(57)【要約】以下の工程からなることを特徴とする低分子量ポリマーやその他の汚染物質によって汚染された高分子量ポリマーを含む混合プラスチック廃棄物の処理方法。ａ）混合プラスチック廃棄物を、少なくとも一つの高分子量ポリマーが、該ポリマーに固有の温度において溶解し得るような有機溶媒中に導入する工程、ｂ）前記溶液を常圧で、高分子量ポリマーが溶解しない所定の操業温度に維持し、前記混合プラスチック廃棄物と溶媒とを所定の重量比となるように合わせる工程、ｃ）前記溶媒中に混合プラスチック廃棄物が所定の滞留時間存在している間に低分子量成分を抽出する工程、及び所望により、ｄ）溶媒から混合プラスチック廃棄物を取り除く工程。【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程からなることを特徴とする低分子量ポリマー及び他の汚染物質で汚染された高分子量ポリマーを含む混合プラスチック廃棄物の処理方法。
ａ）混合プラスチック廃棄物を、少なくとも一つの高分子量ポリマーが該ポリマーに固有の温度において溶解し得るような有機溶媒中に導入する工程、
ｂ）前記溶液を常圧で、高分子量ポリマーが溶解しない所定の操業温度に維持し、前記混合プラスチック廃棄物と溶媒とを所定の重量比となるように合わせる工程、
ｃ）前記溶媒中に混合プラスチック廃棄物が所定の滞留時間存在している間に低分子量成分を抽出する工程、及び所望により、
ｄ）溶媒から混合プラスチック廃棄物を取り除く工程。
【請求項２】
前記工程ｂ）において、前記混合プラスチック廃棄物中に含まれる少なくとも一つのポリマーが、操業温度より低い温度Ｔ１で溶解され、固液分離法を用いることにより残存しているポリマー及び少なくとも一部分の邪魔な溶解性汚染物から分離されることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記低分子量ポリマーが限界濃度に達したとき、該溶媒は取り除かれて蒸留により精製され、新鮮な溶媒として循環されて抽出に使用されることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記溶媒は、脂肪族、芳香族、脂環族、飽和或いは不飽和炭化水素、アルコール、カルボン酸、アミン、エステル、ケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン或いはそれらの混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記溶媒中のプラスチック混合廃棄物の濃度が約１０〜２０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記操作温度は約６０℃〜７０℃に維持されることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記滞留時間は約６０〜９０分であることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記処理される混合プラスチック廃棄物は自由に液体中を流れるペレット状であることを特徴とする請求項１に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項９】
抽出された混合プラスチック廃棄物はポリマー材料を生成するために少なくとも一つの付加的な分離工程を経ることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記工程ｃ）において、以下に述べる分離工程が単独で或いは組み合わされて実行されることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
−  溶解及び例えば紙、アルミニウム或いは用いられている溶媒に依存する他の重合体などの非溶解性部材を除去するための固液分離方法。
−  溶解及び相分離、言い換えると、異なるポリマー成分を分離するために少なくとも二つの液相の存在を利用するもの。
−  溶解及び剪断処理、液体流もしくは沈殿剤の添加の有無によらない選択的沈殿。
−  選択的溶解。
−  溶解及び第２の溶媒を使用した低分子量成分を除去するための液−液抽出。
−  溶解及び吸着。
【請求項１１】
前記溶媒は前記工程ｃ）に引き続く工程で取り除かれ、化学的に同一ないしは別異の新鮮な溶媒が更なる分離のためにポリマー成分に添加されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の混合プラスチック廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、低分子量ポリマー及び他の汚染物質で汚染された高分子量ポリマーからなる混合プラスチック廃棄物の処理方法に関する。
【０００２】
「高分子量ポリマー」は、分子量約１０，０００以上を有するポリマー、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、及び、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＭＤＰＥ（中密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＵＨＤＰＥ（超高密度ポリエチレン）や同程度に重合化したポリエチレンを含む。
【０００３】
これとは逆に、「低分子量ポリマー」は最大で約５，０００程度の分子量のポリマー、例えば、ワックスや劣化した高分子量ポリマーを含む。
【０００４】
上記混合プラスチック廃棄物はポリエステルを含む場合もある。
【０００５】
デュアルシステムが包装条例を施行するためにドイツ国において導入されたとき、全てのプラスチックを条例に従って処理するように特別な試みがなされた。その反面、複合プラスチックという全く新規な物質が市場に現われた。複合プラスチックには特別な処理方法が必要である。そのわけは、複合プラスチックは異成分を含み、組成が変動するからである。この目的のために特に有効なのは原材料処理である。デュアルシステムによって集められたプラスチックは多量の妨害物質を含むので、プラスチック材の純度を高めるための選別処理を劇的に減らす方法が開発されてきた。
【０００６】
そのような処理方法の例が国際公開ＷＯ９６／２０８１９号パンフレット及び国際公開ＷＯ９９／３６１８０号パンフレットに開示されており、これらの特許文献には乾燥処理工程において混合プラスチック廃棄物集塊物を生成することが述べられている。他の有効な処理方法の例は、国際公開ＷＯ９８／１８６０７号パンフレットに開示されており、これには、付加的な処理として、ポリオレフィンを選別する浮遊選別工程に関して述べられている。
【０００７】
これらの発明の目的は、混合プラスチック廃棄物を分別して多種の純粋なポリマーとすることである。このような目的のため、未公開の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ００／０５５２３号にはポリオレフィンプラスチック物質を溶媒と接触させ、多種類のポリマーが溶解するように前記溶媒の温度と可能であれば溶媒／プラスチック比をも制御する方法が示唆されている。最終固−液分離工程において、１種類のポリマーが剪断処理法（ｓｈｅａｒｉｎｇ）を採用することにより抽出される。熱的分離工程と組み合わせると、例えば、ドイツ国特許公開第１９８０６３５５号公報によると、一方の液層は溶媒に富んでおり、他方の液層はポリマーに富んでいる２つの液層が形成され、特にＰＰ（ポリプロピレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、及びＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）を分離するのに有効となる。
【０００８】
ワックス、添加剤、分解生成物及び他の汚染物質は、特にポリオレフィンを新しい商品として使用するとき、その後の処理に邪魔になる。ドイツ特許公開４１２２２７７号公報は、ポリエチレン製フィルム細片を有機溶媒を含む溶解溶液中で激しく動かすことにより、摩擦表面精製及び抽出を受けさせる方法を開示している。この方法は、実際にプラスチックを溶解させずに細片から不純物とポリエチレンワックスとを分離させ、また、摩擦表面精製により印刷インクを除去するようにしている。上述の方法に好適な溶媒は、酢酸メチル、酢酸エチル、或いは酢酸イソプロピルのような低沸点酢酸エステルもしくはエタノールのような低沸点アルコールである。酢酸エステルが実質的に最も好ましい。この方法の欠点は表面精製工程及び抽出工程に多量の溶媒が必要なことである。
【０００９】
フィルムは、高表面積／体積比という特別な性質を有しているので、精製工程では何等の問題も生じない。しかしながら、デュアルシステムで集められた複合プラスチック廃棄物は多量のフィルムを含むものではない。
【００１０】
Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．：Ｐａｒｔ Ｂ：Ｐｏｌｙｍ．Ｐｈｙｓ．２５（１９８７）９５３には、如何なるポリマーが剪断処理を利用して溶液から沈殿及び回収できるかが開示されている。短鎖部分は溶液中に残るので分離することができる。この方法によって、得られた製品が溶解性汚染物質を含まないようにすることができる。しかしながら混合プラスチック廃棄物に含まれる全ての材料を処理しようとすると、相当に技術的な努力が必要とされるか、場合によっては、技術的プロセスを置き換なければならなくなり、実質的に高価となってしまうので商業的実施が不可能となってしまう。
【００１１】
本発明は、上述のような形式の、簡易で安価な、フィルムを含まない、混合プラスチック廃棄物の精製方法を提供することを目的とする。
【００１２】
この課題は、請求項１に従った方法により解決される。また、好ましい態様は従属請求項に示されている。
【００１３】
本発明によれば、上記混合プラスチック廃棄物は少なくとも所定の温度で少なくとも一つの高分子量ポリマーが溶解し得るような有機溶媒と接触させられる。因みに所定の温度とは、混合プラスチック廃棄物中に含まれている少なくとも１つのポリマーが所定時間内に１０〜１５重量％程度、溶解状態で有機溶媒中に存在し得る温度として定義される。その処理工程では、該有機溶媒は操業温度で常圧に維持され、高分子量ポリマーが溶解しないように、また所定の混合プラスチック対溶媒比となるように維持される。所定の時間の間、低分子量ポリマー成分は抽出され、必要に応じて混合プラスチック廃棄物は溶媒から取り除かれる。
【００１４】
驚くべきことに、混合プラスチック廃棄物は、この混合プラスチック廃棄物を溶解させる前に、固液分離工程を用いることによって、溶解温度よりも低い温度で溶解性部材が取り除かれ、非常に優れた特性を有する生成物が得られることが見出された。この方法は、混合プラスチック廃棄物がペレット形状であると最も良好に作動する。
【００１５】
ちなみに、「ペレット」とは上述の乾式或いは湿式処理工程を用いて生成される粒状物或いは塊状物のことを意味する。粒状及び特に集塊物は多孔質であるか或いはひび割れした表面を有するので、驚くべきことに、低分子量ポリマーやその他の不純物の抽出は充分に行われて高清浄度となる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、ポリマー固有の温度で混合プラスチック廃棄物中の高分子量ポリマーが溶解されるように有機溶媒が選択されているので、ＰＣＴ／ＥＰ００／０５５２３に従った方法或いはドイツ特許公開第４１２２２７７号公報に従った方法で必要とされているような溶媒を準備段階で浄化する必要性はない。
【００１７】
一般には、次段の分離処理工程に適合させるために、特別な工程を採用することができる。この分離処理工程とは次のものを含む。
１．溶解及び例えば紙、アルミニウム或いは他の重合体（用いられている溶媒に依存する）などの非溶解性部材を除去するための固液分離方法。
２．溶解及び相分離、言い換えると、異なるポリマー成分を含む物質を分離するために少なくとも二つの液相の存在を利用するもの。
３．溶解及び剪断処理、液体流もしくは沈殿剤の添加の有無によらない選択的沈殿。
４．選択的溶解。
５．溶解及び第２の溶媒を使用した低分子量成分を除去するための液−液抽出。
６．溶解及び吸着。
【００１８】
例えば、ドイツ特許公開１９８０６３５５号公報によれば、所定の条件下で有機溶媒中で混合プラスチック廃棄物を溶解している分離工程の間に、混和性の格差が生じて二つの液相が生じ、これらが更に分離処理を促進するので有利となることが開示されている。選択的沈殿は、剪断処理、液流或いは沈殿剤を使用すると液相から生じる。この分離工程は単独で或いは液−液相分離と組み合わせて行わせることができる。追加の分離工程は選択分離を行うことができ、これもまた単独で或いは剪断処理、液流或いは沈殿剤の添加による沈殿と組み合わせて使用し得る。選択的溶解との組み合わせは、液−液相分離のみを使用して、或いは上述の沈殿工程と組み合わせて行うことも可能である。
【００１９】
溶媒は抽出行程を終えた後に取り出され、化学的に同一或いは異なる新しい溶媒を引き続く分離のためにポリマー部材に追加することができる。
【００２０】
この工程に使用される溶媒は、脂肪族、芳香族、脂環族、飽和或いは不飽和炭化水素、アルコール、カルボン酸、アミン、エステル、ケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン或いはこれらの混合物からなる。好ましくは、溶媒はヘキサン或いはオクタンのどちらかが使用される。
【００２１】
溶媒は循環されることが望ましく、それによって溶媒中に低分子量ポリマーが限界濃度となったときでも、この溶媒を取り除いて蒸留することによって精製することができる。それから新鮮な溶媒として再び抽出用に返送される。
【００２２】
溶媒中の混合プラスチック廃棄物の濃度は、混合プラスチック廃棄物の成分及び使用する溶媒の種類に依存するが、約１０〜２０重量％に達する。
【００２３】
操業温度は約６０℃〜７０℃に保つことが望ましい。滞留時間は６０分から９０分の間とされ、ワックスの約８０％が除去される。
【００２４】
本発明は図面及び実施例を参照して以下において更に詳細に述べられている。図１は、本発明に従う処理工程を表す概要図であり、図２は時間毎の溶媒中のワックス濃度を示す図である。
【００２５】
図１は、抽出装置の概要を表しており、例えばモーター駆動式の回転抽出機を使用し得る。ペレット状の混合プラスチック廃棄物は、例えばポリプロピレン及びポリエチレンからなり、例えばヘキサンのような溶媒と特定の重量比で接触させる。溶媒に対するペレットの穏やかな相対的な動きは攪拌効果を発生する。溶媒の温度は６０℃〜７０℃、好ましくは６５℃に合わされる。７０〜９０分の滞留時間後に、抽出された混合プラスチック廃棄物ペレットは溶媒を除去することなく取り出され、後続する処理のために同じくヘキサンを含む溶媒容器内で溶解される。通常必要とされる熱水による清浄化及び最終的乾燥はこのようにして避けられる。引き続く分離後に得られた高分子材料は添加剤を添加して再調製することができる。
【００２６】
溶媒は通常低分子量ポリマーが限界濃度に達するまで再循環される。汚れた溶媒は少なくとも部分的に除去され、蒸留することにより浄化され、また、新鮮な溶媒が、好ましくは蒸留して得られたものが添加される。
【００２７】
図２は、時間の経過による溶媒中のワックス濃度増加を示している。約４０分経過後はワックス濃度に充分な増加は起こらず、最後に、汚れた溶媒は除去されるか或いは新鮮な溶媒が添加されるべきである。
【００２８】
実施例はラボスケールで行われた。商業用途に変更するときは、異なる濃度や又異なった溶媒を使用するために適合させると特に有効である。
【００２９】
［実施例］
デュアルシステムにより集められた１００ｇの混合プラスチック廃棄物がガラスシリンダー内に入れられ、循環ポンプを用いて１３５分間、５００ｇ、６５℃のｎ−オクタンにより抽出された。この湿った混合プラスチック廃棄物はそれから新鮮なｎ−オクタンに溶解されて濃度１３．８ｗｔ％となされた。次いで、この溶解液はろ過された。ろ過された溶液が激しく攪拌されている間、６５℃に冷却された。この工程の間に、含有プラスチックの一部は沈殿し、他の部分は溶液中に残った。このようにして得られた懸濁液はろ過して分離され、ろ液は蒸留された。ＬＤＰＥに富んだプラスチックが得られ、そのプラスチックの機械的性質は、新品の商品と同じであり、溶解性不純物は全くなかった。
【００３０】
［比較例］
デュアルシステムによって集められた１００ｇの混合プラスチック廃棄物が８６０ｇのｎ−オクタンに溶解された。この溶液はそれからろ過された。ろ過された溶液が激しく攪拌されている間、６５℃の温度に冷却された。この工程の間に、含有プラスチックの一部は沈殿し、他の部分は溶液中に残った。このようにして得られた懸濁液はろ過して分離され、ろ液は蒸留された。溶解性不純物を多量に含んでいるＬＤＰＥに富んだプラスチックが得られた。
【００３１】
本発明は、上述のように実施例に開示されたものだけでなく、請求の範囲に記載のとおりに個別に或いは如何なる選択された組合せについても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明に従う処理工程を表す概要図である。
【図２】
図２は時間毎の溶媒中のワックス濃度を示す図である。
【図１】
2004515624.tif 000002
【図２】
2004515624.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004515624.tif 000004
2004515624.tif 000005
2004515624.tif 000006
2004515624.tif 000007
2004515624.tif 000008
2004515624.tif 000009
2004515624.tif 000010
2004515624.tif 000011
2004515624.tif 000012
2004515624.tif 000013
2004515624.tif 000014
2004515624.tif 000015
【国際調査報告】
2004515624.tif 000016
2004515624.tif 000017
2004515624.tif 000018
2004515624.tif 000019
2004515624.tif 000020
2004515624.tif 000021