TWI739777B - 乳酸交酯回收方法 - Google Patents

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田邊純子
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Abstract

本發明之乳酸交酯回收方法係使用有第1螺桿運送路徑11延伸之排氣室3，並利用第1螺桿運送路徑11將含有聚乳酸、解聚合觸媒及載體樹脂之熔融樹脂組成物導入到保持在減壓下之排氣室3內，將該熔融樹脂組成物中所含的乳酸交酯氣化，並從該排氣室回收氣態之乳酸交酯，其特徵為：在排氣室3內之第1螺桿運送路徑11下側設置有載體樹脂回收用之第2螺桿運送路徑60。

Description

乳酸交酯回收方法
本發明關於回收藉由將聚乳酸解聚合而生成的乳酸交酯(lactide)之方法。
作為解決隨著近年的塑膠使用量的增加之塑膠廢棄物的異常增加之方法，會因細菌、真菌類釋放到體外之酵素的作用而崩壞之生物降解性塑膠現正受到關注。如此的生物降解性塑膠之中，就可工業化量產而容易取得且對環境友善之脂肪族聚酯而言，聚乳酸受到關注，已有人提出在廣範圍之領域中的各種用途。
聚乳酸(PLA)係以玉米等之穀物澱粉作為原料之樹脂，係以澱粉之乳酸發酵物、L-乳酸作為單體之直接縮聚之聚合物、或利用其二聚物即乳酸交酯之開環聚合製造而得的聚合物。此聚合物會受到自然界中存在的微生物分解成水與二氧化碳，作為生物性完全再生系統型樹脂也正受到注目。
最近，作為聚乳酸之再生系統，能將聚乳酸分解而再利用之化學再生法最備受關注。此方法係藉由在解聚合觸媒的存在下將聚乳酸加熱來實施解聚合，並將得到的乳酸交酯再度供應於開環聚合製成聚乳酸而再利用。
例如專利文獻1及2有人提出適用於如此的化學再生之從聚乳酸回收乳酸交酯之回收裝置。該等專利文獻所提出的裝置係將聚乳酸與解聚合觸媒及載體樹脂(carrier resin)放入雙軸擠壓機中進行熔融揉合，熔融揉合物利用雙軸擠壓機中的螺桿運送至排氣室(排氣區)，在此排氣室中將利用聚乳酸之解聚合所生成的乳酸交酯予以氣化並與其他成分分離而回收。亦即，利用聚乳酸之解聚合所生成的低分子量的乳酸交酯(分子量144)在標準大氣壓下的沸點有255℃之高，故藉由將含有聚乳酸與解聚合觸媒之熔融揉合物供給於保持在減壓下的排氣室中，誘使乳酸交酯之沸點下降，而將所生成的乳酸交酯予以氣化並回收。
如此的回收裝置所實施的乳酸交酯回收方法在實驗室規模的實施並沒有問題，但在投入大量聚乳酸之工業化實施則留下了待解決之問題。 由本案發明人等之研究判明例如在擠壓機內會發生以下現象：載體樹脂在受到熔融壓縮的狀態下移動，並利用此載體樹脂來運送熔融黏度小的聚乳酸之熔融物、解聚合觸媒，但當受熔融壓縮之載體樹脂導入到減壓中的排氣室時，肇因於壓力開放所致載體樹脂、解聚合乳酸交酯之膨脹，會導致載體樹脂變為樹脂塊而從螺桿運送路徑浮出。如此的樹脂塊若大量堆積的話，有時也會生成如下之重大問題：熔融混合物被樹脂塊覆蓋，妨礙乳酸交酯之揮發、或阻塞利用聚乳酸之解聚合所生成的氣態之乳酸交酯之流路，造成乳酸交酯之回收效率大幅降低、或更甚因樹脂塊飛散而混在由排氣室收集而得的乳酸交酯中。 如上所述因載體樹脂之樹脂塊導致乳酸交酯不易揮發之狀態、或不揮發之狀態，通常稱為「冒料(vent up)」。
又，乳酸交酯之回流也被認為是冒料的原因。 亦即有時會有以下情況：保持在減壓下之排氣室的壁部(尤其是形成螺桿運送路徑之缸體壁)受到加熱器加熱，因此，因解聚合而生成的乳酸交酯會氣化，並與載體樹脂、觸媒分離而被收集，但氣態之乳酸交酯接觸溫度低的窺視窗(天窗)、上部內壁面，會結露並成為液滴，並再次回歸到螺桿運送路徑。如此的回流若顯著地發生的話，螺桿、缸體壁表面會被液狀物質被覆，結果載體樹脂(熔融樹脂)會打滑而無法前進，並成為促進樹脂塊堆積的原因，且為冒料的原因。 此外，回流現象係重複氣化與液化之過程，故會促使作為目的之乳酸交酯消旋。有時會發生例如從L-乳酸交酯朝meso-乳酸交酯之光學異構轉移及從meso-乳酸交酯朝D-乳酸交酯之光學異構轉移，造成得到的L-乳酸交酯之純度(光學的純度)降低。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2010-126490號公報 ［專利文獻2］日本專利第5051729號公報
［發明所欲解決之課題］ 因此，本發明之目的在於提供一種乳酸交酯回收方法，能將利用聚乳酸之解聚合所生成的乳酸交酯，在有效地去除樹脂塊且不發生冒料的情況下有效地回收。 ［解決課題之手段］
根據本發明係提供一種乳酸交酯回收方法，係使用有第1螺桿運送路徑延伸之排氣室，利用該第1螺桿運送路徑將含有聚乳酸、解聚合觸媒及載體樹脂之熔融樹脂組成物導入到保持在減壓下之前述排氣室內，將該熔融樹脂組成物中所含的乳酸交酯予以氣化，並從該排氣室回收氣態之乳酸交酯， 其特徵為： 在前述排氣室內之前述第1螺桿運送路徑之下側設置有載體樹脂回收用之第2螺桿運送路徑。
本發明之乳酸交酯回收方法中， (1)前述第1螺桿運送路徑上設置有回歸構件，該回歸構件係用來將伴隨前述乳酸交酯之氣化而生成的樹脂塊回歸至該第1螺桿運送路徑； (2)在前述第2螺桿運送路徑內延伸之第2運送螺桿的直徑SD2，設定為比起在前述第1螺桿運送路徑內延伸之第1運送螺桿的直徑SD1小； (3)於前述排氣室連結有用來收集前述氣態之乳酸交酯之收集裝置； (4)在前述排氣室之上部壁，有盛接沿著該上部壁流下之回流液的盛接槽，係與前述第1螺桿運送路徑區隔而設置； (5)於前述排氣室之上部壁設置有傾斜窺視窗； (6)前述第2螺桿運送路徑連通於載體樹脂排出用擠壓機； (7)前述回歸構件係與在前述第1螺桿運送路徑延伸之運送螺桿卡合而設置之回落用螺桿； 係為理想。 又，本發明之乳酸交酯回收方法亦可設置回歸構件，該回歸構件係用來將樹脂塊回歸至第1螺桿運送路徑，以替換設置如上所述第2螺桿運送路徑。 ［發明之效果］
本發明之乳酸交酯回收方法中，係在用來運送含聚乳酸之熔融樹脂組成物之螺桿運送路徑(第1螺桿運送路徑)之外，尚於上述第1螺桿運送路徑之下側設置有專用於排出該熔融樹脂組成物所含的載體樹脂的螺桿運送路徑(第2螺桿運送路徑)。亦即，因聚乳酸之分解而生成的乳酸交酯從利用第1螺桿運送路徑導入的熔融樹脂組成物氣化而去除，故該組成物變為幾乎僅有載體樹脂，其容量大量減少。因此，幾乎不會產生樹脂塊，即使暫時產生樹脂塊，也會和載體樹脂一起從第1螺桿運送路徑快速地掉落至第2螺桿運送路徑，並被該第2螺桿運送路徑排出。
又，在本發明中，前述第1螺桿運送路徑上亦可設置用來將伴隨前述乳酸交酯之氣化而生成的樹脂塊回歸至該第1螺桿運送路徑之回歸構件。亦即，在該態樣，已生成的樹脂塊利用回歸構件回歸到第1螺桿運送路徑中並經運送而去除，此時亦可防止因樹脂塊所導致之冒料的問題。 因此，在本發明中可設置第2螺桿運送路徑與上述回歸構件兩者，亦可設置第2螺桿運送路徑或回歸構件中之任一者。
如此，在本發明，成為造成冒料之樹脂塊的根源之載體樹脂會從第1螺桿運送路徑快速地被去除，故有效地抑制樹脂塊的產生、或堆積，可有效地防止因該樹脂塊所導致之冒料，亦即防止排氣室的阻塞、或樹脂塊混入到所收集的乳酸交酯中等問題，利用穩定後的連續運轉，可有效率且穩定地回收氣態之乳酸交酯，此外可獲得無雜質之高純度乳酸交酯。
參照圖1，為了實施本發明之乳酸交酯回收方法所使用的回收裝置，大致而言係由擠壓機(熔融揉合裝置)1、連接於擠壓機1之排氣室3、設置位於排氣室3下方之載體樹脂回收室4、連接於排氣室3之收集裝置5、及連接於載體樹脂回收室之載體樹脂排出用擠壓機6構成，通常，利用設置於收集裝置5一側的真空泵7，使排氣室3保持在預定的減壓度。
本發明係使用如此的回收裝置，將聚乳酸、解聚合用觸媒及載體樹脂放入擠壓機1之料斗，並於擠壓機1之缸體內進行熔融揉合，使聚乳酸解聚合後，將熔融揉合物供給於排氣室3。在此排氣室3中，將利用聚乳酸之解聚合所生成之乳酸交酯予以氣化，氣態之乳酸交酯會導入至連接於排氣室3之收集裝置5，經過氣液分離塔51與第1冷凝器53而液化後從盛接器59被回收，此外，載體樹脂係從排氣室3下方的載體樹脂回收室4通過載體樹脂排出用擠壓機6而排出。
作為使用於乳酸交酯回收用之聚乳酸，可使用市場回收品(Post Consumer)、從樹脂加工製造商工廠排出的產業廢棄物、或在聚乳酸樹脂之製造步驟所產生的規格外(spec out)樹脂等。此外，可為L-乳酸(PLLA)與D-乳酸(PDLA)混合而成的立體複合物(stereocomplex)型，為分子鏈中混有L-乳酸單元與D-乳酸單元之內消旋型亦無妨。當然，為原生型聚乳酸也沒問題。 又，使用的聚乳酸為摻入少量的共聚合單元者，例如，以50莫耳%以上為乳酸單元為條件而言，亦可含有源自能與乳酸交酯共聚合之內酯類、環狀醚類、環狀醯胺類、各種醇類、羧酸類等之單元。
作為聚乳酸之解聚合用觸媒，使用MgO係為代表且最理想，但也能使用CaO、SrO、BaO等之鹼土金屬氧化物等。更可適當地使用聚合觸媒中使用的2-乙基己酸錫(II)(Tin(II)2-ethylhexanoate)、或為阻燃劑之氫氧化鋁(Al(OH)3 )。也可將該等觸媒混合使用。該解聚合觸媒會使聚乳酸之解聚合溫度降低，由於解聚合觸媒的使用，會促進聚乳酸之熱分解，聚乳酸之低分子量化會進行，例如放入擠壓機1的料斗時約有20萬分子量之聚乳酸會分解到分子量成為144之乳酸交酯為止。又，MgO等也具有抑制熱反應時之消旋現象的效果。
通常以每100質量份之聚乳酸為0.1~5質量份的量來使用上述聚乳酸之解聚合用觸媒。
載體樹脂係為了將聚乳酸之熔融物以螺桿運送而使用，同時也具有作為密封材料的功能。作為載體樹脂，只要不對聚乳酸之解聚合有不良影響且不對利用聚乳酸之解聚合所生成的乳酸交酯展現反應性即可，可使用各種熱塑性樹脂，一般而言，宜使用聚乙烯、聚丙烯等之烯烴系樹脂；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等之聚酯樹脂；聚碳酸酯(PC)等之聚醚；及聚苯乙烯(PS)等之苯乙烯樹脂等，使用熔融黏度高的HDPE、LDPE、PP特佳。
亦即，含有乳酸交酯之聚乳酸雖依其分子量而有不同，但大致而言熔融黏度與通常的聚合物相比係相當低，故利用螺桿運送聚乳酸熔融物難以有效率地實施。原因在於螺桿會成為近似空轉的狀態。因此，藉由併用載體樹脂，可提高擠壓機中含聚乳酸熔融物之熔融樹脂的黏性，可有效率地將聚乳酸之熔融物以螺桿運送。 又，載體樹脂與含有乳酸交酯之聚乳酸相比，其熔融黏度較高，故藉由以某種程度以上的量使用載體樹脂並與聚乳酸熔融混合，可邊維持擠壓機的缸體內面與螺桿之間的空隙充滿熔融混合物的狀態，邊將該熔融混合物以螺桿運送。亦即，藉由使用載體樹脂，能使缸體內面與螺桿之間的空隙始終保持在密封狀態，並藉此可有效地實施排氣室3的減壓。
另外，即使在熔融黏度低的載體樹脂之情況，若為具有比PLA之解聚合溫度高的熱分解溫度之樹脂(PET、PC、PS等)，因其本身不會熱分解，故可使聚乳酸及其解聚合物以螺桿運送(前行)而能適用。
在本發明中，上述載體樹脂通常係因應裝置的規格等而設定在適當的量之範圍。例如，聚乳酸每100質量份約20~10000質量份，為20~100質量份更佳，係設定在使螺桿運送性及真空密封性得以確保的量。此量比一般的量為可大幅減少的量，關於理由於後敘述。
上述聚乳酸、解聚合觸媒及載體樹脂係將其預定量從擠壓機1的料斗放入，並在此擠壓機1之缸體內予以熔融混合。 亦即，利用以包覆擠壓機1之缸體的方式設置之加熱器將缸體內部加熱，並利用在缸體內部行進之螺桿邊予以攪拌及運送，邊實施熔融混合，而在250℃以上之溫度將聚乳酸解聚合。作為擠壓機1，通常使用具備2支螺桿以上的雙軸擠壓機，將缸體內部加熱至250℃~350℃來實施熔融混合，伴隨此熔融混合會開始聚乳酸之解聚合，並進行聚乳酸之低分子量化。
利用上述熔融混合，聚乳酸之低分子量化會進行，可獲得形成聚乳酸之基本單元的乳酸交酯(乳酸二聚物)，但此乳酸交酯在標準大氣壓下的沸點為255℃，在此狀態由於處在氣體液體之相分離交界溫度區域，穩定地收集氣體係為困難。亦即，在乳酸交酯仍為液狀之狀態下，無法有效果且穩定地實施與熔融載體樹脂之分離，故需要藉由將此熔融揉合物導入至保持在減壓狀態之排氣室3內，以使乳酸交酯之沸點下降並促進氣液相轉移，使氣化進行。
將圖2與圖1合併參照，排氣室3具備第1螺桿運送路徑11，在此第1螺桿運送路徑11的下方配置有載體樹脂回收室4，同時在從第1螺桿運送路徑11朝上方豎立的側壁13之上部連結有連接於收集裝置5之收集管15。 又，此排氣室3的天花板壁17具有傾斜結構，此傾斜的部分安裝有窺視窗19，從該窺視窗19可隨時觀察排氣室3的內部，尤其是第1螺桿運送路徑11的狀態。 此外，上述窺視窗19的下方端部延伸直到從第1螺桿運送路徑11朝上方豎立的側壁13之外側部分，並於其下側設置有回流液之盛接槽21。亦即，此盛接槽21係利用上述側壁13而與第1螺桿運送路徑11區隔，使回流液不會回歸至螺桿運送路徑11。
在如此結構的排氣室3中，螺桿運送路徑11係由朝同方向旋轉的一對第1運送螺桿23a、23b；適當地配置於其中一側的第1運送螺桿23a之上部之回落螺桿25；及容納第1運送螺桿23a、23b之缸體壁(料筒)27構成。
上述缸體壁27係擠壓機1之缸體壁延長並伸展者，同樣地，第1運送螺桿23a、23b係擠壓機1之螺桿延長者，前述熔融混合物係從擠壓機1朝圖2之紙面前方運送，並導入排氣室3內。 又，圖2之例係於第1螺桿運送路徑11之上部設置有作為回歸構件而發揮功能的回落螺桿25。如此的回歸構件係用來將伴隨乳酸交酯之氣化而生成的樹脂塊(以30表示)回歸至第1螺桿運送路徑11之構件。 作為如此的回歸構件而適當地配置之回落螺桿25係選擇性地設置於排氣室3內，並設置成與第1運送螺桿23a卡合且朝與運送螺桿23a反方向(在咬合位置係同方向)旋轉。
亦即，排氣室3利用真空泵7的運作而減壓至約0.1~8kPaA。又，利用安裝於缸體壁27之加熱器(未圖示)，與擠壓機1內之缸體部分同樣地將第1螺桿運送路徑11內加熱至約250℃~350℃。藉此，利用在第1螺桿運送路徑11內延伸之上述第1運送螺桿23a、23b而導入排氣室3內之熔融混合物所含之利用聚乳酸之解聚合所生成的乳酸交酯會被氣化，氣態之乳酸交酯係從上述收集管15導入至收集裝置5。
而以螺桿運送之熔融混合物含有蒸氣壓高的聚乳酸解聚合物，且係以被壓縮的狀態導入已減壓之排氣室3內，故有時會在此排氣室3內膨脹，並產生從第1運送螺桿23a、23b浮出之狀態的樹脂塊30。因此，持續運轉此回收裝置的話，在排氣室3內會有連續產生從一對之第1運送螺桿23a、23b浮出的樹脂塊30之情事。此樹脂塊30主要是由載體樹脂所形成之有如結痂般者，此樹脂塊30堆積而變大的話，不僅會成為妨礙乳酸交酯氣體回收之阻塞物，有時飛散的樹脂塊30也會通過收集管15而進入收集裝置5內造成收集管15整體阻塞。亦即造成冒料。
上述第1運送螺桿23a之上側所設置的回落螺桿25係如由圖2所理解：以朝與第1運送螺桿23a呈反方向旋轉的方式設置。因此，從第1螺桿運送路徑11浮出的狀態之樹脂塊30係利用此回落螺桿25而再度回歸至第1運送螺桿23a上，然後掉落到第2螺桿運送路徑60並與載體樹脂一起被排出。 如此，回落螺桿25係作為用來將樹脂塊30回歸至第1螺桿運送路徑11之回歸構件而發揮功能，藉此可抑制樹脂塊30之堆積並有效地防止樹脂塊30之堆積所造成的不利情況。
作為上述回歸構件而使用的回落螺桿25之旋轉可與第1運送螺桿23a、23b同步旋轉，也可不同步旋轉。
另外，氣態的乳酸交酯接觸窺視窗19等而被冷卻後再度液化(亦即回流)的話，有時也會發生冒料，但在如上所述之結構的排氣室3，可有效地防止乳酸交酯之回流液所造成的不利情況。 亦即，將含有聚乳酸、解聚合觸媒及載體樹脂之熔融混合物利用第1螺桿運送路徑11從擠壓機1向排氣室3導入，且連續實施乳酸交酯之氣化的話，在窺視窗19的面上有時會有因結露所造成之液滴31(亦即回流液)產生的情況。此液滴31滴落至第1螺桿運送路徑11的話，會以包覆行進在此運送路徑11之第1運送螺桿23a、23b的表面或缸體壁27之內表面的方式形成液膜，熔融混合物會變得容易打滑，就結果而言，則變得容易生成前述樹脂塊30。
然而，在如圖2所示之結構的排氣室3，窺視窗19係傾斜設置，因結露所造成之液滴31會沿著窺視窗19的面而流下，並容納於利用側壁13而與第1螺桿運送路徑11完全區隔而成的盛接槽21中。亦即，可有效地迴避液滴31滴落至第1螺桿運送路徑11內而促進樹脂塊30的產生之不利情況。 又，液滴31掉落到第1螺桿運送路徑11會帶來乳酸交酯的重複氣化與液化，並促進乳酸交酯之消旋，使得到的乳酸交酯之光學性純度降低，然而如上所述之結構的排氣室3可有效地迴避如此的不利情況。
另外，上述窺視窗19係如圖2所示宜製成雙層窗並利用具備O型環33a、33b之墊片(gasket)35而安裝於天花板壁17。利用如此的結構，可提高窺視窗19的保溫性並防止結露，可有效地迴避回流液的生成。
又，在收集上述液滴31(回流液)之盛接槽21的底部設置有回收蓄積於盛接槽21之回流液31a的回收管路37，在其側壁之上部設置有用來保持排氣室3之真空度或破真空之破真空/復原管路39。利用如此的結構，可回收蓄積於盛接槽21之回流液31a。
盛接槽21之結構並不限於如圖2所示之結構，例如圖3所示，藉由於盛接槽21之底部，並通過收集管路41連結於臨時收集槽43，在此臨時收集槽43設置破真空/復原管路45及回收管路47，可不破壞排氣室3之真空系統地使蓄積於盛接槽21之回流液31a通過收集管路移動至臨時收集槽43而予以回收。
此外，利用排氣室3而氣化之乳酸交酯係通過側壁13之上部所設置的收集管15而導入到收集裝置5，如圖2所示，此收集管15係朝上方傾斜並延伸且設置有破真空防止閥50，於異常時等能將此破真空防止閥50開閉。
又，在此收集管15之入口部分亦宜先設置好用來盛接回流液之盛接槽15a。亦即，宜為於收集管15內液化的回流液係以此盛接槽15a收集且不會流下至螺桿運送路徑11內的構造。另外，此盛接槽15a也設置有破真空/復原管路15b及回收管路15c。
在上述收集管15所連結的收集裝置5中具備有氣液分離塔51、第1冷凝器53、第2冷凝器55及超低溫冷阱57，藉此能利用氣液分離從收集自排氣室3之乳酸交酯的氣化物除去雜質並回收高純度的乳酸交酯。亦即，收集自排氣室3之乳酸交酯的氣化物中除了含有乳酸交酯以外，尚含有源自乳酸之寡聚物、聚乳酸或摻合於載體樹脂之聚合起始劑等之各種低分子化合物等，故必須將該等去除。
具體而言，將以氣體回收的乳酸交酯通入氣液分離塔(整流塔)51並利用氣液分離塔內之除霧器將高分子量寡聚物成分去除後，導入到第1冷凝器(熱交換器)53僅使乳酸交酯相轉換(Phase change)並以液狀乳酸交酯之形式回收。
相轉換之合適的熱交換溫度係取決於真空度而變化，通常在標準大氣壓下的乳酸交酯(L-乳酸交酯/D-乳酸交酯)之沸點與熔點各別為255℃及92℃~94℃，故宜為0.1KPaA~8KPaA之真空度範圍且熱交換溫度為60℃~140℃，真空度範圍為0.5PaA~4KPaA且熱交換溫度為80℃~90℃更佳。 例如，比0.1KPaA低的話，因真空度過高而容易大量形成樹脂塊而變得容易冒料，比8KPaA高的話，因真空度過低而會有乳酸交酯之沸點下降不足、乳酸交酯氣化不足、回收效率降低的傾向。 又，熱交換溫度比上述範圍低的話，會發生低沸點雜質之液狀化且會有回收的乳酸交酯之純度下降之顧慮，熱交換溫度比上述範圍高的話，因乳酸交酯不易液狀化而會有乳酸交酯回收效率降低之顧慮。
又，為了以氣體形式回收聚乳酸解聚合物(乳酸交酯)，收集裝置5內之設備(氣液分離塔51、第1冷凝器53、第2冷凝器55等)宜設置在比排氣室3高的位置。
將以此方式去除了寡聚物之氣體利用第1冷凝器(熱交換器)53冷卻至約80℃，藉此，目的之乳酸交酯會被液化並回收在盛接器59。殘餘的氣體以第2冷凝器(熱交換器)55冷卻至約5℃，去除低沸點的低分子化合物，最後利用超低溫冷阱57冷卻至約-50℃，將殘存化合物均以液體的形式去除。
另外，蓄積於前述盛接槽21之回流液31a、或蓄積於收集管15所設置的盛接槽15a之底部的液體等可直接廢棄，若無問題則亦可與利用盛接器59回收的液狀乳酸交酯一起導入到純化步驟。
此外，如上述的方式使用第1螺桿運送路徑11(第1運送螺桿23a、23b)將含有聚乳酸與載體樹脂之熔融樹脂組成物供給於排氣室3，在該排氣室3將利用聚乳酸之解聚合所生成的乳酸交酯氣化並利用收集裝置5回收時，利用第1螺桿運送路徑11運送的熔融樹脂組成物因為乳酸交酯的氣化，體積會大量減少。 本發明中不利用第1螺桿運送路徑11將如上之乳酸交酯已氣化去除後的熔融樹脂組成物之殘渣65(其幾乎為載體樹脂)排出，而是通過設置於排氣室3下側之載體樹脂回收室4排出。
亦即，如圖2所示，在上述載體樹脂回收室4內設置有設在成為第1螺桿運送路徑11下側之位置的載體樹脂回收用之第2螺桿運送路徑60，使第1螺桿運送路徑11為死胡同，利用此第2螺桿運送路徑60將從第1螺桿運送路徑11掉落之樹脂塊65(載體樹脂)排出。
例如，在上述第1螺桿運送路徑11中，第1運送螺桿23a、23b下側的缸體壁27之至少一部分開放而成為開口，並與第2螺桿運送路徑60相通。 此第2螺桿運送路徑60係由朝同方向旋轉之一對的第2運送螺桿60a、60b；該等第2運送螺桿60a、60b周圍的缸體壁63形成。 如此的第2螺桿運送路徑60係如圖2所示，為了維持排氣室3的真空度同時有效果地實施載體樹脂之排出，而連通於朝與該第2螺桿運送路徑60同方向延伸之載體樹脂排出用擠壓機6。 亦即，第2運送螺桿60a、60b，如圖4所示，係在載體樹脂排出用擠壓機6之缸體內延伸，其運送方向前端延伸直到該擠壓機6所設置之排出口70。 另外，在圖2等中省略了擠壓機1、6所設置的螺桿驅動用馬達。
在如此的結構中，於第1螺桿運送路徑11上將利用聚乳酸之解聚合所生成的乳酸交酯氣化而從樹脂熔融物去除後之樹脂熔融物的殘渣即樹脂塊(載體樹脂)65，係從第1螺桿運送路徑11掉落至第2螺桿運送路徑60上。
所述本發明方法中，殘留於第1螺桿運送路徑11內之載體樹脂(亦即造成樹脂塊30之物質)會快速地掉落至載體樹脂專用的第2螺桿運送路徑60而被排出，因此，可有效地抑制第1螺桿運送路徑11上之樹脂塊30的生成，可有效地防止因如此的樹脂塊30之堆積所產生的冒料。
本發明中，在上述第2螺桿運送路徑60內延伸的第2運送螺桿60a、60b之直徑SD2宜設定成比前述第1運送螺桿23a、23b之直徑SD1小。 亦即，到達第2螺桿運送路徑60之熔融載體樹脂係利用第2運送螺桿60a、60b來運送，經過載體樹脂排出用擠壓機6從排出口70熔融擠出，此時，為了保持排氣室3內的真空度，在載體樹脂排出用擠壓機6之內部必須以確保真空密封的方式確保載體樹脂量。而藉由將第2運送螺桿60a、60b之直徑SD2設小，該第2運送螺桿60a、60b與其周圍之缸體壁的空隙之容積就會變小，其結果為，可減少為了確保真空密封所需要的載體樹脂量，例如，與未設置如此的第2螺桿運送路徑60並由第1螺桿運送路徑11將載體樹脂排出時相比，能以載體樹脂組成比率更小的樹脂組成來實施聚乳酸之解聚合。
如此，在本發明中，第2運送螺桿60a、60b的直徑SD2宜較第1運送螺桿23a、23b的直徑SD1小，直徑比SD2/SD1為0.25~0.90更佳，為0.35~0.80之範圍再更佳。 亦即，直徑比SD2/SD1較上述範圍小的話，會有利用第2運送螺桿60a、60b所為之排出跟不上掉落至第2螺桿運送路徑60之載體樹脂的量的顧慮。當然藉由將第2運送螺桿60a、60b的旋轉速度設得更快，可增加載體樹脂的排出量，但如此的情況下，裝置該負荷會變得過大，會有造成裝置的損傷或裝置壽命的降低之顧慮。又，直徑比SD2/SD1較上述範圍大的話，不僅無法充分活用減少載體樹脂量之優點，更有真空密封變得不良的顧慮。
另外，在上述本發明中，第2螺桿運送路徑60設置有一對的運送螺桿60a、60b，但只要可有效果地實施樹脂塊65之運送及從排出口70之排出，此運送螺桿的數量也可為1支。 又，在圖1及圖2的例子係圖示第2螺桿運送路徑60(第2運送螺桿60a、60b)朝與第1螺桿運送路徑11(運送螺桿23a、23b)同方向延伸的例子，但也能如從圖5之概略平面結構所理解，將第2螺桿運送路徑60(運送螺桿60a、60b)設置成與第1螺桿運送路徑11(運送螺桿23a、23b)垂直的方向並連通於載體樹脂排出用擠壓機6。
如上述方式從第2螺桿運送路徑60之運送方向前端所設置的排出口70排出的載體樹脂可直接廢棄，因應需要也可再度供給於擠壓機1並與聚乳酸混合而再利用。
在用來實施上述本發明之乳酸交酯回收方法之回收裝置中，能有各種設計變更，例如，作為用來將樹脂塊30回歸至第1螺桿運送路徑11之回歸構件，也可使用與回落螺桿25不同的構件。
例如圖6所示，亦可使用有多片橢圓形上之葉片72排列之旋轉軸71作為回歸構件來替換螺桿葉片。亦即，使此旋轉軸71與第1運送螺桿23a或23b平行，並藉由使其和第1運送螺桿23a或23b以點接觸，可將樹脂塊30推壓至第1螺桿運送路徑11。在此態樣，可減少和熔融樹脂之接觸面積或接觸時間，具有極少妨礙熔融樹脂之運送的優點。
作為上述回歸構件而使用之回落螺桿25、或旋轉軸71的旋轉可與第1運送螺桿23a、23b同步旋轉，也可不同步旋轉。
此外，也能以不妨礙從利用螺桿23a、23b運送的熔融混合物氣化而流入收集管15之乳酸交酯的流路的前提，以包覆第1運送螺桿23a及/或23b之上方的方式設置平板狀之回歸構件、或點接觸之回歸構件。 例如圖7所示，藉由利用氣缸75使推壓用之板片77沿著側壁13上下移動，可將樹脂塊30推壓至第1螺桿運送路徑11內。另外，在圖7係省略了第2螺桿運送路徑60。 在圖7中，板片77的下端面，為了有效果地實施推壓宜設成彎曲的面，此外為了避免與熔融樹脂之熔接，此下端面宜預先以氧化鋯燒結被膜、形成DLC蒸鍍膜、或形成鐵氟龍(註冊商標)被膜等平滑性高的非極性皮膜。
根據該本發明，可有效地迴避源於排氣室3內所生成的樹脂塊30之冒料的問題，藉由穩定地運行裝置，可從聚乳酸穩定且連續地回收純度高的乳酸交酯。 又，與不將第1螺桿運送路徑11製成死胡同而由此前端排出載體樹脂時相比的話，可大幅地使載體樹脂之使用量減少(例如減半)。
此外，上述之本發明中係省略第2螺桿運送路徑60，僅設有設置於前述第1螺桿運送路徑23上之回歸構件(參照圖2、圖6及圖7等)亦可將樹脂塊30去除。省略了第2螺桿運送路徑60時，載體樹脂、樹脂塊30係從第1螺桿運送路徑23之前端部排出。
1‧‧‧擠壓機 3‧‧‧排氣室 4‧‧‧載體樹脂回收室 5‧‧‧收集裝置 6‧‧‧載體樹脂排出用擠壓機 7‧‧‧真空泵 11‧‧‧第1螺桿運送路徑 15‧‧‧收集管 15a‧‧‧盛接槽 15b‧‧‧破真空/復原管路 15c‧‧‧回收管路 19‧‧‧窺視窗 21‧‧‧盛接槽 23a、23b‧‧‧第1運送螺桿 25‧‧‧回落螺桿 27‧‧‧缸體壁 30‧‧‧樹脂塊 31a、31b‧‧‧回流液 33a、33b‧‧‧O型環 35‧‧‧墊片(gasket) 37‧‧‧回收管路 39‧‧‧破真空/復原管路 41‧‧‧收集管路 43‧‧‧臨時收集槽 45‧‧‧破真空/復原管路 47‧‧‧回收管路 50‧‧‧破真空防止閥 51‧‧‧氣液分離塔 53‧‧‧第1冷凝器 55‧‧‧第2冷凝器 57‧‧‧超低溫冷阱 59‧‧‧盛接器 60‧‧‧第2螺桿運送路徑 60a、60b‧‧‧第2運送螺桿 63‧‧‧缸體壁 65‧‧‧樹脂熔融物殘渣(載體樹脂之樹脂塊) 70‧‧‧排出口 71‧‧‧旋轉軸 72‧‧‧葉片 75‧‧‧氣缸 77‧‧‧平板
［圖1］係為了理想地實施本發明之回收方法所使用的回收裝置之概略結構示意圖。 ［圖2］係同時顯示圖1之回收裝置中的排氣室之剖面結構與載體樹脂回收室之圖。 ［圖3］係圖2之排氣室所設置之盛接槽的其他結構之概略示意圖。 ［圖4］係顯示圖1之回收裝置中，有第2螺桿運送路徑延伸之載體樹脂排出用擠壓機之剖面圖。 ［圖5］係圖1所示之排氣室與載體樹脂排出用擠壓機之位置關係的其他例子之概略平面示意圖。 ［圖6］係圖2所示之排氣室中所設置之回歸構件的其他態樣之概略示意圖。 ［圖7］係圖2所示之排氣室中所設置之回歸構件的另一態樣之概略示意圖。
3‧‧‧排氣室
4‧‧‧載體樹脂回收室
11‧‧‧第1螺桿運送路徑
13‧‧‧側壁
15‧‧‧收集管
15a‧‧‧盛接槽
15b‧‧‧破真空/復原管路
15c‧‧‧回收管路
17‧‧‧天花板壁
19‧‧‧窺視窗
21‧‧‧盛接槽
23a、23b‧‧‧第1運送螺桿
25‧‧‧回落螺桿
27‧‧‧缸體壁
30‧‧‧樹脂塊
31‧‧‧液滴
31a‧‧‧回流液
33a、33b‧‧‧O型環
35‧‧‧墊片(gasket)
37‧‧‧回收管路
39‧‧‧破真空/復原管路
50‧‧‧破真空防止閥
60‧‧‧第2螺桿運送路徑
60a、60b‧‧‧第2運送螺桿
63‧‧‧缸體壁
65‧‧‧樹脂熔融物殘渣(載體樹脂之樹脂塊)

Claims (9)

  1. 一種乳酸交酯回收方法，係使用有第1螺桿運送路徑延伸之排氣室(vent room)，利用該第1螺桿運送路徑將含有聚乳酸、解聚合觸媒及載體樹脂(carrier resin)之熔融樹脂組成物導入到保持在減壓下之該排氣室內，將該熔融樹脂組成物中所含的乳酸交酯予以氣化，並從該排氣室回收氣態的乳酸交酯，其特徵為：在該排氣室內之該第1螺桿運送路徑之下側設置有載體樹脂回收用之第2螺桿運送路徑，該第1螺桿運送路徑與該第2螺桿運送路徑係區隔開。
  2. 如申請專利範圍第1項之乳酸交酯回收方法，其中，該第1螺桿運送路徑上設置有回歸構件，該回歸構件係用來將伴隨該乳酸交酯之氣化而生成的樹脂塊回歸至該第1螺桿運送路徑。
  3. 如申請專利範圍第1項之乳酸交酯回收方法，其中，在該第2螺桿運送路徑內延伸之第2運送螺桿的直徑SD2，設定為比起在該第1螺桿運送路徑內延伸之第1運送螺桿的直徑SD1小。
  4. 如申請專利範圍第1項之乳酸交酯回收方法，其中，於該排氣室連結有用來收集該氣態之乳酸交酯之收集裝置。
  5. 如申請專利範圍第1項之乳酸交酯回收方法，其中，在該排氣室之上部壁，有盛接沿著該上部壁流下之回流液的盛接槽，係與該第1螺桿運送路徑區隔而設置。
  6. 如申請專利範圍第5項之乳酸交酯回收方法，其中，於該排氣室之上部壁設置有傾斜窺視窗。
  7. 如申請專利範圍第1項之乳酸交酯回收方法，其中，該第2螺桿運送路徑連通於載體樹脂排出用擠壓機。
  8. 如申請專利範圍第2項之乳酸交酯回收方法，其中，該回歸構件係與在該第1螺桿運送路徑延伸之運送螺桿卡合而設置之回落用螺桿。
  9. 一種乳酸交酯回收方法，係使用有螺桿運送路徑延伸之排氣室，利用該螺桿運送路徑將含有聚乳酸、解聚合觸媒及載體樹脂之熔融樹脂組成物導入到保持在減壓下之該排氣室內，將該熔融樹脂組成物中所含的乳酸交酯予以氣化，並從該排氣室回收氣態之乳酸交酯，其特徵為：在該排氣室內之螺桿運送路徑上設置有回歸構件，該回歸構件係用來將伴隨該乳酸交酯之氣化而生成的樹脂塊回歸該螺桿運送路徑。
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