 안내 메커니즘이 안내 표면의 사용을 포함하고, 안내 표면은 블레이드에 병치되어, 상기 안내 표면이 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름과 접촉하여 이를 하류에 압출기의 주입구 개구부가 있는 드럼-건조기의 배출구 개구부로 안내하도록 하는 것인, 실시양태 3에 따른 방법.
5. 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름이 바람직하게는 < 3 wt%, 보다 바람직하게는 < 1 wt%의 양으로 용매를 함유하는, 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 방법.
6. 액화된 형태가 특히 기계적 고체-액체 분리에 의해, 임의로 원심분리기를 사용하여 추가적으로 정제되어, 정제된 액화된 형태가 수득되는, 실시양태 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 방법.
7. 드럼-건조기가 복수의 회전식 드럼을 포함하는 경우, 복수의 회전식 드럼은 상반-회전 드럼의 외부 쉘 표면을 따라 선형 슬릿을 구성하는 적어도 2개의 상반-회전 드럼을 포함하고, 이를 통해 상기 상반-회전 드럼의 상반-회전에 의해 액화된 형태가 이송됨으로써, 적어도 2개의 상반-회전 드럼의 외부 쉘 표면에 드럼-건조기 건조된 필름이 생성되는, 실시양태 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 방법.
8. 선형 슬릿의 폭이 ≤1000 μm, 바람직하게는 100 μm 내지 1000 μm, 보다 바람직하게는 < 300 μm인, 실시양태 7에 따른 방법.
9. 드럼-건조기 건조된 필름의 폭이 총 드럼 길이의 100% 이하, 바람직하게는 총 드럼 길이의 90% 이하인, 실시양태 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 방법.
10. 드럼-건조기 건조된 필름의 폭이 ≤1000 μm, 바람직하게는 < 300 μm인, 실시양태 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 방법.
11. 드럼-건조기의 주입구 개구부가 실을 포함하고, 실이 드럼-건조기의 압력을 안정화시키고 적어도 하나의 중간 밸브에 의해 제공되며, 적어도 하나의 중간 밸브는 적어도 하나의 진공 펌프에 연결된, 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 방법.
12. 압출기가 스크류 압출기인, 실시양태 1 내지 11 중 어느 하나에 따른 방법.
13. 액화된 형태가 중합체 현탁액, 용융물 또는 용액인, 실시양태 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 방법.
14. 액화된 형태가 중합체 현탁액 또는 용액인, 실시양태 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 방법.
15. 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름이 건조된 겔-유사 중합체인, 실시양태 1 내지 14 중 어느 하나에 따른 방법.
16. 가열된이란 드럼-건조기의 드럼 또는 복수의 드럼의 온도가 유기 용매, 또는 용매의 혼합물에서 가장 낮은 증발 온도를 갖는 유기 용매의 비점보다 20K, 바람직하게는 10K 낮음을 의미하는, 실시양태 1 내지 15 중 어느 하나에 따른 방법.
17. 드럼 속도가 10 rpm 미만, 바람직하게는 5 rpm 미만인, 실시양태 1 내지 16 중 어느 하나에 따른 방법.
18. 압출기가 가압 하이며, 여기서 상기 압력은 > 30 bar, 바람직하게는 > 50 bar, 가장 바람직하게는 > 100 bar인, 실시양태 1 내지 17 중 어느 하나에 따른 방법.
19. 압출기 내 압력은 가열 보조 진공 펌프 시스템에 의해 달성되는, 실시양태 1 내지 18 중 어느 하나에 따른 방법.
20. 방법은 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이며, 여기서 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 폐기물은 특히 교반기 및/또는 가열 시스템을 사용하여 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매에 적어도 부분적으로 용해되는, 실시양태 1 내지 19 중 어느 하나에 따른 방법.
21. 표적 중합체를 용매에 용해시키는 것은 상기 용매, 또는 용매의 혼합물에서 가장 낮은 증발 온도를 갖는 유기 용매의 비점보다 5 K 초과만큼, 특히 10 K 초과만큼 낮은 온도 하에 수행되는, 실시양태 1 내지 20 중 어느 하나에 따른 방법.
22. 표적 중합체가 열가소성 표적 중합체인, 실시양태 1 내지 21 중 어느 하나에 따른 방법.
23. 표적 중합체가 소비자 사용 후 중합체, 산업적 사용 후중합체 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 플라스틱 재료로부터 유도되는, 실시양태 1 내지 22 중 어느 하나에 따른 방법.
24. 표적 중합체가 폴리올레핀, 폴리아미드 (PA) 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는, 실시양태 1 내지 23 중 어느 하나에 따른 방법.
25. 표적 중합체가 폴리올레핀인, 실시양태 1 내지 24 중 어느 하나에 따른 방법.
26. 표적 중합체가 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)인, 실시양태 1 내지 25 중 어느 하나에 따른 방법.
27. 표적 중합체가 폴리프로필렌 (PP)인, 실시양태 1 내지 26 중 어느 하나에 따른 방법.
28. 표적 중합체가 폴리아미드 (PA)인, 실시양태 1 내지 27 중 어느 하나에 따른 방법.
29. 용매가 단일 유기 용매 또는 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는 용매의 혼합물인, 실시양태 1 내지 28 중 어느 하나에 따른 방법.
30. 용매 또는 용매의 혼합물이 지방족 또는 방향족 탄화수소를 포함하는, 실시양태 1 내지 29 중 어느 하나에 따른 방법.
31. 용매 또는 용매의 혼합물이 포름산, 아세트산, 케톤, 예컨대 아세톤 또는 프로판온 및 알콜, 예컨대 메탄올 또는 에탄올 또는 폴리올, 예컨대 글리콜 또는 2-프로판올 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 실시양태 1 내지 30 중 어느 하나에 따른 방법.
32. 표적 중합체가 저-밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 용매가 알칸, 이소-알칸 및 시클릭 알칸을 포함하는 군으로부터 선택되며, 여기서 LDPE의 용매가 알칸인 경우, 상기 알칸은 바람직하게는 n-헵탄인, 실시양태 1 내지 31 중 어느 하나에 따른 방법.
33. 표적 중합체가 폴리프로필렌 (PP)이고 용매가 n-노난인, 실시양태 1 내지 32 중 어느 하나에 따른 방법.
34. 표적 중합체가 폴리아미드 (PA)이고 용매가 프로필렌 글리콜인, 실시양태 1 내지 33 중 어느 하나에 따른 방법.
35. 방법이 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 것이고 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트에서 수행되는, 실시양태 1 내지 34 중 어느 하나에 따른 방법.
36. 하기 스테이션을 포함하는, 특히 실시양태 1 내지 35 중 어느 하나에 따른 방법을 시행하기 위한 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트이며:
A) 임의로, 임의로 플라스틱 폐기물에 대한 절단 또는 파쇄 장치인 플라스틱 폐기물에 대한 크기 축소 장치, 및 임의로 크기 축소된 플라스틱 폐기물을 분류하기 위한 플라스틱 입자 크기 분류 장치를 포함하는 스테이션;
B) 임의로, 스테이션 A.)에서 제조된 크기 축소되고, 임의로 분류된 플라스틱 폐기물을 세척하기 위한 스테이션;
C) 용기를 포함하는 스테이션으로서, 여기서 용기는 임의로 스테이션 A.)에서 제조된 크기 축소된 플라스틱 폐기물, 임의로는 분류된 플라스틱 폐기물, 또는 스테이션 B.)에서 제조된 세척된 플라스틱 폐기물로부터 유래된 적어도 1종의 표적 중합체를 용해시키기 위한 교반기 및/또는 가열 시스템 및/또는 유기 용매를 포함하는 것인 스테이션;
D) 임의로, 고체-액체 분리를 위한 원심분리기를 포함하는 스테이션;
E) 액화된 형태로부터의 용매 증발을 위한 드럼-건조기, 및 중합체 펠릿의 제조를 위한 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출을 위한 압출기를 포함하는 스테이션;
여기서 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트는 재료를 각각의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 상기 열거된 순서로 이송하는 이송 시스템을 갖는다.
정의
본 발명을 설명하는 데 사용되는 다양한 용어의 정의가 아래에 열거된다. 이러한 정의는 특정 경우에 개별적으로 또는 더 큰 그룹의 일부로서 달리 제한되지 않는 한 본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 사용되는 용어에 적용된다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 일반적으로 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본원에서 사용된 단수형은, 하나 또는 하나 초과 (즉, 적어도 하나)의 단수형의 문법적 대상체를 지칭한다. 예로서, "요소"는 적어도 하나의 요소, 즉 하나의 요소 또는 하나 초과의 요소를 의미한다. 이는 특히 아래에서 논의되는 "표적 중합체" 및 "용매"에도 적용된다.
본원에서 사용된 용어 "평균 온도"는 시간에 걸쳐, 바람직하게는 상응하는 단계의 지속 시간에 걸쳐 평균화되는 온도를 지칭한다. 연속적인 시스템에서 단계의 지속 시간은 상기 단계에 대해 기재된 조건 하의 폐기물 재료의 평균 시간을 지칭한다. 교반에 의해 감소될 수 있는 용매 내에 변동 의존적인 위치가 존재할 수 있다. 상기 경우에 온도는 평균 온도를 결정하기 위해 상기 위치에 대해 평균화되어야 한다. 충분히 교반하면 평균 온도는 보통 위치에 따라 약간만 달라지며 평균 온도는 단계의 지속 시간 동안 한 지점에서 측정하여 결정될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "피크 온도"는 단계 동안 달성되는 최대 온도를 지칭한다. 온도를 연속적으로 모니터링하고 최대 온도를 선택함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어 단계를 배치식으로 시행하면 온도가, 예를 들어 차가운 플라스틱 폐기물이 용매에 투입될 때 떨어질 수 있다. 가열 시스템은 용매가 다음 단계로 이어지기 전에 상기 피크 온도에 도달하도록 용기를 가열할 수 있다. 연속적인 시스템에서 온도는 일정할 수 있으며 종종 "평균 온도"와 "피크 온도" 사이에 차이가 없다. 또한 용매 내에 변동 의존적인 위치가 존재할 수도 있으며 상기 경우에 온도는 피크 온도를 결정하기 위해 상기 위치에 대해 (시간에 따른 것이 아님) 평균화될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "용매"는 단일 용매 또는 상이한 용매의 혼합물을 지칭한다. 단일 용매는 회수를 촉진할 수 있는 반면 혼합물은 독성 용매의 사용을 감소시키거나 중합체의 용해를 가속화할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "표적 중합체"는 단일 중합체 또는 상이한 중합체의 혼합물을 지칭한다. 중합체는 또한 공중합체 및 블록 중합체를 포함한다. 종종 중합체의 혼합물을 완전하게 피할 수는 없다. 바람직하게는 용어 "표적 중합체"는 용매에 용해될 수 있고 중합체 펠릿을 제조하는 데 사용될 수 있는 단일 중합체 또는 상이한 중합체의 혼합물을 지칭한다. 일부 경우에 "표적 중합체"는 주요 성분으로서 1, 2 또는 3개의 중합체의 혼합물을 지칭하며, 여기서 불순물은 표적 중합체의 총 중량에 비해 5 중량% 미만의 중량을 갖는 것이 가능하다. 게다가, 용어 "표적 중합체"의 사용은 "하나의(a) 표적 중합체", "그(the) 표적 중합체" 또는 "상기 표적 중합체"가 언급될 때 그것이 단지 단일 중합체 또는 상이한 중합체의 혼합물이라고 명시적으로 언급되지 않는 한 상기 방식으로 이해되어야 하고, 즉 달리 언급되지 않는 한 "하나의 표적 중합체"는 "적어도 1종의 표적 중합체"이고; "그 표적 중합체"는 "그 적어도 1종의 표적 중합체"이고 "상기 표적 중합체"는 "상기 적어도 1종의 표적 중합체"이다. 비-표적 중합체는 또한 사용된 용매에 용해가능하지 않은 중합체일 수 있고, 이는 고체-액체 분리에 의해 제거될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "여러 개"는 2개, 3개, 4개 이상의 개체, 바람직하게는 2개 또는 3개의 개체를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "플라스틱 폐기물"은 플라스틱을 포함하는 폐기물을 지칭한다. 바람직하게는 플라스틱 폐기물은 1차 사용 후 폐기되고/거나 예를 들어 불량이기 때문에 폐기된 임의의 성분이다. 일부 실시양태에서 "플라스틱 폐기물"은 고체이다. 일부 실시양태에서 "플라스틱 폐기물"은, 특히 대중에 의해 폐기되는 일상 용품을 포함하는 도시의 고체 폐기물을 지칭한다. 일부 실시양태에서 "플라스틱 폐기물"은 소비자 사용 후 중합체, 산업적 사용 후중합체 및 이들의 조합을 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "혼합된 플라스틱 폐기물"은 상이한 종류의 플라스틱 물체를 함유하는 플라스틱 폐기물을 지칭한다. 종종 플라스틱은 사용되기 전에 분류되고, 예를 들어 플라스틱 백만 제공되거나 플라스틱 포일만 제공된다. 이는 보통 플라스틱의 분류가 필요하다. 일부 경우에 혼합된 플라스틱 폐기물은 가정에서 수득된 것과 같은 도시의 플라스틱 폐기물이고, 즉 플라스틱 백, 플라스틱 포장, 플라스틱 튜브 등이 혼합될 수 있다. 혼합된 플라스틱 폐기물은 동일한 재료 및/또는 대상체의 군에서 수집할 필요 없이 본 발명에 따라 중합체를 제조하는 데 사용될 수 있음이 밝혀졌다.
본원에서 사용된 용어 "알칸"은 5 내지 20개의 탄소 원자, 전형적으로 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 탄화수소를 지칭한다. 예는 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄 및 n-노난을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 사용된 용어 "이소-알칸"은 5 내지 20개의 탄소 원자, 전형적으로 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 분지쇄 탄화수소를 지칭한다. 예는 이소옥탄을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 사용된 용어 "시클릭 알칸"은 고리를 형성하는 각각의 원자 (즉, 골격 원자)가 탄소 원자인 시클릭 포화 탄화수소를 지칭한다. 시클릭 알칸은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기에 의해 임의로 치환될 수 있다. 예는 시클로헥산, 메틸시클로헥산을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 사용된 용어 "케톤"은 탄소 원자에 연결된 카르보닐기를 갖는 유기 화합물을 지칭한다. 예는 아세톤, 부타논을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 사용된 용어 "유기 산"은 화학식 C(=O)OH의 관능기를 갖는 유기 화합물을 지칭한다. 예는 포름산, 아세트산을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
"수 평균 분자량"은 바람직하게는 각각의 중합체 샘플, 예를 들어 표적 중합체의 총 중량을 샘플 내 중합체 분자의 수로 나눈 것이다. "평균 분자 질량"은 ISO 16014-1:2012 및/또는 ISO 16014-2:2012에 따라, 바람직하게는 ISO 16014-1:2012에 의해 결정될 수 있다.
용어 "버진 중합체", "버진-유사 중합체" 또는 "버진-등급 중합체"는 상이한 순도 등급의 특정 표적 중합체를 포함하는 고체 중합체 또는 플라스틱 제품을 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "버진 중합체" 또는 "버진-등급 중합체"는 ≥95wt%, 바람직하게는 ≥99wt%, 가장 바람직하게는 100wt% 표적 중합체를 지칭한다. 용어 "버진-유사 중합체"는 ≥90wt%, 바람직하게는 ≥95wt%, 가장 바람직하게는 ≥99wt% 표적 중합체를 지칭한다.
본 발명의 맥락에서 "불순물"은 본 발명의 주제인 방법에 의해 제조된 제품의 일부가 되도록 의도되지 않는 임의의 분자 또는 개체를 지칭한다. 보다 구체적으로, 제품이 중합체인 것으로 의도되는 경우, 중합체 이외의 모든 것은 불순물로 분류된다. 제품이 특정 첨가제를 갖는 중합체인 것으로 의도되는 경우, 특정 첨가제를 갖는 중합체 이외의 모든 것은 불순물로 분류된다. 또 다른 예는, 제품이 특정 길이 및/또는 분지형의 중합체, 또는 이의 특정 분포를 함유하고 임의로 특정 첨가제를 추가로 포함하는 것으로 의도되는 경우, 특정 길이 및/또는 분지형의 중합체, 또는 이의 특정 분포의 일부를 형성하지 않고 임의로 특정 첨가제를 포함하지 않는 모든 것은 "불순물"로 간주된다. 따라서 불순물로 간주되는 것에 대한 정의는 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 특정 제품의 성분을 정의하는 것으로 간주하지 않는 것에 따라 다르다.
"기밀"은 부피의 적어도 95%, 바람직하게는 적어도 99%, 가장 바람직하게는 100%가 주변 환경으로부터 밀봉된 특정 인클로저에 둘러싸여 있음을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, 휘발성이 높고 가연성인 용매와 함께 유기 용액 또는 현탁액을 포함하는 파이프는, 연소의 위험을 감소시키기 위해, 상기 인클로저를 둘러싸고 있는 대기의 산소와의 접촉을 방지하기 위해, 낮은 산소 농도를 갖는 기밀 인클로저에 둘러싸일 수 있다.
"압출기"는 종래 기술로부터 공지된 임의의 플라스틱 압출기를 의미한다. 이는 또한 탈기 압출기를 포함할 수 있다. 그러나, 용어 "탈기 압출기"가 사용되는 경우, 탈기 능력이 없는 플라스틱 압출기는 제외된다. 탈기 압출기는 또한 종래 기술로부터 공지되어 있다.
용어 "크기 축소"는 물리적 개체의 크기를 감소시키는 임의의 공정을 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, 크기 축소는 구체적으로 플라스틱 재료의 크기 감소를 지칭하고, 일부 예에서 플라스틱 재료의 파쇄 또는 절단을 포함한다.
실시예
실시예 1
a) 3.7 kg의 n-헵탄을 용기에 채우고 95℃의 온도로 가열하였다.
b) 0.1 kg의 LDPE 과립을 용기에 첨가하였다.
c) 혼합물을 30분 동안 교반하여 n-헵탄 중 LDPE의 용액을 수득하였다.
d) 진공 펌프의 스위치를 켜서 진공 드럼 건조기에서 0.05 bar의 압력을 생성하였다.
e) 드럼을 80℃의 온도로 가열하고 1.5 rpm의 회전 속도로 조정하였다.
f) 중합체 용액을 5 mm의 간격을 갖는 2개의 드럼 사이에 투여 펌프를 통해 투여하였다. n-헵탄의 증발을 개시하였다.
g) 증발된 헵탄을 응축기에서 응축시키고 용매 탱크로 이송하였다. 3.4 kg의 응축된 n-헵탄을 수집하였다.
h) 고체 중합체를 드럼에서 깎아 내어 잔류 용매 농도가 4 wt%인 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 수득하였다.
i) 스크류 컨베이어가 드럼-건조기 건조된 필름을 끌어당겼고 이를 압출기에 공급하였다.
j) 중합체를 압출기에서 220℃의 온도에서 용융시켰다.
k) 재료를 펠릿화 유닛에서 펠릿화하여 85 g의 LDPE 과립을 수득하였다.
실시예 2
a) 26,6 kg의 메틸 시클로헥산을 용기에 채우고 95℃의 온도로 가열하였다.
b) 0.8 kg의 LDPE 과립을 용기에 첨가하였다.
c) 혼합물을 30분 동안 교반하여 메틸 시클로헥산 중 LDPE의 용액을 수득하였다.
d) 진공 펌프의 스위치를 켜서 진공 드럼 건조기에서 0.05 bar의 압력을 생성하였다.
e) 드럼을 65℃의 온도로 가열하고 2.5 rpm의 회전 속도로 조정하였다.
f) 중합체 용액을 5 mm의 간격을 갖는 2개의 드럼 사이에 투여 펌프를 통해 투여하였다. 메틸 시클로헥산의 증발을 개시하였다.
g) 증발된 메틸 시클로헥산을 응축기에서 응축시키고 용매 탱크로 이송하였다. 23.7 kg의 응축된 메틸 시클로헥산을 수집하였다.
h) 고체 중합체를 드럼에서 깎아 내어 잔류 용매 농도가 4 wt%인 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 수득하였다.
i) 스크류 컨베이어가 드럼-건조기 건조된 필름을 끌어당겼고 이를 압출기에 공급하였다.
j) 중합체를 압출기에서 220℃의 온도에서 용융시켰다.
k) 재료를 펠릿화 유닛에서 펠릿화하여 640 g의 LDPE 과립을 수득하였다.
도면의 설명
도 1은 여러 개의 스테이션을 포함하는 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트(100)를 보여준다. 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트는 방법에 대한 가능한 시행일 뿐이다. 또한 중합에 의해 중합체를 제조하기 위한 플라스틱 제조 플랜트는 통합된 추출 단계를 갖는 적어도 1종의 표적 중합체를 포함하는 플라스틱 재료의 용매-기반 리사이클링을 위해 기재된 방법을 사용할 수 있다. 플라스틱 폐기물(109)을 위한 파쇄 장치(108)는 제1 스테이션(101)에 포함된다. 상기 플라스틱 폐기물은 제1 컨베이어 벨트(110)에 의해 파쇄 장치(108)로 운반될 수 있고 파쇄된 플라스틱 폐기물(111)은 제2 컨베이어 벨트(112)에 의해 파쇄 장치(108) 밖으로 운반될 수 있다. 바람직하게는 일부 실시양태에서 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트(100)는 파쇄된 플라스틱 폐기물(111)을 세척하기 위한 제2 스테이션(102)을 포함한다. 상기 제2 스테이션(102)은 물과 같은 세척액(114)을 갖는 용기(113)를 포함할 수 있고, 여기서 파쇄된 플라스틱 폐기물(111)이 정제된다. 정제된 파쇄된 플라스틱 폐기물(111)은 예를 들어 또 다른 컨베이어 벨트(124)에 의해 용기(118)를 포함하는 제3 스테이션(103)으로 운반될 수 있고, 여기서 용기(118)는 예를 들어 용기(118)의 일부로서 교반기(117) 및/또는 가열 시스템(115)을 포함한다. 일부 실시양태에서 파쇄된 플라스틱 폐기물(111)은 제1 스테이션(101)으로부터 제3 스테이션(103)으로 직접적으로 운반된다. 제3 스테이션은 바람직하게는 용매(116)를 함유하고, 여기서 표적 중합체는 상기 용매에 용해되어 용액 또는 현탁액(119)이 형성된다. 제4 스테이션(104)은 고체-액체 분리를 위한 원심분리기(120)를 포함할 수 있다. 제5 스테이션(105)은 임의로 중합체 펠릿(122)의 제조를 위한 표적 중합체를 포함하는 용매-무함유 액화된 중합체 덩어리(mass)의 압출을 위한 압출기(121)와 통합된 용해된 표적 중합체를 포함하는 액화된 형태로부터의 용매 증발을 위한 드럼-건조기를 포함한다.
도 2는 유닛(121)을 보다 상세하게 보여준다.

Claims (15)

  1. 용해된 표적 중합체를 포함하는 액화된 형태로부터 적어도 1종의 용매를 제거하기 위한 연속적인 방법으로서, 하기 단계:
    - 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼을 포함하는 드럼-건조기에서 상기 액화된 형태로부터 적어도 1종의 용매를 증발시키는 단계로서, 여기서 상기 액화된 형태는 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면과 75℃ 이하의 온도 및 < 500 mbar의 압력에서 접촉하고, 여기서 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면에, 표적 중합체를 포함하는 드럼-건조기 건조된 필름이 생성되는 것인 단계,
    - 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면으로부터 드럼-건조기 건조된 필름을 탈착시키는 단계, 및
    - 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기와 압출기 사이의 진공 실(seal)을 통해 드럼-건조기로부터 압출기로 이송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액화된 형태가 적어도 하나의 가열된 회전식 드럼의 쉘 표면과 65℃ 이하의 온도 및 < 300 mbar의 압력에서 접촉하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출기로의 연속적인 이송이, 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름을 드럼-건조기 쉘 표면으로부터 압출기로 연속적으로 안내하는 안내 메커니즘에 의해 용이해지는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 안내 메커니즘이 안내 표면의 사용을 포함하고, 안내 표면은 블레이드에 병치되어, 상기 안내 표면이 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름과 접촉하여 이를 하류에 압출기의 주입구 개구부가 있는 드럼-건조기의 배출구 개구부로 안내하도록 하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름이 용매를 바람직하게는 < 3 wt%, 보다 바람직하게는 < 1 wt%의 양으로 함유하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 액화된 형태가 특히 기계적 고체-액체 분리에 의해, 임의로 원심분리기를 사용하여 추가적으로 정제되어, 정제된 액화된 형태가 수득되는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 드럼-건조기가 복수의 회전식 드럼을 포함하는 경우, 복수의 회전식 드럼은 상반-회전 드럼의 외부 쉘 표면을 따라 선형 슬릿을 구성하는 적어도 2개의 상반-회전 드럼을 포함하고, 이를 통해 상기 상반-회전 드럼의 상반-회전에 의해 액화된 형태가 이송됨으로써, 적어도 2개의 상반-회전 드럼의 외부 쉘 표면에 드럼-건조기 건조된 필름이 생성되는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 선형 슬릿의 폭이 ≤1000 μm, 바람직하게는 100 μm 내지 1000 μm, 보다 바람직하게는 < 300 μm인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 드럼-건조기 건조된 필름의 폭이 총 드럼 길이의 100% 이하, 바람직하게는 총 드럼 길이의 90% 이하인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 드럼-건조기 건조된 필름의 폭이 ≤ 1000 μm, 바람직하게는 < 300 μm인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 드럼-건조기의 주입구 개구부가 실을 포함하고, 여기서 실은 드럼-건조기의 압력을 안정화시키고 적어도 하나의 중간 밸브에 의해 제공되며, 여기서 적어도 하나의 중간 밸브는 적어도 하나의 진공 펌프에 연결된 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 압출기가 스크류 압출기인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 액화된 형태가 중합체 현탁액, 용융물 또는 용액인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 폐기물을 리사이클링하기 위한 방법이며, 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트에서 수행되는 방법.
  15. 특히 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 시행하기 위한 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트로서, 하기 스테이션:
    A) 임의로, 임의로 플라스틱 폐기물에 대한 절단 또는 파쇄 장치인 플라스틱 폐기물에 대한 크기 축소 장치, 및 임의로 크기 축소된 플라스틱 폐기물을 분류하기 위한 플라스틱 입자 크기 분류 장치를 포함하는 스테이션;
    B) 임의로, 스테이션 A.)에서 제조된 크기 축소되고, 임의로 분류된 플라스틱 폐기물을 세척하기 위한 스테이션;
    C) 용기를 포함하는 스테이션으로서, 여기서 용기는 임의로 스테이션 A.)에서 제조된 크기 축소된 플라스틱 폐기물, 임의로는 분류된 플라스틱 폐기물, 또는 스테이션 B.)에서 제조된 세척된 플라스틱 폐기물로부터 유래된 적어도 1종의 표적 중합체를 용해시키기 위한 교반기 및/또는 가열 시스템 및/또는 유기 용매를 포함하는 것인 스테이션;
    D) 임의로, 고체-액체 분리를 위한 원심분리기를 포함하는 스테이션;
    E) 액화된 형태로부터의 용매 증발을 위한 드럼-건조기, 및 중합체 펠릿의 제조를 위한 탈착된 드럼-건조기 건조된 필름의 압출을 위한 압출기를 포함하는 스테이션
    을 포함하고,
    여기서 플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트는 재료를 각각의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 상기 열거된 순서로 이송하는 이송 시스템을 갖는 것인
    플라스틱 폐기물 리사이클링 플랜트.
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