(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー材料の再加工及びリサイクルの一部分としてのｐH値の調整のため並びに／或いは接着剤、プリンターインク又は有機汚染物質が付着又は含まれるポリマー材料から生じた崩壊又は分解生成物の中和のための方法において、リサイクルをするポリマー材料が、混合及び微粉砕装置を備えたカッターコンパクターに入れられ、次いでポリマー粒子が持続的に攪拌され加熱される方法であって、ポリマー材料のｐH値の調整のため並びに／或いは生じた崩壊及び分解生成物を中和するため、チョーク、珪藻土、酸化亜鉛、滑石、活性炭及び炭酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの粉末形態の充填剤が、軟化しているが未だ溶融していないポリマーに添加され、その際、一定の滞留時間の間、持続的に混合され、攪拌され、微粉砕されることを特徴とする方法。
【請求項２】
ポリマー材料が熱可塑性材料であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
接着剤、プリンターインク又は有機汚染物質が、印刷面からの有機染料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
使用する充填剤が、５０μｍ未満のＤ５０値であり、かつ２〜１１ｍ２／ｇの比表面積のものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
使用する充填剤のＤ５０値が２〜１５μｍであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
使用する充填剤の比表面積が５〜９ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
充填剤が、表面処理されておらず、何らの被覆が無いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
添加する充填剤の量が、０．１〜１５質量％であり、ここで、質量％は、ポリマーと充填剤の混合物の全質量に対するものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
添加する充填剤の量が１〜１０質量％であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
処理が、排気可能なカッターコンパクター内で、１５０ミリバール以下の減圧条件下で行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
充填剤が、ポリマーのビカー軟化点（１０Ｎ）よりも３０℃低い温度からポリマーの融点よりも低い温度までの範囲に加熱されたポリマーに添加されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ポリマーに関し、残留水分を減少させる手段が、混合物に適用されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
機械的手段が、水分を減少させるために適用される及び／又は乾燥した出発材料が用いられる及び／又は再加工の間の滞留時間を十分長くすることができることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
水分を減少させるために適用される手段が化学乾燥剤からなり、その際、使用量は、予期される残留水分に依存し、その際、化学乾燥剤の量が、混合物全体の０．０１〜３質量％の間の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
化学乾燥剤が、充填剤とともにポリマーに添加されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
化学乾燥剤が酸化カルシウムであることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
充填剤が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
再加工の後、材料が圧縮工程に供されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法にしたがう、ｐH値を調整するため又は崩壊若しくは分解生成物を中和するための充填剤の使用方法であって、プラスチックの再加工及びリサイクルの間に、ポリマー粒子が、反応器内で持続的に攪拌され加熱されることを特徴とする、充填剤の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に係る方法に関し、また、請求項２０に係る充填剤の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックの製造又は調合の過程において、種々の添加剤又は配合剤が、しばしば用いられる。これらの添加剤の目的は、材料特性を問題となる用途の要求に適合させること並びに化学的、電気的及び機械的特性を向上させることである。斯かる添加剤又は配合剤には、軟化剤、安定剤、染料、補強剤、及び充填剤がある。
【０００３】
一般に、また本明細書においても、充填剤の語は、プラスチックの体積及び／又はプラスチックの質量を増やすため、プラスチックに加える材料を意味すると理解される。通常、充填剤は、かなり大きな量又は質量パーセントで添加される。したがって、充填剤は、元来、最終生産物のかなり多量の構成成分をなし、プラスチック製造の費用を減少させる標準的な増量剤である。加えて、活性充填剤は、材料の機械特性を向上させる。充填剤は、充填用コンパウンド、増量材料又は増量剤とも呼ばれる。
【０００４】
標準的な充填剤の語は、添加された材料自体の或る特性も意味する。したがって、標準的な充填剤は、一般的に言うと、粉末の形態で、比較的不活性で、比較的安価で容易に入手することができる。
【０００５】
プラスチック加工産業では、何が通常充填剤と呼ばれるかについて合意が形成されている。液体、反応性材料などは、この産業では間違いなく充填剤とは呼ばれない。
【０００６】
一般的な充填剤には、チョーク、砂、珪藻土、ガラス繊維、酸化亜鉛、石英、おが屑、澱粉、グラファイト、すす、滑石及び炭酸塩、特に炭酸カルシウムがある。
【０００７】
不活性材料粉末などの充填剤を含む多数のプラスチック又はポリマーが、先行技術において公知である。充填剤をポリマーに添加することのできる多数の方法も知られている。例えば、充填剤をプラスチック溶融体に添加することができる。他の可能性は、プラスチックと充填剤を低温で混合し、次いで混合物を加熱して溶和させる「常温混合」である。さらに、例えばヨーロッパ特許第１４０１６２３号におけるように、充填剤が添加される前に、ポリマー材料が先ず軟化状態にされることが記載されている。
【０００８】
全てのこれらの方法の目的は、標準的な充填剤が、例えばポリマー中に一様に分布させることにより、できる限り有効であることを確実にすることである。このようにして、最適な充填又は増量効果を達成することができる。典型的には、約２０〜６０質量％の充填剤をポリマー材料に添加することができ、最終生産物のより低いコストにつながる。
【０００９】
しかしながら、プラスチックの加工、再加工及びリサイクルにおいて、添加された助剤及び配合剤の量が多いことにより悪化する一つの問題がある。通常、プラスチック原料は、再加工の間に、先ず、プラスチック原料が最終的に溶融して加工又は押出をすることができるまで加熱される。リサイクルに関して、通例、プラスチックは純粋な形態ではなく「混合された」形態であり、プラスチックは上記の配合剤により「汚染されている」が、他の物質にも汚染されていることが問題である。
【００１０】
斯かる外部「汚染」、すなわち、ポリマーに意図して添加された物質又は特に使用された後に、意図せずにポリマーに付着する物質は、有機物又は無機物であり得る。特に述べる価値があるのは、アクリレート又は酢酸ビニルなどの接着剤であるが、ポリマーフォイルに印刷をするのに用いられる染料又は顔料などのプリンターインクも述べる価値があり、食物残渣などに起因する有機汚染物質も述べる価値がある。これら全ての外部汚染物質は、通常熱に敏感であり、より高い温度で、すなわち、加熱又は溶融の間に分解する。
【００１１】
しかし、プラスチック自身が、例えば、酸化並びに光又は熱などの輻射線に対しても敏感なことがある。これらのファクターは、ポリマー鎖の分解又は他の崩壊反応を引き起こすことがある。特に、あるプラスチックが、熱を受けやすいことが知られている。ある材料にとって特徴的な温度、例えば、分解温度より上では、ポリマー鎖の分子構造が、崩壊し始める。一般に、光安定剤、熱安定剤、難燃剤などの安定剤を添加することにより、これら全ての「内部」反応を減少させる試みがなされている。安定剤は、それらの反応性により崩壊機構を阻害し又はそれらの反応速度を遅らせる化学的に活性で反応性の物質である。例えば、熱安定剤、特に有機バリウム、亜鉛、スズ及びカドミウム化合物、又は無機鉛塩は、ポリマー鎖の感受性二重結合を配位結合させ、したがってそれらを崩壊から保護する。
【００１２】
実際には、プロセスパラメーター、特に加工温度を最も敏感な成分に適合させることは、必ずしも可能ではない。したがって、例えば顔料、プリンターインク又は着色料結合剤(color binding agent)は、約１２０℃では既に分解しているのに対し、ほとんどのポリマーの加工温度は、ほとんどいつもこの温度を越えており、例えば２２０℃よりも多く越えている。ほとんどの有機添加剤は、最終的な押出に耐えることができない。押出の間に、材料は高圧下に高温で溶融され、より早期ではないとしても、その時に分解する。
【００１３】
これらの過程、すなわち、プラスチック材料自体の内部崩壊反応及び外部からの「夾雑物」の分解は、崩壊物及び／又は分解物の生成を引き起こす。知られているように、これらの生成物は、最終生産物の質に対する悪影響を有し、プラスチック母材に支障を来たし、変色、泡の形成又は他の材料の欠陥につながる。
【００１４】
しかしながら、これらの分解生成物の中には、塩酸、硝酸又は酢酸などの塩基性又は酸性の影響を有する化合物もある。これらの化合物は、最終生産物自体の質に不利益になるだけでなく、再加工又はリサイクルに用いる通常とても高価な機械にとって、腐蝕の問題を引き起こす。この腐蝕のリスクは、加工のどの段階にも存在し、カッターコンパクター(cutter compactor)における加熱段階に始まり、加工チェーンの下流の段階、例えば押出機内、すなわち特に熱い酸が機械又は機械部品の金属表面に接触するところにも存在する。品質が劣り規格を満たさない最終生産物は、まだ大きな費用をかけることなしに比較的容易に処分することができるが、これは、全製造工程を停止しないシステム全体に関してはあてはまらず、部品の交換は、時間がかかり、そのような装置では非常に高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明の目的は、この問題を解決すること及びプラスチックのリサイクルに用いる装置の期待寿命を延ばすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、請求項１に係る方法によって達成される。
【００１７】
本発明は、標準的な充填剤をある一定量意図的に添加することで、加熱されたプラスチック混合物のｐH値を調節することができ、重大な(critical)崩壊又は分解生成物を中和することができるという驚くべき認識に基づいている。標準的な充填剤の機能性、すなわち、充填剤を、ポリマーを充填又は増量することを越えて用いることができるということは、これまで知られていなかった。
【００１８】
種々の実験において、標準的な充填剤は、酸性及び塩基性化合物を有効に中和することができ、これが、より少ない腐蝕及びより長い機械の期待寿命につながることが示された。種々の比較実験が、本発明の方法で、比較的短時間の後に腐蝕が既に明らかに減少し、特に金属部品が、腐蝕によって冒されるのがはるかに少なかったという驚くべき結果に至った。これらの実験は、押出機のスクリュー又はミキサーなどの機械の運動している部品が、異なった場合にあるであろうよりも少ない摩滅を受けていることも示した。
【００１９】
リサイクルをする材料がどの程度汚染されているか、例えば、材料が非常に又は僅かに汚染されたポリマーからなっているか、或いは大量の酸性又は塩基性の分解生成物を放出するポリマーからなっているかは、通常分かっているので、本発明に係る方法の使用は、何よりも先ず、実用的な観点において興味深いものである。放出されると考えられる又は後の温度上昇の間に生成すると考えられる分解生成物を中和するため、今や本発明にしたがい、ある制御された量の充填剤を意図的に添加することが可能である。加えて、このことは、標準的な充填剤は、通常、安価で容易に入手することができ、それらの表面積が大きいので非常に効果的であるため、非常に有効で費用の少ない手段を提供するものである。斯かる目的に使用する充填剤の費用は、加工チェーンにおける機械部品の腐蝕によって引き起こされる損傷を修理する費用よりも明らかに安い。さらに、標準的な充填剤は、公知の方法で非常に容易にポリマーに添合させて一様に分布させることができ、充填剤は材料の特性を損なわない。最後になったが、少なからず重要なことは、再加工の全過程のｐＨ値を中性の範囲内に可能な限り均一に維持することができ、ｐＨ値の大きな変動を再加工チェーンに亘って回避することができ、このこともまた、最終生産物の質を向上させる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の方法を、従属請求項による好都合な実施の形態を用いて、より詳細に説明する。
【００２１】
したがって、充填剤として、固体の粉末状の特に増量剤として一般に使用されている鉱物材料、例えば、チョーク、珪藻土、酸化亜鉛、滑石、活性炭、好ましくは炭酸塩、特に炭酸カルシウムを用いるのが有益である。一般に、これらの充填剤は、容易に入手することができ、したがって安価であり、容易に重さを測ることができ用量決定することができ、長期間保存することができ、中和にも好都合である。
【００２２】
本発明の方法の他のバージョンによれば、中程度の粒度(medium grain size)又は５０μｍ未満の，特に２〜１５μｍの間のＤ５０値の及び／又は２〜１１ｍ２／ｇの、特に５〜９ｍ２／ｇの比表面積を有する充填剤を使用するのが有益である。斯かる充填剤は、特に有効であり、ポリマー中に容易に分散され、最適に分布される。これは、一様で均質なポリマー中への分布と、有効で連続的な中和を確実にするものである。
【００２３】
表面処理されておらず、ステアリン酸などの被覆の無い安価な充填剤を提供することも、有益である。
【００２４】
本発明の方法の他の好ましい実施の形態によれば、添加された充填剤の量又は処理量(throughput)が、約０．１〜１５質量％、好ましくは１〜１０質量％の間の範囲にあることが規定され、その際、質量％における表示は、ポリマーと充填剤の混合物の全質量に関連するものである。一般に、標準的な増量又は充填効果を達成するのに通例用いられるよりも、中和には少ない量で十分である。
【００２５】
粉末形態又はポリマー母材内に結合した粒状の濃縮物の形態の充填剤が添加される場合も有益である。このようにして、充填剤は巧く用量決定することができ、制御された用量で所望の量をポリマーに添加することができる。
【００２６】
本発明の方法の好都合な態様は、第一の工程で、リサイクルをするポリマー材料が、混合又は微粉砕装置を有する場合により排気可能な受容容器に投入され、次いで、少なくとも幾分かの充填剤が、まだ加熱されていないポリマーに添加される及び／又は少なくとも幾分かの充填剤が、そのビカー軟化点(１０Ｎ)よりも低い３０℃の最高温度まで加熱されたポリマーに添加されることを特徴とする。
【００２７】
特に、少なくとも幾分かの、好ましくは全ての充填剤が、ビカー軟化点(１０Ｎ)よりも低い３０℃を越える温度であるが、まだなお融点よりも低い温度まで加熱されたポリマーに添加され、その際、その混合物は、１５０ミリバール(mbar)以下の適当な減圧条件下であれば、カッターコンパクター内で一定の滞留時間持続的に混合され、攪拌され、必要な場合には、微粉砕され一塊になっていない状態に保たれるのが好ましい。
【００２８】
特に、全量の充填剤が、軟化しているが未だ溶融していないポリマーに添加されれば、好都合である。このようにして、一方で、充填剤が非常に早期にポリマー中に分散して均質な混合物を形成することができる。他方で、充填剤は、粉末がポリマーに接触するとすぐにポリマーフレークの軟化した表面に付着し、これが効果的な分布を確実にする。酸性又は塩基性の化合物のかなりの部分が、より高い温度においてのみ、特に溶融の間に、生成する。しかし、幾分かの添加剤、特に印刷面からの有機染料は、既にカッターコンパクター内での再加工段階の間に分解している。その理由で、充填剤が、はじめに押出機に、すなわち溶融物又はその直前の物に添加されるのではなく、初期の分解にできるだけ早期に対抗し、対応する分解生成物を初めに即刻中和するため、初めに全部が既に存在しているのが、好都合である。そのようにして、酸及び塩基は、それらが生成した直後に取り除かれ、ｐH値が、再加工の全工程にわたってできるだけ一様に中性の範囲に維持され、こうして再加工チェーンの過程においてｐH値の強い変動を回避し、材料の全体の質を向上させる。
【００２９】
述べたように、酸及び塩基のかなりの部分が、押出機内でもっと高い温度でのみ生成する。押出機の取り込み領域での充填剤の添加は可能であるが、その場合には、充填剤は、押出機の内部で、比較的短時間に、しかもポリマー中に一様に分布させなければならないことを経験が示している。既に均質なポリマーと充填剤の混合物を、ポリマーが溶融される押出機に到達させるのが好都合である。このようにして、中和粉末を、いっそう早くいっそう良く溶融ポリマーに分布させ、ポリマーが、温度が上昇して分解生成物、すなわち酸及び塩基がより多く生成する時に、既に所定の位置にある。
【００３０】
一般に、本発明に係る方法は、必ずしも排気可能ではなく、真空での使用のために制作された物である必要のない標準的なカッターコンパクター内で、通常の圧力下に行われる。これは、一般的に、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などの感受性の弱いポリマーについての場合である。
【００３１】
しかしながら、あるポリマー、特に加水分解に敏感で、場合によりポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート(PET)のような吸湿性のポリマーに関しては、残留水分を減少させる手段及び／又は酸化を防止する手段を用いて本方法を行うことが好都合である。
【００３２】
PETの分子構造が、ある要因によって破壊されることがあるので、以下はそのため有益である。
【００３３】
第一の崩壊メカニズムは、分子鎖の熱崩壊によって出来上がる。これが、過熱のために、個々の分子間の結合を破壊する。その理由で、高品質の製品を得るためには、一定の滞留時間及び適当な加工温度を観察しなければならない。
【００３４】
第二の非常に問題となる崩壊メカニズムは、加水分解であり、すなわち、ちょうど他の重縮合物のように、PETは水と湿気の影響を受けやすい。
【００３５】
水又は湿気は、ほぼ二つのソースから来る。一方で、PETは、吸湿性の構造を有しており、すなわち、PETは、水分を吸収し、この水分は、分子間空間に取り込まれ、いわゆる内部水分としてポリマー自身内、すなわち、その内部にとどまる。元来のポリマーの内部水分は、周囲条件による。PETは、穏やかな帯域にある約３０００ｐｐｍの一定の内部平衡水分を有している。
【００３６】
さらに、ポリマー又はポリマーフレークの外面に、加工においても考慮に入れなければならない追加的な水分がある(外部水分)。
【００３７】
PETの加工において或いはリサイクル又は押し出しの間に、どのソースからであれ、多すぎる水分が存在すると、PETのポリマー鎖が加水分解により分解され、化学反応において、幾分かの出発物質、すなわちテレフタル酸及びエチレングリコールが再び生成する。この分子の鎖長における加水分解は、粘度の大きな損失と、最終生産物におけるより劣った機械特性又はプラスチック特性における不利益な変化につながる。しかも、損害は、材料がもはやボトル、フォイルその他の加工に適していないほど厳しいことがある。
【００３８】
主として高められた温度で、ポリエステルは特に水分に影響を受けやすく、特にポリマーは約２８０℃で溶融して水と極めて早く反応し、PETは、何秒かのうちに崩壊する。リサイクルにおいてPETを再加工するためには、特に最終の押し出しの間、材料が熱というかたちのエネルギーを供与されなければならない。
【００３９】
したがって、重縮合物を加水分解に対して保護し、ポリマー鎖を保存するためには、再加工の前に又は温度が過剰に高められる前に、できるだけ多くの水分を材料から抽出しなければならず、加工の間に温度及び滞留時間を適切に制御するよう注意を払わなければならない。
【００４０】
例えば、湿ったPETを加工又は再加工する場合に、このPETがカッターコンパクターに投入されると、ポリエステルの加水分解によるダメージを防止する適当な方策を試みなければならない。定量的に適正な最終生産物を得るためには、ポリエステルのような敏感な重縮合物のリサイクル又は加工において、プラスチックの表面に付着した外部水分だけでなく内部水分もできるだけ多量に減少させる必要がある。加水分解は、適正な乾燥、特に１００ppm未満の乾燥によってのみ、制限することができる。
【００４１】
この目的で、幾つかの技術的プロセスが利用可能である。例えば、真空を作ることにより又は温度を上昇させることによりプラスチックに付着した外部水分を取り除くことを試みることができる。
【００４２】
しかしながら、そうすることにおいて、他の技術的問題を考慮に入れなくてはならない。例えば、非晶質及び部分的に結晶質のPETは、加熱されると粘着する傾向があり、これも実際に大きな問題をもたらす。この問題は、連続的な攪拌によってのみ解決することができる。
【００４３】
さらに、ある種のプラスチックは、酸化分解プロセスの影響を受けやすく、これもまた、プラスチック分子の鎖長を短くし、このことが、プラスチックの特性、例えば色、強度等における他の不利益な変化につながり得ることを観察しなければならない。今度は、この酸化分解を防止するためには、斯かる敏感なプラスチックを空気を排除して、例えば不活性ガス雰囲気下で処理することが可能である。
【００４４】
したがって、重縮合物又はポリエステルの効率的で経済的な再加工は、観察しなければならない多くの崩壊プロセスのために極めて問題が多く、特別なプロセスが必要である。これら全てが、重縮合物、特にポリエステル、とりわけPETのリサイクルを、斯かるプラスチックの経済的なリサイクルは、特別なプロセスが開発された後になって初めて可能になるという非常に問題の多い不安定なものにしている。
【００４５】
もちろん、このことは、充填剤が充填された重縮合物又はポリエステルの製造にもあてはまる。しかしながら、充填された重縮合物の場合には、大量の追加の水分が、ポリマー自体と一緒にだけでなく充填剤と一緒にも導入され、これが、鎖長に対して悪影響を有していることを加えて考慮に入れなければならない。例えば、炭酸カルシウムは、大量の水分、すなわち２０℃及び６０％の湿度で１０００ｐｐｍ超の水分が付着する非常に大きな表面を有している。
【００４６】
水分の減少は、そもそも、酸性又は塩基性の分解生成物の生成の防止にも有益である。
【００４７】
したがって、水分を減少させるための手段として、機械的手段、例えば予備乾燥器、真空装置などを用いることができ、及び／又は適当な乾燥した出発材料を使用することができ、及び／又は再加工の間の滞留時間を十分長くすることができる。
【００４８】
好ましい実施の形態にしたがい、化学乾燥剤、特に酸化カルシウムを、水分を減少させるのに用いることができ、使用量は、予期される残留水分に依存し、その際、酸化カルシウムの量又はスループットが、混合物全体の０．０１〜３質量％の間、好ましくは０．１〜１質量％の間の範囲にある。酸化カルシウム又は生石灰又は石灰は、多くの熱を発生させながら水と反応する。その理由で、及びそれらの機械的性質により、それらは、水分の除去にとても適している。
【００４９】
これに関連し、化学乾燥剤を充填剤とともにポリマーに添加すると、特に酸化カルシウムを炭酸カルシウムとともにポリマーに添加すると、特に好都合である。このようにして、残留水分の減少を、中和と効果的に組み合わせることができる。例えば、酸化カルシウムが残留水分と反応すると、白い粉末の形態の水酸化カルシウム、すなわち消石灰が生じる。しかし、水酸化カルシウムも酸化カルシウムも、強いアルカリ性である。それに関連し、特に、このようにして中和効果を直接得ることができるので、酸化カルシウムを炭酸カルシウムとともに同時に添加すると利点がある。乾燥剤と標準的な充填剤との他の組み合わせにも、同じことがあてはまる。このようにして、中和と乾燥の組み合わせ効果を、同時に得ることができる。
【００５０】
酸化カルシウムの必要量は、非常に少なく、このことは、製品自体の費用がより低いため、再加工の総経費にそれほどの増加がないことを意味する。いずれにしても、機械の腐蝕による潜在的な損害は、必要な添加剤よりも高くつくであろう。
【００５１】
一方で、崩壊又は分解生成物は、ポリマー自体、例えば、エチレン−酢酸ビニル(EVA)、エチレン−ビニルアルコール(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)などの多層フォイルにおけるバリアー層ラミネートの熱的、酸化的及び／又は光化学的並びに輻射線(radiation)に誘発された崩壊によって、生成する。それらは、リサイクルをするポリマーに含まれる添加剤又は補助物質、特に接着剤、プリンターインクなどの崩壊によっても生成する。
【００５２】
特に、とりわけ腐蝕性の化合物は、酸性の化合物。すなわち、塩酸などの無機酸又は酢酸などの有機酸である。
【００５３】
また、再加工の後に、材料が圧縮段階、特に溶融又は押出に供されるのが好都合である。
【００５４】
本発明の他の目的は、プラスチック特に熱可塑性プラスチックの再加工及びリサイクルの間に、ｐＨ値を制御するための或いは酸性及び／又は塩基性の化合物、特に崩壊及び分解生成物を中和するための充填剤の特別の用途、特に請求項のうちの一つによる方法であり、その方法の間に、ポリマー粒子が、反応器内で持続的に攪拌、加熱され、より正確には、少なくとも予期される酸性又は塩基性の負荷(load)に対応する量で持続的に攪拌、加熱される。
【００５５】
充填剤は、特に本発明の方法の特徴により発展され添加される。したがって、本発明の方法に属する請求項の全ての特徴は、充填剤の用途にもあてはまり、充填剤の特別な用途のための請求項の有益な更なる発展をもたらす。その理由で、それらの特徴は、ここでは繰り返さない。
【００５６】
本発明の方法を好都合な態様で行うことができるためには、例えば、加工するプラスチック材料のための受容容器又は反応器又はカッターコンパクターを備えた装置を用いることができる。容器等には処理するプラスチック材料が投入開口から供給され、容器等から材料は容器の側壁に連結された少なくとも一つのオーガーによって排出され、その際、容器の床領域に垂直方向の軸の回りに回転する少なくとも一つの混合用具が設けられ、オーガーの取り入れ開口が、少なくともほぼ用具の高さにある。
【００５７】
処理するプラスチック材料は、この受容容器又は反応器に入れられ、高められた温度でで絶えず混合、攪拌及び／又は微粉砕されながら処理される。プラスチック材料の混合及び加熱のため、反応器内には、少なくとも一つの、必要ならば互いに重なり合う幾つかの平面に配置された垂直方向の軸の回りに回転可能な、材料を微粉砕及び／又は混合する作用刃を有する微粉砕及び混合器具が配置されている。微粉砕及び混合器具は、ポリマー材料を加熱し同時に混合し攪拌する機械的エネルギーをポリマー材料に加える。加熱は、加えられた機械的エネルギーの変換によりもたらされる。
【００５８】
充填剤の投入は、通常、反応器の上から三分の一で行われる。これが、充填剤とフレークの乾燥と混合に使用することのできる十分な滞留時間を可能にする。投入は、材料の最上の高さの上でも下でも可能である。材料の最上の高さより下、特に下から三分の一での投入が好ましい。
【００５９】
本発明の方法は、種々の公知の装置を用いて実施することができる。ヨーロッパ特許第１２３  ７７１号、ヨーロッパ特許第３９０  ８７３号、オーストリア特許第３９６  ９００号、オーストリア特許第４０７  ２３５号、オーストリア特許第４０７  ９７０号、オーストリア特許第４１１  ６８２号、オーストリア特許第４１１  ２３５号、オーストリア特許第４１３  ９６５号、オーストリア特許第４１３  ６７３号又はオーストリア特許第５０１  １５４号に正確かつ具体的に記載された装置、及び全てのそれらの有益な実施の形態は、本願の開示に含まれ、本願開示の一部をなすものである。斯かる装置は、実地に用いられており、例えば、「エレーマ・プラスチック・リサイクル・システムPC(Erema Kunststoff Recycling System PC)」として又は「一段又は二段型バクレマ・システム(one or two stage Vacurema systems)”として知られている。
【００６０】
本発明の方法に関し、適当な滞留時間で、本方法が高められた温度で連続的な攪拌下に行われるのが有益である。再加工は、プラスチック材料の溶融温度より低く好ましくはガラス転移温度よりも高い温度で行われ、それにより、ポリマー材料は、むらなく絶え間なく攪拌され混合される。材料の易流動性が、絶え間なく維持される。これが、一工程でのプラスチック材料の結晶化、乾燥及び／又は清掃を可能にしている。良好な最終生産物のためには、穏やかであるが安定したポリマーの攪拌が有益である。
【００６１】
これが、粒子表面自体の十分な結晶化が個々の粒子が互いに粘着するのを防止するまで、臨界温度(critical temperature)範囲において材料が塊になること又は粘着することを防止する。さらに、この攪拌は、より高い加工温度を可能にする。処理容器では、粘着の防止と穏やかで安定した攪拌が、容器内の温度が十分に高い又は十分に高くとどまること、及び各粒子が注意深く適当な温度まで加熱されるか又は適当な温度に維持されることを確実にしている。同時に、攪拌が粒子の表面からの移動性分子の離脱を促進する。
【００６２】
正確なパラメーターは、処理をするポリマー材料による。温度は、約７０℃〜２４０℃の間の範囲であり、混合用具の周速は、約２〜３５ｍ／ｓの間の範囲である。必要であれば、すなわち、PETなどの敏感なポリマーに関しては、約１５０ミリバール(mbar)以下の減圧を作ることができる。材料と充填剤は、それらが圧縮される前に、約１０〜２００分の平均滞留時間、反応器内にとどまる。しかしながら、これらの値は、単なる近似のものである。
【実施例】
【００６３】
以下に、二つの代表的な有益な実施の形態により本方法を説明する。
実施例１
表面の約２５％が印刷された使用済みプラスチックフォイルを、４００ｋｇ／ｈの処理量で、カッターコンパクターに投入する。そのカッターコンパクターの内部で、混合及び微粉砕用具が、６５０回転／分(ｒｐｍ)で回転している。混合及び攪拌器具は、材料を微粉砕し、同時に材料が摩擦によって加熱され、より正確には、ガラス転移温度よりも高いが溶融温度よりも低い温度まで、すなわち、８５℃のビカー軟化温度よりもすぐ上の範囲の温度まで加熱されることを確実にする。これが、カッターコンパクター内に混合渦を形成する。絶え間ない運動を通じて、材料の塊状化が防止され、ポリマーフレークは、持続的に一塊になっておらず易流動性のままである。フレークは、カッターを８〜１５分の平均滞留時間で通過する。
【００６４】
カッターコンパクターの低部領域において、押出機が連結されている。混合用具が、軟化した材料を押出機の取り入れ領域に搬送する。
【００６５】
さらに、カッターコンパクターには粉末投入ユニットが備わっており、一時間あたり４ｋｇの炭酸カルシウムが添加される。より正確には、材料が既に軟化した状態になっている容器の低部領域に添加される。そのほか、充填剤は、上部から入れることもできる。このようにして、充填剤は、十分にかつ均一に混合され、この混合物は、次いで押出機内で溶融され、要求に応じてガス抜きされ、濾過され、粒状にされる。
実施例２
原則として、この実施の形態は、実施例１の実施の形態と同様に行われるが、以下の違いがある。
【００６６】
表面の約６０〜８０％が印刷されたポリプロピレンの使用済みフォイルを、３５０ｋｇ／ｈの処理量で、カッターコンパクターに投入する。そのカッターコンパクターの内部で、混合及び微粉砕用具が、６５０回転／分(ｒｐｍ)で回転している。混合及び攪拌用具は、材料を微粉砕し、同時に材料が摩擦によって加熱され、より正確には、ガラス転移温度よりも高いが溶融温度よりも低い温度まで、すなわち、１４５℃のビカー軟化温度よりもすぐ上の範囲の温度まで加熱されることを確実にする。ポリマーフレークは、常に易流動性のままである。フレークは、カッターを８〜１５分の平均滞留時間で通過する。
【００６７】
カッターコンパクターの低部領域において、押出機が連結されている。混合用具が、軟化した材料を押出機の取り入れ領域に搬送する。
【００６８】
さらに、カッターコンパクターには粉末投入ユニットが備わっており、一時間あたり５〜６ｋｇの炭酸カルシウムが添加される。より正確には、材料が既に軟化した状態になっている容器の低部領域に添加される。そのほか、充填剤は、上部から入れることもできる。
【００６９】
さらに、２．８ｋｇ／時間、すなわち約０．８質量％の酸化カルシウム(CaO)が、粉末投入ユニットを通じて添加される。
このようにして、炭酸カルシウム及び酸化カルシウムは、十分かつ均一に混合され、この混合物は、次いで押出機内で溶融され、要求に応じてガス抜きされ、濾過され、粒状にされる。
【００７０】
日常のリサイクルにおける一般的なシナリオをもたらす本方法のこれら二つのバージョンにおいて、機械部品は、はるかに損傷及び腐蝕が少ないことが示された。