(57)【要約】  本発明は、ポリマーを、溶媒中、触媒を用いてオリゴマー及び／又はモノマーに分解する方法、並びに、ポリマーをオリゴマー及び／又はモノマーに分解させることができる触媒を含む官能化された磁性粒子の分野に属する。本方法及び磁性粒子は、高い選択性及び高い転化率をもたらす。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホモポリマー又はコポリマーであるポリマーを、オリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーに分解する改良された方法であって、以下の工程：
適切な溶媒中の前記ポリマーを反応器に供給する工程であって、前記ポリマーが固体形態にある工程；
温度及び圧力を反応条件に調節する工程；
前記ポリマーをオリゴマー及び／又はモノマーに分解することができる再使用可能な触媒錯体を供給する工程；
前記ポリマー、溶媒、及び触媒錯体が、分散液を形成する工程；
前記ポリマーを、その大部分を分解するのに十分な時間分解する工程；並びに
前記触媒錯体を回収する工程
を含み、
前記ポリマーが、１０−７〜５０ｃｍ３の平均体積を有する製品の形態で準備され；
前記分散液中のポリマー濃度が１〜３０質量％であり；
前記ポリマーの反応器内の平均滞留時間が３０秒〜３時間であり；
前記触媒錯体が、触媒物質、磁性ナノ粒子、及び、前記触媒物質と前記磁性ナノ粒子との間のみにある架橋部分を含み、前記触媒錯体が、ポリマーをオリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーに分解することができ；
前記触媒物質が、正電荷を有する芳香族ヘテロ環部分と、負に帯電した部分とを含み；
前記触媒物質と前記架橋部分とは、化学的共有結合などによって結合しており、前記架橋部分と前記磁性ナノ粒子とは、共有結合などによって結合しており；
前記磁性ナノ粒子は、２ｎｍ〜５００ｎｍの平均直径を有し；
前記架橋部分は、１グラムの磁性粒子当たり５×１０−６〜０．１モルの架橋部分の量で存在し；かつ、
前記反応器が、（半}連続式の反応器、例えば、連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）；管状反応器、例えば、ループ反応器、プラグフロー反応器、振動流反応器、Ｎ−ユニットループ反応器システム；及びバッチ式反応器；並びにこれらの組み合わせから選択される
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ポリマーを分解する工程が、少なくとも２段階で行われ、第一の段階でポリマーが前処理され、第二の段階で分解が完了する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第二の分解段階における前記ポリマーの平均滞留時間が１０秒〜６０分であり、かつ／あるいは、
前記分解工程における前記ポリマーの平均体積滞留時間（反応器の体積／流速）が１０秒〜６０分である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第一の段階が、混合機を備えた容器内で実施される、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
第一の段階において、蒸気、好ましくは高圧蒸気によって熱が供給される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
第二の段階が、プラグフロー反応器で実施される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記プラグフロー反応器が、平行に配置された複数のチューブとして具体化される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマーを含むプラスチックが、特定された体積、好ましくは５×１０−５〜０．５ｃｍ３にまでサイズが小さくされている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒錯体が、第一の供給流として供給され、前記ポリマーが、第二の供給流として供給されるか、あるいは、前記触媒錯体及び前記ポリマーが１つの供給流として供給される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマーを分解する工程が５０℃〜５００℃の温度で実施され、かつ／あるいは、
触媒錯体の量が、供給されるポリマーの総質量に対して０．１〜１８質量％であり、かつ／あるいは、
前記圧力が９０ｋＰａ〜１０，０００ｋＰａである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
磁性粒子に結合した触媒を、好ましくは電磁場勾配を用いることによって回収する工程；
回収した触媒錯体を再利用する工程；
溶媒から添加剤を除去する工程；
溶媒にオリゴマー、好ましくは本方法によって生成したオリゴマーを供給する工程；
負に帯電した分子の量を調節する工程；及び
トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーを取り出す工程
から選択される少なくとも１つの工程を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマーが、廃ポリマーの混合物である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマーが、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミン、ポリアミド、及び重縮合物のうちの少なくとも１種であり、かつ／あるいは、
前記溶媒が、モノ−又はジ−アルコールである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記溶媒が反応剤であり、前記反応剤が、分解される前記ポリマーと反応することができる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記磁性粒子が、強磁性粒子、反強磁性粒子、フェリ磁性粒子、合成磁性粒子、パラ磁性粒子、及び超常磁性粒子の少なくとも１種であり、前記磁性粒子が、好ましくは酸化鉄を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記芳香族ヘテロ環が、少なくとも１個の窒素原子、好ましくは少なくとも２個の窒素原子を含み、かつ／あるいは、
前記負に帯電した部分が、２価もしくは３価の正に荷電した金属イオンを有する金属塩錯体部分、または負に荷電した対イオンから選択され、かつ／あるいは、
前記架橋部分が、弱有機酸、例えばカルボン酸基またはスルホン酸基など、シラノール基、及びシリル含有基から選択される少なくとも１種の官能基を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記架橋部分が、それによって前記架橋部分が前記芳香族ヘテロ環に連結される連結基をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記芳香族部分が少なくとも１つの尾部を有し、前記少なくとも１つの尾部が少なくとも１個の窒素原子に結合しており、かつ／あるいは、
前記磁性ナノ粒子が、ナノ粒子１個当たり少なくとも１個の架橋部分及び触媒物質、好ましくはナノ粒子１個当たり２〜１０４個の架橋部分及び触媒物質を含み、かつ／あるいは
架橋部分及びそれに結合した触媒の量が、触媒錯体の総質量に対して０．０３〜９９質量％である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ポリマー及び溶媒を、１５〜３０℃の温度で供給し、
第一の段階で、温度を１７０〜２００℃に高め、その後、
場合によって、第二の段階で、温度を１７０〜２００℃に維持し、その後、
前記混合物の温度を、５０〜７５℃に低下させ、その後、
磁気分離を行い、その後、
前記混合物の温度を、０〜１５℃にさらに低下させ、その後、
前記オリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーを結晶化させ、その後、
場合によって、得られた結晶を乾燥させる、請求項１〜１８に記載のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンフラノエート（ＰＥＦ）であり、
前記溶媒が、エタンジオールであり、
前記触媒が、ブチルメチルルイミダゾリウム（ｂｍｉｍ＋）又はブチルイミダゾリウム（ｂｉｍ＋）と、Ｃｌ−又はＦｅＣｌ４−とを含み、
前記架橋部分が、トリエトキシシリルプロピルであり、
前記触媒の量が、０．１〜２０質量％であり、
前記分解が、９０℃〜２５０℃の温度で実施され、かつ、
前記ナノ粒子が、マグネタイト、ヘマタイト 、及びマグヘマイトの少なくとも１種である、請求項１〜１９に記載のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１〜２０に記載のいずれか一項に記載の、ポリマーを、オリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーに分解する方法を実施するための反応器システムであって、ここで、前記方法は、
触媒物質、架橋部分、及びナノ粒子を含む再利用可能な触媒錯体を用い、
前記架橋部分は、前記触媒物質に共有結合しており、かつ、前記ナノ粒子の表面に吸着又は結合されており、
前記触媒物質は、正電荷を有する芳香族部分、好ましくはヘテロ環部分と、負に帯電した部分とを含み、
前記反応器システムは、
−  反応混合物が反応器に入る、上側の入口（２１）；
−  前記入口に流体接続している、前側に位置する並行する複数の管（１〜１５）及び後側に位置する並行する複数の管；
−  反応した混合物が反応器から出る、下側の出口（２２）
を含む、反応器システム。
【請求項２２】
混合手段を備えた第一の段階の反応器をさらに含み、
第二の段階の反応器が、前記複数の管状反応要素を含む少なくとも１個のプラグフロー反応器として具体化されている、請求項２１に記載の反応器システム。
【請求項２３】
前記第二の段階の反応器が、平行に配置された１０〜５０個の管状反応要素を含む、請求項２１又は２２に記載の反応器システム。
【請求項２４】
前記第一の段階の反応器が、固体ポリマー、前記触媒錯体、及び溶媒の反応混合物を加熱するための蒸気の入口及び出口を備える、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の反応器システム。
【請求項２５】
特に請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法によって、ポリマーを、そのオリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーに分解するための、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の反応器システムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーを、溶媒中、触媒を用いてオリゴマー及び／又はモノマーに分解（degrade）する方法、並びに、ポリマーをオリゴマー及び／又はモノマーに分解させることができる触媒を含む官能化された磁性粒子の分野に属する。本方法及び磁性粒子は、高い選択性及び高い転化率をもたらす。
【背景技術】
【０００２】
使用済みポリマー（又はプラスチック）（典型的には製品又は材料として存在するもの）の分解については、一般に、分離（例えば、第一のポリマーの、第二のポリマーからの分離、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）など）の方法が乏しいことが妨げとなっていることが指摘される。この結果、使用済みポリマーのかなりの量は、燃料として使用され、焼却される。
【０００３】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマーの化学的再利用は、比較的高い容量、例えば５０キロトン／年以上の再利用ラインを適用する場合にのみ費用効率が高いと考えられることが指摘される。ほとんどの場合、このようなラインは、非常に大きなポリマー生産業者の生産現場との組み合わせに限られる。 このような化学的再利用プラントを確立するための産業規模のいくつかの試みがこれまでになされたが、際だった成功には至っていない。例えば日本における有望な化学的再利用でさえ、これまでのところ産業破壊には到達していない。これには、第一に、ある１つの現場で必要とされる、一貫して連続的な巨大な量の廃棄物ボトルを調達するのが困難であること、及び、第二に、収集されたボトルの価格および価格の変動が着実に増加してきたという２つの主な理由があるようである。だから、莫大な量のＰＥＴが年間生産（５０，０００キロトン以上）され、同じ量の廃棄物が形成されているにもかかわらず、経済的に実現可能なプロセスは導入されていない。
【０００４】
さらなる問題は、分離が（部分的に）成功しても、より小さな構造単位への分解は依然として困難であることである。 多くの方法またはプロセスは、十分に選択的ではなく、すなわち、２つ以上の基質または同じその基質の２つ以上の位置に対する競合的攻撃において、試薬によって示される差異は比較的小さい。この差異は、典型的には、競合反応の速度定数の比、またはこのような比の十進法の対数によって定量的に表される。さらに、転化率が低すぎる。副生物の観点で多量の廃棄物を生成することなく、反応物（ポリマー）を所望の生成物（モノマーまたはオリゴマー）に効率的に転化することが課題である。 結果として、選択率と転化率との積としてみなされる収率も低すぎる。
【０００５】
触媒、特に溶媒中に遊離した触媒の使用に関する問題は、最初の使用後に触媒を回収することが事実上不可能であることである。 触媒は典型的には非常に高価であるので、少なくとも大部分の触媒を回収し、触媒を２回、好ましくはさらに多数回再利用したい。消耗が数パーセントまたはそれ以下のオーダーの場合には、触媒のわずかな消耗も許容される。これに関して、Ｗａｎｇ（Ｗａｎｇら、「ポリ（エチレンテレフタレート）の解糖のための効果的な触媒としてのＦｅ含有磁性イオン液体」、Cat. Comm. 11（2010）, pp. 763-767およびEur. Pol. J., Pergamon Press Oxford, vol. 45, no. 5、2009年5月1日、pp. 1535-1544）、およびＸｕｅｙｕａｎ  Ｚｈｏｕら（Pure and Applied Chemistry, Vol. 84, No.3, 2012年1月1日、pp. 789-801）は、触媒を用いるＰＥＴの分解について、触媒を再使用せずに中程度の結果を得られることを記述している。 これらの方法で使用されている触媒の量は比較的多く（ＰＥＴの質量に対して１７〜８０質量％の触媒）、結果は決して最適ではない。 
【０００６】
さらに、一般に触媒を担体に結合させることは不利であると考えられている。 とりわけ、選択率および転化率、ならびに利用可能な触媒が危険にさらされる。すなわち、結合されていない触媒と比較して、類似の結果を得るために、典型的により多くの触媒を使用する必要があり、その場合でも選択性および転化率は依然として低い。これに関して、Ｖａｌｋｅｎｂｅｒｇらは、「固体担体上へのイオン液体の固定化」、Green Chemistry, 2002 (4), pp. 88-93において、固体担体、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物に結合したイオン性液体を開示している。Ｌｅｅは、「タスク特異的イオン性液体のための官能化イミダゾリウム塩およびその応用」、Chem. Commun. 2006, pp. 1049-1063において、同様の触媒を記述している。それは二相系に関する。試験された触媒活性の結果は、いくつかの例外を除いて、特に転化率および選択性の点でかなり貧弱であると考えられる。Ｖａｌｋｅｎｂｅｒｇの表３には、担持されていない状態と担持されている状態との間のＦｅ−ＩＬの比較が示されています。アニソールの場合、転化率は９０％から６．５％に（または木炭では約３０％）低下し、ｍ−キシレンでは約３４％から１５％に（または木炭では約１８％）に低下する。したがって、巨視的な担体は、典型的には転化率の観点から、イオン性液体のために考慮されないであろう。 反応条件をさらに最適化することが重要であることが分かっている。換言すれば、この担体上の触媒は、使用されないであろう。
【０００７】
一般に、ほとんどの触媒は、分解のためではなく、分子等の合成のために使用される。 典型的には、触媒、特に触媒錯体、および触媒の機能は、存在する汚染物質に敏感である。換言すれば、それらは比較的に純粋で清潔な条件下でのみ適切に機能する。汚染の結果として、触媒を定期的に交換する必要があり、汚染物質を導入しないように極度の注意が払われます。このことも、分解プロセスのために触媒を導入することが典型的には考慮されない理由である。分解プロセスは、ほとんど本質的に汚染物質を導入するものであるからである。
【０００８】
いくつかの場合には、金属触媒はナノ粒子に直接結合される。そのような触媒は、典型的に合成のために使用されるが、分解のために使用されるものではなく、少なくとも１つの固体反応物との反応のためでは決してない。この点において、合成では、２つ以上の成分の間の反応が実行され、この２つ以上の成分は、溶媒中などで密接に接触していることに留意されたい。合成反応の性質および関連パラメータは、分解反応とは全く異なると考えられる。例えば比較的少量の触媒を使用することができ、最適化された条件下で比較的高い収率を得ることができる。したがって、合成反応の教示が分解反応に適用可能であるとは一般に期待され得ない。
【０００９】
反応は、様々なタイプの反応器で起こり得る。フロー化学（flow chemistry）では、化学反応は、バッチ生産よりもむしろ連続的に流れる流れにおいて行われる。換言すれば、ポンプにより流体が管に移動し、管が互いに接続する部分で、流体が互いに接触する。これらの流体が反応性である場合、反応が起こる。フロー化学は、大量の所与の材料を製造する際の大規模での使用のために確立された技術である。多くの場合、マイクロリアクターが使用される。
【００１０】
様々な特許文献および科学文献に、磁性粒子を含む流体が記載されている。
磁性流体は、外部磁場の存在下で可逆的かつ比較的即座にその性質を変化させる気のきいた材料の部類である。これらの流体は、磁場を適用すると、見かけ粘度の大規模な変化、例えば、１Ｔ付近のオーダーの電磁束密度の変化を示す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Cat. Comm. 11（2010）, pp. 763-767
【非特許文献２】Eur. Pol. J., Pergamon Press Oxford, vol. 45, no. 5、2009年5月1日、pp. 1535-1544
【非特許文献３】Pure and Applied Chemistry, Vol. 84, No.3, 2012年1月1日、pp. 789-801
【非特許文献４】Green Chemistry, 2002 (4), pp. 88-93
【非特許文献５】Pure and Applied Chemistry, Vol. 84, No.3, 2012年1月1日、pp. 789-801
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際出願ＰＣＴ／ＮＬ２０１４／０５０４１８号
【特許文献２】国際公開第２０１４／１４２６６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、機能及び有利な点を損なうことなく、上記の不都合な点の少なくとも１つを克服する、ポリマー材料に典型的に存在するポリマーを分解するための改良された方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
［本発明のまとめ］
本発明は、第一の側面において、請求項１による改良された方法に関し、従来技術に対して、例えば、以下の点で部分的に大幅な改良を示す：例えば、選択性（９３％対５９．２％）、分解され／得られる生成物の単位量当たり用いられる触媒の非常に少ない量（０．２〜１８質量％対１７〜８０質量％［触媒質量／ポリマー質量］）、エネルギーの使用（１時間対４時間：したがって大幅により迅速である）、不純物、例えば、環境物質に対して敏感ではないこと、原材料の組成（すなわち、分解されるポリマーの種類及び添加物の種類）に対して敏感でないこと等。数値で表すと、本発明は、約１００％の転化率、９０％を超える選択性（これに対し従来技術は５９．２％ほどである）、触媒の再使用（５０回より多く、従来技術の分解方法には欠けている）を提供し、廃ポリマーの任意の混合物を許容する（従来技術では知られておらず、従来技術の方法では、典型的に、十分に清浄にされ、十分に分別され、材料の種類／出所が単一であることが必要である）。本方法の触媒錯体は、改良された局所的な作用を示すことに留意されたい。典型的には、１つの側面（パラメータ）における改良によって別の側面（パラメータ）が損なわれるが、本発明の様々な側面における一連の改良は、全体として驚くべきものであることにも留意されたい。
【００１５】
本方法及びこれに用いる触媒錯体の様々な詳細については、本件出願人が出願した国際出願ＰＣＴ／ＮＬ２０１４／０５０４１８号及び国際公開第２０１４／１４２６６１号に見ることができ、その内容は援用により組み込まれる。
【００１６】
本発明の触媒錯体は、以下の３つの区別可能な要素：ナノ粒子；そのナノ粒子に結合した、例えば、共有結合によって結合した架橋部分（bridging moiety）；及び、その架橋部分に（化学的に、例えば、共有結合によって）結合した触媒物質、を含む。架橋部分は、それぞれ、その触媒とナノ粒子の間に専ら存在する。本発明の錯体は、例えば、ナノ粒子を完全に被覆している架橋部分を有する錯体、例えば、コア−シェル粒子とは異なる。
【００１７】
本発明のナノ粒子は、磁性である。したがって、磁性物質を含むナノ粒子が含まれ、同様に、本発明の方法において適用されるような比較的穏やかな磁場中で十分に磁化されることができる粒子が含まれる。磁性ナノ粒子の使用は、それらが、例えば、使用した後で磁力によって回収されうるという利点を有する。適切には、磁性ナノ粒子は、鉄、マンガン、及び／又はコバルトの酸化物を含む。酸化鉄、例えば、それに限定されないがＦｅ３Ｏ４の形態の酸化鉄が好ましい。別の適切な例は、ＣｏＦｅ２Ｏ４である。
【００１８】
触媒錯体が触媒として機能して、それをもって本発明のポリマーをより小さな単位に分解し、それらのより小さな単位、特にそのモノマーの収率が、商業的な理由のために十分に高くなるためには、ナノ粒子が十分に小さくなければならないことが分かった。この点、分解されるべき（廃）ポリマーの商業的価値が比較的小さいこと、すなわち、分解の費用が同様に小さくなければならないことに留意されたい。さらに、本発明の触媒錯体を回収することによって本発明の触媒錯体を再使用することを可能にするために、ナノ粒子は十分大きくなければならないことも分かっている。触媒錯体が、廃棄物又は得られる分解生成物のいずれかとともに除去されることは経済的に好ましくない。適切なナノ粒子は、２〜５００ｎｍの平均直径を有する。酸化鉄を含むナノ粒子を用いることが好ましい。次いで、選択される触媒物質が、本発明のナノ粒子に結合される。
【００１９】
本発明の触媒物質は、少なくとも２つの部分を含む。それが、本発明の利点の少なくともいくつかに寄与していることがわかっている。第一の利点は、正の電荷（カチオン）を有する芳香族部分（aromatic moiety）に関連する。第二の利点は、負の電荷（アニオン）を有する部分（典型的には塩複合体）に関連する。その負と正の電荷は、通常、互いにバランスがとれている。正及び負に帯電した部分が、転化率及び選択性に関してポリマーの分解工程への、特にポリエステル及びポリエーテルを分解することに関して、相乗効果及び向上効果を有することが見出されている。
【００２０】
芳香族部分は、好ましくは、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの窒素原子を有するヘテロ環、例えば、イミダゾールなど、好ましくはブチルメチルルイミダゾリウム（ｂｍｉｍ＋）、エチルイミダゾリウム、又はブチルイミダゾリウム（ｂｉｍ＋）を含む。芳香族部分は、好ましくは、正電荷を安定化する。このヘテロ環は５又は６原子、好ましくは５原子を有することができる。典型的には、芳香族部分は正電荷を帯びている。窒素が存在する場合には、電荷は窒素上にある。
【００２１】
負に帯電した部分（アニオン）は、塩複合体部分、好ましくは、２又は３価のプラスに帯電した金属塩錯体部分、例えば、Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋、Ｃａ２＋、及びＣｕ２＋と、負に帯電した対イオン、例えば、ハロゲン化物、例えば、Ｃｌ−、Ｆ−、及びＢｒ−を有する金属塩錯体部分に関連する。例として、塩は、Ｆｅ３＋を含む塩（例えばハロゲン化物）の錯体の部分、例えばＦｅＣｌ４−である。あるいは、金属塩錯体を含まない対イオン、例えばそれ自体公知であるハロゲン化物を使用することもできる。
【００２２】
本発明の触媒物質及びナノ粒子は、架橋部分によって結合される。当業者でれば、触媒物質、例えば本発明の触媒物質を担体に結合すると、その触媒物質の機能が少なくともある程度損なわれることを予測するであろう。この点、本発明のナノ粒子は、担体ではないと考えられる。驚くべきことに、本発明の架橋部分は、ナノ粒子と組み合わされて、触媒物質自体とほとんど同様に良好に機能する触媒錯体をもたらす。本発明の方法の実施は、転化率、選択性、及び経済的実現可能性の点で考慮すべき上述した必要性を満たし、本発明の方法の実施なしには、転化率、選択性、及び経済的実現可能性の点で効果的な分解が全く得られない。（本発明のナノ粒子に加えて）本発明の架橋部分が、上述した特徴をもたらす。これまでのところ、ポリマーを分解するための経済的に実行可能な方法は全く提供されていないことに留意すべきである。
【００２３】
本発明の触媒錯体の例では、磁性粒子は、２ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍ、より好ましくは４ｎｍ〜５０ｎｍ、例えば、５〜１０ｎｍの平均直径を有する。上で示したように、その粒子は好ましくは大き過ぎず、かつ小さ過ぎない。例えば、触媒錯体の使用及び回収に関しては、５〜１０ｎｍの粒子の少し小さいサイズが最適であることがわかっている。「サイズ」の語は、粒子の平均直径に関連することに注意が必要であり、粒子の実際の直径は、その特性によっていくらか変わりうる。サイズは、個々の粒子ごとに測定される。加えて、凝集体が、例えば溶液中で、形成され得る。これらの凝集体は、典型的には、５０〜２００ｎｍ、例えば８０〜１５０ｎｍの範囲、例えば１００ｎｍのサイズを有する。粒子のサイズ及びその分布は、例えば、光散乱法によって、例えば、Malvern Dynamic light Scattering装置、例えば、NS 500シリーズを使用して測定することができる。典型的には小さい粒子サイズ適用され、同様に大きいサイズにも適用される、より労力のかかる方法では、代表となる電子顕微鏡写真をとり、個々の粒子のサイズをその写真から測定する。平均については、数平均質量を採用することができる。近似では、平均は、最も数の多い粒子のサイズ、又はメジアン径とすることができる。
【００２４】
本発明の触媒錯体の例では、架橋部分は、５×１０−６〜０．１、好ましくは１×１０−５〜０．０１、さらに好ましくは２×１０−５〜１０−３、例えば、４×１０−５〜１０−４の量（架橋部分のモル数／磁性粒子のグラム数）で備えられている。各架橋部分に結合しているのは、典型的には、触媒部分であり、典型的には化学共有結合によって結合している。例えば収率、エネルギー消費等に関連して可能な比較的大きな量を有することが好ましい一方、触媒及びその費用に関連しては、いくらかより少ない量を利用し得る。特に、磁性ナノ粒子は触媒錯体の比較的安価な部分と考えられるからである。驚くべきことに、本発明の方法は、従来の方法と比較して、非常に少ない量の触媒錯体を用いて行うことができる。
【００２５】
本発明の方法では、固体ポリマーを適切な溶媒中に準備する。したがって、本方法は、回収可能な触媒錯体の添加により補助される固体−液体分解法と考えることができる。解糖（glycolysis）には、溶媒は、好ましくは、モノ−又はジ−アルコール、例えば、アルカノール又はアルカンジオール等、例えばメタンジオール、エタンジオール、及びプロパンジオール等である。したがって、溶媒は、反応剤としても機能する。発明者らは、本発明の触媒錯体の回収の点では、全ての溶媒が適切であるわけではないことを見出した。そのような場合には、回収工程で第二の溶媒、例えば、洗浄剤として機能する溶媒を供給し、次いで、触媒錯体を、電磁場を用いて回収することができる。
【００２６】
本方法は、バッチ式、連続式、半連続式、及びそれらの組み合わせで実施することができる。１つの有利な実施態様では、本方法は、前処理を含む第一の段階と、分解反応を完全又は部分的に完了させるための第二の段階とを含む。
【００２７】
第一の段階は、好ましくは、凝集を生じさせることなく、反応器内の任意の成分、すなわちポリマー、溶媒、及び触媒錯体への熱移動を最大にするように実施される。前記成分は、高温で分散体を構成するように混合されるべきである。好ましくは、回転混合機などの混合手段、好ましくは混合羽根を備えた混合手段を備えた反応器が使用される。適切には、第一の段階の反応器は、比較的短い滞留時間、例えば５分未満、好ましくは最高で２分までの滞留時間を有するように具体化される。
【００２８】
１つの実施形態では、熱は、蒸気、好ましくは過熱蒸気によって混合物に供給される。 蒸気は、反応槽を加熱するために、反応槽の周りのチャネルに導かれてもよい。代わりに、または追加的に、蒸気は、反応器を通して、かつ／あるいは、反応器内部の内管を通して導かれてもよい。反応器は、１００℃以上、好ましくは溶媒が液体のままであるかまたは沸騰するであろう温度および圧力で加熱されるべきであるので、蒸気の液化は起こらず、あるいは限られた程度でしか起こらない。その結果、蒸気は分散液から分離され、分散液は著しく希釈されない。
【００２９】
第二の段階は、好ましくは、触媒錯体とポリマーと溶媒との間の適切な接触を可能にするように、１つ以上のプラグフロー反応器内で実施される。１つの好ましい実施例では、プラグフロー反応器は、平行に配置された複数の管状反応器要素を含む。平行に配置された反応器要素の数は、例えば１０〜１００、好ましくは２０〜５０の範囲内である。この実施に際して、この管状反応器要素の壁は、加熱（又は冷却）手段、すなわち所望の温度を維持するために使用することができる。さらに、管形状は、反応器内の圧力降下を制御するために有益であり、それによって滞留時間を制御するために有益であると考えられる。さらに、複数の管状反応器要素への加熱された分散液の細分化は、流れが均一であることを確実にすると考えられる。
【００３０】
更なる態様によれば、本発明は、第一の段階及び第二の段階を有する反応器システムであって、第二の段階が、複数の管状反応器要素によるプラグフロー反応のために構成された反応器システムに関する。請求項２１に記載のこの反応器システムは、上記及び下記のような触媒錯体に最も適しているが、磁性ナノ粒子以外の他のナノ粒子との触媒錯体などの関連触媒錯体に使用することもできる。本発明はさらに、ポリエステルなどのポリマーの分解のための本発明の反応器システムの使用に関する。
【００３１】
本発明の方法は、未使用のポリマー（例えばＰＥＴ等）から様々な他の回収された資源までの選択性の低い供給原料を有する。また、相対的に低エネルギーのプロセスを提供する。結果として、本発明の分解生成物から製造されるポリマーは、例えば最高で２５％までのＰＥＴの場合におけるように、「グリーン」に製造されたものと言える。
【００３２】
本方法は、溶媒、分解されることとなるポリマー、および触媒錯体を含む分散液を含むと考えることができる。一般に、（時間）安定な分散物を得ることは困難であることに留意されたい。この点で、本方法は、担体上の触媒との反応、すなわちその触媒が、ポリマーの分解に適していない二相系に効果的に関わる反応から区別される。
【００３３】
本方法の温度および圧力は調節することができる。典型的には、いくらか高い温度が反応速度の点で好ましく、エネルギー消費の点でより低い温度が好ましい。同様に、より高い圧力が幾分好ましく、設備の複雑さの観点から、より低い圧力が好ましく、約１００ｋＰａの圧力が好ましい。本発明の方法の利点は、収率を損なうことなく、比較的低い温度を使用することができることである。比較的穏やかな温度および圧力条件を使用して、本発明の分解を比較的短時間で行うことができるという利点もある。これは、例えば、相対的に高い生産性、比較的小さい設備、および材料およびエネルギーのより少ない消費を可能にする。
【００３４】
本方法のさらなる利点は、混合ポリマーが供給されることに対して（例えば収率の点で）比較的敏感ではないことである。混合ポリマーは、２種以上の異なる種類のポリマーの組合せ、例えば、異なるポリエステル類、例えば、ＰＥＴ、ポリエチレンフラノエート（ＰＥＦ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ），及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等であっても、異なる特性、例えば、色、厚み、由来、及びこれらの組合せを有する１つの種類のポリマーの組合せであってもよい。本方法はまた、ポリマー組成物内に存在する添加物、例えば、顔料、フィラー及びフィルター類などの混入物に対して比較的敏感でなく、それらは分解工程の間に分離される。本発明者は、それらの添加物は触媒錯体に付着すると理解している。特に、架橋部分及び触媒物質が一緒にナノ粒子に付着することは、疎水性の着色剤の吸着を可能にすると思われる。分解工程の後で、触媒錯体を再生することができ、その際に添加物が洗浄によって除去される。予備研究において、ポリエステルボトルのいくつかのバッチの分解処理を、洗浄工程を必要とすることなく実施することができることを見出した。ポリエステル、例えばＰＥＴと、さらなる材料、例えば、ポリオレフィン（例えばＰＥ）、シリコーン材料、ポリアミド類等とを含む混合材料を処理することもできる。したがって、本方法は、例えばプラントなどの相対的に準最適な条件下での使用に耐えると考えられる。
【００３５】
従来技術の方法と比較して、本方法の特徴は、触媒錯体を回収することである。本発明の触媒錯体を、本発明の方法に用いることが好ましい。
【００３６】
それにより、本発明は、上述した課題の少なくとも１つに対する解決法を提供する。本発明の１つの側面に関する本発明の様々な例及び態様は、別の側面にも適用可能である。
【００３７】
本発明の利点を、詳細な説明を通して詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
［本発明の詳細な説明］
本発明は、第一の側面では、請求項１に係る方法に関する。
【００３９】
本発明において、用語「ポリマー」は、典型的には、ポリマー材料またはポリマー製品に関する。本方法では、加工前のポリマー製品は、１０−７〜５０ｃｍ３、好ましくは５×１０−６〜５ｃｍ３、より好ましくは５×１０−５〜０．５ｃｍ３、より好ましくは５×１０  −４〜０．０５ｃｍ３の平均体積を有する。したがって、供給するポリマー製品のサイズを低下させる追加の処理工程、例えば、ＰＥＴボトルを細断し、粉砕する工程を必要とする場合がある。大き過ぎるポリマー製品部分を防止する簡単な方法は、必要とされるメッシュサイズを有する適切なふるいまたは一連のふるいを用いることである。 ポリマーをペレット化または粒状化するには多少費用がかかるかもしれない。この点、いくらか大きいペレット又は粒状物が好ましい。あるいは、相対的に小さい表面／質量比を有する異なるものにすることもできる。 例えば、収率及びプラントの規模の点で、より小さいペレットまたは顆粒が好ましい。しかし、環境および健康問題の観点から、ペレットまたは顆粒は、好ましくは小さすぎないことが好ましい。ポリマーボトルをそのまま供給してもよく、場合によりある程度細断してもよいことに留意されたい。
【００４０】
ポリマー濃度は、１〜４０質量％、好ましくは２〜３０質量％、より好ましくは５〜２５質量％、例えば１０〜２０質量％等である。触媒の使用の点から、幾分高い濃度が好ましい。分解の点では、幾分低い濃度が好ましい。ポリマーは、典型的には、固体形態で準備される。 好ましくは、ポリマーを含むプラスチックは、より小さい断片に断片化される。本発明の方法および触媒錯体は、種子繊維、葉繊維、靭皮繊維、表皮繊維、果実繊維及び茎繊維などの天然繊維、例えば、綿、カポック、サイザル、アガベ、ヘンプ、ラミー、ラタン、ブドウ、ジュート、ケナフ、木材、紙、羊毛、リンネル、竹および草などの繊維をより小さな部分に分解及び／又は再利用する方法にも適していることが判明した。
【００４１】
分解が実施される反応器内のポリマーの平均滞留時間は、３０秒〜３時間、好ましくは６０秒〜２時間、より好ましくは２分〜１時間、例えば５分〜３０分である。可能な時間の下限は、特に従来技術の方法と比較して、相対的に短いと考えられる。例えば、反応器のサイズおよび周囲条件次第で、より長いまたはより短い時間を採用することができる。例えば、１５０℃〜３５０℃の温度での高圧（５００〜３０００ｋＰａ）のプロセスは、分解時間が非常に短く、数分のオーダーになる。このことは、本発明の方法およびそこで使用される触媒錯体が、幅広い設計自由度を備えていることを示している。
【００４２】
反応器は、（半}連続式の反応器、例えば、連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）；管状反応器、例えば、ループ反応器、プラグフロー反応器、振動流反応器、Ｎ−ユニットループ反応器システム；及びバッチ式反応器；並びにこれらの組み合わせから選択される。
【００４３】
本発明の方法の１つの例では、ポリマーの分解工程が、少なくとも２段階で行われ、第一の段階で、ポリマーが、例えばバッチ式又は（半）連続式で、前処理され、第二の段階で、例えば管状反応器システムで、分解が完了する。前処理の例は、ＰＥＴのＥＧ溶液への均質化である。２つの段階で反応を実施することにより、より高い収率、より厳しくない反応条件、場合による目詰まり防止などの利点が得られる。本発明の文脈において、用語「段階」は、プロセス工程、反応器、時期、およびこれらの組み合わせを指し得る。
【００４４】
本発明の方法の１つの例では、第二の分解段階におけるポリマーの平均滞留時間は、１０秒〜６０分、好ましくは３０秒〜３０分であり、比較的短い。
【００４５】
本発明の方法の１つの例では、分解工程におけるポリマーの平均体積滞留時間（反応器の体積／流速）は、１０秒〜６０分、好ましくは３０秒〜３０分である。
【００４６】
本発明の方法の１つの例では、触媒錯体が、第一の供給流として供給され、ポリマーが、第二の供給流として供給されるか、あるいは、前記触媒錯体及び前記ポリマーが１つの供給流として供給される。これにより、例えば触媒の量の調節において、高い柔軟性がもたらされる。
【００４７】
本発明の方法の１つの例では、分解は、５０℃〜５００℃、好ましくは９０℃〜３５０℃、より好ましくは１５０℃〜２５０℃、さらにより好ましくは１７０℃〜２００℃の温度、例えば１８０℃〜１９５℃、例えば１８５℃及び１９０℃で実施される。好ましい範囲は、とりわけ３００℃を超える温度で行われる従来技術の方法と比較して、相対的に穏やかな温度範囲であると考えられる。さらに、適用される温度が比較的温和であるため、隣接するプラントの廃エネルギーを本方法に使用することができる。 本発明の触媒触媒は、上述した温度などの上述下条件下で十分に安定であることが分かっていることに留意されたい。本発明の錯体は、本発明の条件では揮発しない。
【００４８】
本発明の方法の１つの例では、触媒錯体の量は、供給されるポリマーの総質量に対して０．１〜３５質量％、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％、さらにより好ましくは２〜７質量％であり、例えば、ＡＢＣ：ＰＥＴが１：１５、あるいはＡＢＣ：ＰＥＴ：ＥＧ（エチレングリコール）が１：１５：４５である（質量対質量）。触媒の量がより多い場合にはより短い反応時間が得られたのに対し、より少ない量にはより長い反応時間が得られた。 さらなる境界条件に応じて、触媒の量を変えることができる。さらなる周囲条件次第で、触媒の量を変化させることができる。ここで、触媒の量は、触媒物質及び架橋部分、すなわちナノ粒子を含まない量である。
【００４９】
本発明の捕獲錯体は、例えば、１：５〜１：５００、例えば１：１０〜１：１５の範囲の錯体：ＰＥＴの比（質量対質量）で使用され得る。加えて、例えばエチレングリコール：ＰＥＴの量は、１：２〜１：２０、例えば１：３〜１：５で変わりうる。廃ポリマーは、１つの種類のポリマー、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＦ、ＰＡ等であっても、それらの混合物であってもよい。廃ポリマーは、典型的には、５０〜９９．９質量％の特定のポリマー、例えば、ＰＥＴを含み、残りは不純物、他のポリマー、他の化合物などである。
【００５０】
本発明の方法の１つの例では、圧力は９０ｋＰａ〜１０，０００ｋＰａ、好ましくは１００ｋＰａ〜８，０００ｋＰａ、より好ましくは２００ｋＰａ〜２，０００ｋＰａである。実施例における穏やかな圧力は、比較的高圧、例えば１０００ｋＰａで、しばしば高温との組み合わせで実施される必要があるいくつかの従来技術の方法よりも有利である。  ある。
【００５１】
温度及び圧力の組合せの選択において、［１８０℃、６０ｋＰａ］〜［４５０℃、８．２００ｋＰａ］の［Ｔ、Ｐ］の範囲が、好ましくは［２５０℃、４２０ｋＰａ］〜［４００℃、４，９６０ｋＰａ］、例えば［２８０℃、７９０ｋＰａ］〜［３５０℃、２，５６０ｋＰａ］の範囲の［Ｔ、Ｐ］の範囲が選択される。組み合わせについて、分解時間は、［１８０℃、６０ｋＰａ］で１．５時間〜［４５０℃、８，２５０ｋＰａ］で約２０秒であることが分かる。安全上の理由から、分解は、溶媒に応じて、３５０℃未満の温度及び６，０００ｋＰａ未満の圧力で行うのが最もよい。
【００５２】
本発明の方法の１つの例では、電磁場勾配を用いて、好ましくは０．１〜５Ｔ、好ましくは０．３〜２Ｔ、より好ましくは０．５〜１．５Ｔ、例えば、０．８〜１．３Ｔ、例えば１Ｔの磁場中で、磁性粒子に結合した触媒を回収する工程をさらに含む。同様に、代替的な分離技術、例えば、ろ過、濃縮等を用いることができる。すなわち、本発明の触媒錯体を回収するためには、比較的小さな磁場で十分であることがわかっている。例えば反応器の設計を考慮すると、この点は有利である。１つの例では、本発明の錯体を本発明の溶媒から分離するために、水が供給される。本発明の錯体を水相から取り出すことは、本発明の溶媒相から取り出すよりもずっと容易であることが判明している。本発明の錯体などの適切な触媒錯体を用いることによって、触媒（錯体）を回収することができる。典型的には９５％の触媒錯体、しばしば９８〜９９％もの触媒錯体を回収することができることが分かっている。結果として、本発明の触媒錯体は、２０〜１００回再使用することができ、それによって、例えば、費用を削減することができる。回収した触媒錯体は、新しい（未使用の）錯体と比べて同様に良好に機能することが分かっている。
【００５３】
本発明の方法の１つの例では、触媒錯体を再使用する工程をさらに含む。 回収後、本発明の錯体は、本発明の分解プロセスに再使用することができ、あるいは、取り出して、後で使用するために貯蔵することができる。
【００５４】
本発明の方法の１つの例では、溶媒から添加剤を除去する工程をさらに含み、添加剤は、ポリマーの製造時にポリマーに添加されたものであり、例えば、着色剤、充填剤、酸化防止剤などである。 添加剤は、例えば、水を加え磁場を印加した後に除去することができ、この場合、添加剤は、本発明の触媒、オリゴマー（典型的には４〜１２個のモノマーを有するもの）、トリマー及びダイマーが存在し得る相から効果的に分離される。原則として、これらの添加剤はこの段階では再使用されないが、分解生成物は再使用され、おそらく新規なポリマーに形成されるため有利である。
【００５５】
加えて、ポリマーから遊離された添加剤は、とりわけ分解の完了後に典型的に行われるさらなる方法工程において、カーボンブラックなどの他の化合物によって捕捉され得る。
【００５６】
本発明の方法の１つの例では、一工程で、あるいは複数の工程の組み合わせで、化学的及び／又は物理的な分離などによって、好ましくは添加剤及び夾雑物を含まないトリマー、ダイマー、及び／又はモノマーを取り出す工程をさらに含む。取り出し工程の第１の段階では、例えば水を加えてもよい。モノマー及び溶媒は水に溶解するが、触媒錯体、添加剤、オリゴマー、トリマーおよびダイマーは、とりわけ外部磁場の影響下で別個の相を形成する。触媒錯体、添加剤、オリゴマー、トリマー、及びダイマーは、ポリマーが分解される第１の反応工程に再導入することができる。モノマーを回収する第２の工程では、水を供給し、次いで「結晶化させる」ことによって、モノマーを回収することができる。このように、分解生成物は再利用可能であり、実際に、これらの生成物をさらに精製する必要はない。
【００５７】
本発明の方法の１つの例では、ポリマーは、廃ポリマーの混合物であり、この混合物は、場合により少なくとも１種の着色ポリマーを含んでいる。本発明の方法は、廃ポリマー、さらにはポリマーの混合物、例えば、異なる特性、例えば異なる色を有するポリマー混合物でさえ取り扱うことができる。その分解の収率は、著しい影響を受けないことが判明している。従来技術の方法では、せいぜい比較的純粋な廃ポリマーを取り扱うことができるのみであり、その場合でさえ結果は思わしくない。
【００５８】
さらなる工程において、活性化合物、例えばカーボンブラックなどを添加して、残存する添加剤を捕捉して除去することができる。
【００５９】
本方法の１つの例では、溶媒、触媒錯体、及びポリマーなどの成分は、１相系を形成する。このことは、とりわけ得られる収率の点で有利であることが分かっている。また、反応器設計の点でも有利である。
【００６０】
本発明の方法の１つの例では、ポリマーは、天然ポリマー、生物由来のポリマー、生分解性ポリマー、化石燃料から（直接的又は間接的に）形成されたポリマー、及びそれらの組み合わせから選択することができる。１つの例では、ポリマーは、ポリエステル、ポリエーテル、例えば、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）、ポリエチレンオキシド（ＰＯＥ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリテトラヒドロフラン（ＰＴＨＦ）、及びポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）、ポリペプチド、ポリアミド、ポリアミン、重縮合物、好ましくは、ポリエステル、例えば、ポリ（カルボン酸エステル）、ここでポリ（カルボン酸エステル）は、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンフラノエート（ＰＥＦ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−ｃｏ−３−ヒドロキシバレレート）（ＰＨＢＶ）、及び４−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸との重縮合物（ＶＥＣＴＲＡＮ）のうち少なくとも１つである。言い換えれば、多種多様なポリマーが、本発明の方法によって分解されうる。いくらかの調節が、例えば、用いる触媒、適用される温度、用いる溶媒などに関して、必要になりうる。本発明の方法は、ポリエステル及びポリエーテルの分解に最も適している。
【００６１】
本発明の方法の１つの例では、溶媒は反応剤であり、この反応剤は、分解されるポリマーと反応可能であり、好ましくはそのモノマーとモノ−又はジ−エステルを形成可能であり、例えば、アルカノール又はアルカンジオール等、好ましくはメタンジオール、エタンジオール、及びプロパンジオール；水；並びにアミノ含有反応剤である。反応器の設計及び反応の複雑性の点から、このような反応剤であることは有利である。さらに、得られる生成物は、例えばＰＥＴの分解の場合、ＰＥＴの製造のための供給原料として直接使用される。
【００６２】
本発明の方法の１つの例では、負に帯電した分子（アニオン）の量を、例えば、塩の添加、好ましくはＦｅ３＋を含有する塩、例えばハロゲン化物（例えばＦｅＣｌ４−）の添加によって調節する工程をさらに含む。驚くべきことに、本発明の方法の収率及び触媒錯体の機能性が、用いる部分的に負に帯電した分子の量を調節することによって高いレベルに維持され得る。これにより、工程が実施に比較的簡易なものとなり、その費用が最小化されると考えられる。
【００６３】
本発明の方法の１つの例では、溶媒にオリゴマー、好ましくは本方法によって製造されたオリゴマーを供給する工程をさらに含む。こうして、オリゴマーが、その後の工程で、ダイマー及びモノマーにさらに分解され得る。このその後の工程は、最初の工程と同じ場所、例えば同じ反応器で実施され得る。
【００６４】
本発明の方法の１つの例では、磁性粒子は、強磁性粒子、反強磁性粒子、フェリ磁性粒子、合成磁性粒子、パラ磁性粒子、超常磁性粒子の少なくとも１種、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｓｍの少なくとも１つを含む粒子など、例えば、酸化鉄等、例えばフェライト等、例えばマグネタイト、ヘマタイト、マグヘマイト等である。分解の収率の点で、マグネタイト及びマグへマイトが好ましい磁性粒子である。費用の点では、本発明の触媒錯体が十分にあるいは大幅に回収される場合でさえ、相対的に安価な粒子、例えばＦｅを含む粒子等が好ましい。
【００６５】
本発明の方法の１つの例では、架橋部分は、少なくとも１種の弱有機酸、例えば、カルボン酸、例えばＣ１〜Ｃ１８カルボン酸等、シリル含有基、例えばシリルエーテル等、例えばトリエトキシシリルプロピル等、及びシラノールである。弱有機酸については、Ｋａは、典型的には、１．８×１０−１６と５５．５のあいだで変わりうる。悲観的な予想にもかかわらず、これらの架橋基は、触媒物質の許容できない性能の低下をもたらさないことが判明した。より詳細には、架橋部分は、ナノ粒子に結合する官能基と、触媒物質への連結基とを含む。官能基は、上述により特定した基の１つであり、例えば、カルボン酸又はケイ酸（すなわちシラノール）基である。連結基は、例えば、アルキレン鎖であり、このアルキレン鎖は、典型的にはＣ２〜Ｃ１０であり、例えばプロピレンである。
【００６６】
架橋部分は、好ましくは、反応剤の形態の触媒物質と結合されることが好ましく、ここで、連結基が、触媒物質との化学反応に活性であるように設計されているが、その官能基は保護されていてよい。例えば、連結基の適切な官能化は、置換アルキルハライドとして組み入れられる。適切な官能基の保護は、エステル又はアルコキシシランの形態であってよい。こうして、反応剤は、例えば置換アルキルハライド、例えばトリアルコキシシランで置換されたアルキルハライド等の形態で組み込まれ、そのアルコキシは、メトキシ又はエトキシであることが好ましく、そのアルキルは、適切にはＣ１〜Ｃ６アルキルであり、例えばプロピル又はブチルである。この反応において、アルキル基は、ヘテロ環部分の窒素原子に結合し、正に帯電させる。ハロゲン化物は、負に帯電した対イオンを形成する。供給される。その後、負に帯電したハロゲン化物は、ルイス酸を添加して金属塩錯体を形成させることによって補強され得る。１つの例は、クロライドからＦｅＣｌ４−への変換である。
【００６７】
適切な反応剤の例には、３−プロピルクロライドトリアルコキシシラン、３−プロピルブロマイド−トリアルコキシシラン、２−プロピルクロライド−トリアルコキシシラン、２−プロピルブロマイド−トリアルコキシシランが含まれる。アルコキシ基は、好ましくはエトキシであるが、メトキシ又はプロポキシは除外されない。トリアルコキシシランを使用することが好ましいが、ジアルキルジアルコキシシラン及びトリアルキルモノアルコキシシランは除外されない。
【００６８】
本発明の方法の１つの例では、芳香族部分は少なくとも１つの尾部を有する。この尾部は尾のような部分である。この少なくとも１つの尾部は、好ましくはＣ１〜Ｃ６、例えばＣ２〜Ｃ４の長さを有し、この少なくとも１つの尾部は、少なくとも１つの窒素原子に結合している。最適な分解のためには、その尾部が幾分長い場合に、幾分高い収率が得られることが判明している。供給する触媒錯体の質量の点では、幾分より短い尾部が好ましいことが判明している。
【００６９】
本発明の方法の１つの例では、磁性ナノ粒子は、（粒子１つ当たり）少なくとも１つの架橋部分（Ｂ）及び触媒物質（Ｃ）、好ましくは２〜１０４個の架橋部分及び触媒物質（粒子１つあたりのＢＣ）、より好ましくは１０〜１０３個の架橋部分及び触媒物質（粒子１つあたりのＢＣ）を含む。原理的には、例えば収率の点から、可能な限り多くの触媒物質を備えることができる。しかし、触媒物質の量及びそれらの官能化は、例えば分解効率の点から、達成可能である量よりも幾分少ない。また、より大きな粒子を選択する場合には、幾分より多くの触媒物質が存在し得る。
【００７０】
本発明の方法の１つの例では、架橋部分及びそれに結合した触媒の量は、触媒錯体の総質量に対して０．０３〜９９質量％、好ましくは０．１〜７５質量％、より好ましくは０．２〜２５、なおさらに好ましくは０．３〜１０質量％である。上と同様に、０．５〜５質量％、例えば０．６〜３質量％等の比較的少ない量の触媒物質が、適用温度などのさらなる周囲条件の範囲内で最適であることが判明している。触媒及び／又は架橋部分の量は、ＴＧＡによって測定することができる。本発明の触媒及び架橋部分は、単一（モノ）の層を形成することができ、あるいは、その一部が、ナノ粒子を完全に被覆していなくてもよいことに注意されたい。本発明の方法において本発明の触媒錯体を適用する前に、本発明の触媒及び架橋部分は洗浄されてもよい。上記の質量％は、触媒錯体の総質量に対するものである。
【００７１】
本発明の方法の１つの例では、ポリマー及び溶媒、並びに触媒錯体は、周囲温度である１５〜３０℃の温度で供給される。その後、第一の段階の１つの例では、例えば上述したとおり、温度を１７０〜２００℃に高める。熱は、高圧蒸気によって提供することができる。第一の段階は、バッチ式又は（半）連続式であってよい。２つの段階を用いる場合、第二の段階では、温度を１７０〜２００℃に維持する。熱は、高圧蒸気によって提供し得る。第二の段階は、バッチ式又は（半）連続式であってよく、例えばプラグフロー式反応器内であってよい。第一の段階を用いる場合、第二の段階を、第一の反応器内で実施する。別の例では、ポリマー及び溶媒を、１７０〜２００℃に１〜８時間加熱する。その後、本発明の触媒錯体を、可能なわずかにより低い温度である１５０〜２００℃で添加し、解重合を１〜３０分の間実施する。反応が完了した後、混合物を５０〜７５℃に冷却する。放出された熱を捕集し、本プロセスで再利用する。この温度で、分離が起こる。この混合物に、加熱した水を供給する。１つの実施態様では、本発明の錯体を混合物から分離する、磁気的分離を適用する。ろ過、及び濃縮等の他の分離技術を使用することもできる。その後、混合物を、０〜１５℃にさらに冷却する。この温度で、結晶化が起こる。放出された熱を捕集し、本プロセスで再利用する。その後、オリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーを結晶化させ、その後、場合により、得られた結晶を、例えば４０〜７５℃の温度で乾燥させる。熱は、典型的には捕集した熱を再利用により供給する。別法では、結晶を掘削機（excavator）の中で乾燥させることができる。こうして、反応生成物が、比較的純粋な形態で得られ、典型的には主要な反応生成物は、ビス（２−ヒドロキシエチルテレフタレート（ＢＨＥＴ）である（＞９０％）。
【００７２】
本発明の方法の１つの例では、ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又は（ＰＥＦ）であり、溶媒は、エタンジオールであり、触媒は、ブチルメチルルイミダゾリウム（ｂｍｉｍ＋）、エチルイミダゾィウｍ（ｅｉｍ＋）、又はブチルイミダゾリウム（ｂｉｍ＋）と、ＦｅＣｌ４−とを含み、架橋部分は、（プロピルトリシラノールを形成する）トリエトキシシリルプロピルクロライドから誘導され、ナノ粒子は、マグネタイト又はマグヘマイトである。ナノ粒子は、好ましくは５〜１０ｎｍのサイズを有する。架橋部分は、好ましくは１０−４〜１０−２モルの架橋部分／１ｇのナノ粒子、例えば２×１０−４〜１０−３モルの架橋部分／１ｇのナノ粒子の量で存在する。所与の量（モル）の架橋部分が所与の量の（グラム）に結合すれば、実質的に全ての架橋部分がナノ粒子に結合し、本発明の方法の間に結合したままであると考えられる。このことは、とりわけ、年間数十万トンという豊富な量の廃ＰＥＴが入手可能であることからで好ましい。
【００７３】
本発明を、添付した図面及び例によってさらに詳細に説明するが、それらは例であり、本来説明のためのものであって、本発明の範囲を限定していない。当業者には、自明あるいはそうでない多くの変形が考えられ、それは特許請求の範囲によって規定される保護の範囲内に入ることができることが明らかであろう。
【００７４】
図面のまとめ
図１ａ〜ｅは、化学反応と触媒錯体を示している。
図２は、ＢＨＥＴの選択率を示している。
図３は、第一の反応器（バッチ式）の設備を示している。
図４は、第二の反応器（フロー式）の設備を示している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１ａ】図１ａは化学反応を示している。そこではポリ（エチレンテレフタレート）が、（ｂｒｉｍ）ＦｅＣｌ４を用いて１，２−エタンジオールに分解される。同様の結果が、ｂｉｍ及びｅｉｍを用いて得られている。結果として、ビス（２−ヒドロキシエチル）エステル（ＢＨＥＴ）が形成される。さらに、ＢＨＥＴは、ダイマー及びオリゴマーへと転化されうることが示されている。
【図１ｂ】図１ｂは本発明の触媒錯体の模式図を示している。そこでは、Ａはナノ粒子、例えばマグヘマイトを表し、Ｂはそのナノ粒子に直接結合した架橋部分、例えばトリシラノールプロピルを表し、Ｃはその架橋部分に直接結合した触媒物質を表し、Ｃ１は正電荷の触媒部分、例えばｂｉｍであり、かつＣ２は負電荷の触媒部分、例えばＣｌ−である。それが存在する場合には（したがって図示していない）尾部がナノ粒子から離れて延びる。
【図１ｃ】図１ｃは、そのナノ粒子に結合した多くの架橋部分及び触媒物質によって取り囲まれている、ナノ粒子Ａを示している。
【図１ｄ】図１ｄは１つの好ましい態様にしたがって本発明の捕獲錯体を形成させるための反応式（の前半）を示している。最初の工程で、３−クロロプロピルトリエトキシシランを、１−ブチルイミダゾールと加熱下で夜通し反応させて、ＢＣサブ錯体を形成させる。ここではブチルが尾部と称される。温度は３２０〜４７０Ｋであり、その温度に応じて、反応時間は３０分〜一晩である。この反応は、ほとんど１００％のＢＣサブ錯体を生じさせる。得られたこの中間体は、正に帯電したＮ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］−ブチルイミダゾリウムと、負に帯電したクロライドとの組合せである。その後、ルイス酸、例えばＦｅＣｌ３を添加することができる。しかし、ＦｅＣｌ３の添加は必須ではない。
【図１ｅ】図１ｅは１つの好ましい態様にしたがって本発明の捕獲錯体を形成させるための反応式（の後半）を示している。図１ｄに続く第二の工程で、図１ｄの反応の生成物のエトキシ基をヒドロキシル基に変換して、シラノール基にする。第三の工程は、例えば水、エタノール、又は水性エタノール中で実施され、シラノールをナノ粒子表面と、好ましくは酸の存在下で反応させる。得られた捕獲錯体はその後、ポリマー分解のための望ましい溶媒、例えばグリコール中に（再）分散することができる。
【図２】図２は、着色されたＰＥＴの、マグヘマイトトリシラノールｂｉｍ錯体及びＣｌ−アニオンを用いた解重合から得られたＢＨＥＴの選択率（垂直軸）を、反応時間及びジアルコール（１，２−エタンジオール）（水平軸）の関数として示している。
【図３】図３は、１日当たり約３０トンのＢＨＥＴを製造するための、バッチ式反応器の設備を示している。
【図４】図４は、１日当たり約３０トンのＢＨＥＴを製造するための、管状反応器の設備を示している。
【００７６】
架橋部分が、その末端に酸素含有部分、例えばエーテル、アルコール、及びカルボン酸部分を典型的に有することに留意されたい。典型的には、これらの酸素含有基、例えばアルコールの形態の基は、水の遊離を伴って本発明のナノ粒子上にグラフト化される。架橋部分の別の末端には、典型的には、ハロゲン化物を担うための少なくとも１つの炭素が存在する。
【００７７】
図２は、着色されたＰＥＴの、マグヘマイトトリシラノールｂｉｍ錯体及びＣｌ−アニオンを用いた解重合から得られたＢＨＥＴの選択率（垂直軸）を、反応時間及びジアルコール（１，２−エタンジオール）（水平軸）の関数として示している。準備したＰＥＴを、約２×２ｃｍ２の断片に切る。別の例では、約０．３×０．３ｃｍ２の断片に切り、さらなる例では、平均直径５０μｍという小さな粒子に切る。断片の大きさは、結果に特に影響を与えないことが判明した。反応温度は、約１９７℃である。結果は、反応時間及びジアルコールの量を変化させて得た。実施した全ての分解反応について、得られた相当するＰＥＴ転化速度はほぼ１００％であり（典型的には、９９〜９９．９９％、ＰＥＴ断片は溶媒中にもはや全く観察されない）、これは非常に高いと考えられる。選択率（９０％超、これまでの最も高い選択率は９３超）も、非常に高いと考えられる。この結果、収率も、９０％超であり、最高で９３％までである。さらに収率は、比較的短い時間枠で得られている。選択率は、ポリマーの総質量に対して２質量％の触媒（架橋部分及び触媒を含む）を用いて得られている。したがって、わずかな量の触媒で既に十分である。
【００７８】
したがって、触媒錯体の試料が選択率、転化率、及び収率を低下させるという悲観的な予想にもかかわらず、本発明の方法（及びそこで使用される触媒錯体）は、例えばこれらの点において、（触媒自体を用いる）従来技術よりも大幅に優れた結果をもたらす。損失（ロス）は、約２０〜４０％（従来技術）から７％未満に低下した。
【００７９】
図３は、１日当たり約３０トンのＢＨＥＴを製造するための、バッチ式反応器の設備を示している。同様の設備が、（半）連続式バッチ反応器のために存在する。この設備では、１つの例では、溶媒：ポリマー（例えば、エチレングリコール：ＰＥＴ）の質量比は１０：１である。別の例では、この比は５：１であり、さらなる例では３：１である。１分の滞留時間のための反応器の大きさは約０．２５ｍ３であり、３０分のためには約７ｍ３である。したがって、比較的小さい反応器及び幾分大きな反応器を使用することができる。両方の反応器を、以下の施工条件を有する円筒容器とみなす：
ｄ１：ｈ１＝０．５（直径対高さ）
ｄ２：ｄ１＝０．３５（ミキサーの直径対直径）
ｈ２：ｄ１＝０．２５（ミキサー下の高さ対ミキサーの直径）
ｈ３：ｄ２＝０．２（ミキサーの高さ対ミキサーの直径）
Ｗ＝ｄ２／５（ミキサーブレードの幅対ミキサーの直径）。
【００８０】
これらの施工条件に基づいて、反応器の設計のための以下の結果を得た。
【表１】
2018502977.tif 000002
【００８１】
図４は、１日当たり約３０トンのＢＨＥＴを製造するための、管状反応器の設備を示している。これらの施工については、１つの例では、炭素鋼が使用される。反応器の最大圧力損失は、５０Ｐａ／ｍである。最初の設計では、８ｃｍの管の直径を選択した。この反応器の１分の滞留時間の長さは、約２０ｍであり、３０分の滞留時間の長さは約６００ｍである。最低圧力損失は、１０Ｐａ／ｍである。第二の設計では、２５ｃｍの管の直径を選択した。この反応器の１分の滞留時間の長さは、約２ｍであり、３０分の滞留時間の長さは約６０ｍである。最低圧力損失は、１０Ｐａ／ｍである。
【００８２】
これらの施工条件に基づいて、反応器の設計のための以下の結果を得た。
【表２】
2018502977.tif 000003
【００８３】
比較的大きな反応器を構築するために、図４に示した設計を用いる。上側に、溶媒／ポリマー（例えば、ＥＧ／ＰＥＴ）反応混合物が、入口２１から反応器に入る。この混合物は、前側に配置された平行な管１〜１５に分配され、かつ、同様に、後側に配置された１５個の管（番号付けされていない）に分配される。管の長さは４ｍである。管を通って流れ、反応した後、得られたＢＨＥＴは、出口２２を通って反応器の下側に出る。
【００８４】
熱移動特性の点で、より短い滞留時間（例えば１分）では熱需要を満たすことができず、あるいは非実際的な大きさとなる。この点、滞留時間は、（必要とされる処理能力を考慮すると）最低で約５分である、あるいは言い方を変えると、反応器はより大きな体積を有するべきである。最大滞留時間は、小さめとなる反応器（例えば、８ｃｍ直径の反応器は、１０００ｍを超える長さとなる）の体積によって実際には制限される。これらから、管の直径は、５〜５０ｃｍであり、かつ、（合計の）管の長さは１〜８００ｍである。流速は、好ましくは０．０１ｍ／秒〜１ｍ／秒である。
【００８５】
バッチ式及び管状の反応器の様々な特徴を考慮して、これらの２つのタイプの組合せによって、例えば、高められた処理能力、収率、及び低減されたエネルギー消費などの利点が、例えば、（第一の段階で）バッチ式反応器内で予め加熱し、処理すること、及び（第二の段階で）バッチ式反応器によって準備された温度で反応を終わらせることによってもたらされる。
【００８６】
反応器は、圧力コントローラ、温度コントローラ、レギュレータ、バルブ、ポンプ、ヒータ、冷却器、及びセンサなどのコントローラの少なくとも１つをさらに含んでいてよい。
【００８７】
図３及び４に示した反応器設備はいずれも、上述した収率等について同様の結果をもたらす。この反応器設備は、物質移動要求、熱伝達要求を満たし、例えば、温度、圧力、滞留時間、及び反応物の周囲条件の点で、合理的な流量、実用上の制約、及び適切な混合を満足する。この制約にもかかわらず、依然として比較的大きな程度の設計自由度が存在することが判明している。
【実施例】
【００８８】
上と同様の試験を非着色ＰＥＴについて行っている。その結果は、転化率及び選択性の両方について同じ桁内である。結果として、本発明者は、着色添加物はこの点についてほとんど何も又は全く影響を与えないと結論づけている。しかもさらには、添加物、例えば顔料は、容易に、分解生成物から除去することができる。
【００８９】
上と同様の試験を、広い範囲の原材料（ＰＥＴ）、例えば、ポリエステル衣類、ＰＥＴカーペット、自動車産業からのＰＥＴ材料、再利用したＰＥＴ、他のポリマー例えばＰＥ及びＰＰを含む多層ＰＥＴトレーについて実施している。その結果は、転化率及び選択性の両方について、そして収率について同じ桁内である。結果として、本発明者は、本方法は、様々な原材料（ＰＥＴ）に対して非常に非感受性であり、その上、頑強（robust）であると結論づけた。
【００９０】
同様の試験をアモルファス（ＡＭＰ）ペレット及び固体重合（ＳＳＰ）ペレットについて行った。ここでもＰＥＴ転化率及びＢＨＥＴ選択性は高かった。ＳＳＰペレットに対して得られた値は相対的に多少低かった。おそらく、分解されるべきポリマーの幾分かより長い鎖長によって、選択性及び転化率がいくらか損なわれると考えられる。
【００９１】
［さらなる例］
分解可能なポリマーであることがわかった例
ポリエステル：ＰＥＴ、ＰＥＦ、ＰＴＴ、ＰＬＡ、ポリカーボネート
ポリエーテル：セルロース系
ポリアミド：ナイロン（登録商標）６
試験したイオン性液体：
イミダゾリウム系機能性酸（functional acid）、ピペリジニウム系機能性酸、ピリジニウム系機能性酸、ピロリジニウム系機能性酸、追加の側鎖基Ｒ３をもつスルホニウム系機能性酸、追加の側鎖基Ｒ３及びＲ４をもつアンモニウム系機能性酸、追加の側鎖基Ｒ３及びＲ４をもつホスホニウム系機能性酸；全てが、少なくとも側鎖基Ｒ１及びＲ２と、対イオンＸ−をもつ。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ジシアナミド、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドから選択することができ、好ましくはＣｌである。
【００９２】
官能基Ｒ１は（一価又は多価，１−４）カルボン酸であることができる一方、官能基Ｒ２はアルカン、典型的には、直鎖状又は分枝状アルカンであってよい。官能基Ｒ３及びＲ４は、Ｈ、ＣＨ３、並びにＲ１及びＲ２から選択されることができる。官能基Ｒ１〜Ｒ４は独立に選択され、（一部）同じであっても、同じでなくてもよい。側鎖基Ｒ２は、ｍ又はｏ個の炭素原子を有していてよく、分岐していてもよいが、その一方、ｎ個（典型的には４〜２０）の炭素原子を有する側鎖基Ｒ１は、好ましくは直鎖状である。
【００９３】
したがってまとめると、芳香族及び非芳香族部分を試験しており、それらは典型的にはヘテロ原子（Ｎ、Ｓ、Ｐ）を含み、そのヘテロ原子（１又は複数）の上（又はそのうち１つの上）に正電荷を有しており、また、様々な側鎖基を試験している。最も有望なものを特許請求の範囲に記載しており、すなわち、窒素原子を有する芳香族のものである。
【００９４】
金属塩：
２又は３の正電荷をもつ金属イオンと負に帯電した対イオンを含む様々な金属塩を試験しており、特に、Ｆｅ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｍｎ、及び上の対イオンを含む塩である。
【００９５】
架橋部分（架橋部分）：
架橋部分については、弱く且つ官能化された酸を試験しており、例えば、カルボン酸及びオキシシラン、例えば、メトキシシラン又はエトキシシランである。
【００９６】
ナノ粒子：
様々なナノ粒子を試験しており、例えば、対イオンとしてＯを、金属イオンとしてＦｅ、Ｃｏ、及びＭｎ、並びにそれらのいくつかの組み合わせを有するものである。これらはうまく機能する。
サイズは、典型的には比較的小さく、したがって、２ｎｍの低位値、５００ｎｍの上限値をもつナノ粒子である。両方ともある種の小さな利点と欠点をもっている。
【００９７】
温度：
５０℃〜５００℃の範囲の温度が適していることがわかっている。約２５０℃より上では、圧力をかけることが必要である。
【００９８】
圧力：
およそ大気圧から数バールまでの圧力が適切であることがわかっている。
【００９９】
触媒の量：
触媒の量は、準備されたポリマーの総質量に対して、０．１〜３５質量％の範囲で試験を行っており、この範囲の低いほうの端は比較的遅くなると考えられるが、いくつかの用途にはなお適しており、より多いほうは比較的費用がかかる。
【０１００】
工程時間：
工程時間は、その他のパラメータの変化の結果として変わりうる。それはそのようなものとして研究される。反応は完了するまで行われる。
【０１０１】
溶媒：
溶媒は任意の溶媒であってよい。良好な結果は、溶媒としての水及びアルコール類と、モノ及びジアルコールとの組み合わせを用いて得られている。特許請求の範囲に記載したアルコールを用いることが好ましい。
【０１０２】
触媒の再使用：
収率又は性能の顕著な低下なしに（例えば、３０回後で１％未満の収率低下）、触媒は２０〜５０回（あるいはそれより多くの回数）再使用することができる。
【０１０３】
触媒の回収：
回収の方法に応じて、触媒のほとんど又は全てを容易に回収することができる。３０回の回収の後、磁気回収を用いて回収された量は、最初の量の９８％より大きく、したがって実質的に全く損失がない。濾過を用いた場合には、さらにより多い量が回収できる。
【０１０４】
ホモ又はコポリマーをオリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーに分解する方法は、以下の工程を含んでいる。
適切な溶媒中のポリマーを準備する工程、ここで、ポリマー［表、第１〜３行を参照されたい］は、ポリエステル、ポリアミド、重縮合物、及びポリエーテルのうちの１つ以上であり、溶媒はモノ又はジアルコールであり、ポリマーは固体形態である；
温度及び圧力を反応条件に調節する工程、ここで、分解は５０℃〜５００℃の温度で行われ［表、第４〜６行を参照されたい］、圧力は９０ｋＰａ〜１０，０００ｋＰａである；
触媒物質［表、第７〜８行を参照されたい］、磁性ナノ粒子、及びその触媒物質と磁性ナノ粒子との間のみの架橋部分を含む触媒錯体を供給する工程、
ここで、その触媒錯体はポリエステル又はポリエーテルポリマーをオリゴマー、トリマー、ダイマー、及び／又はモノマーに分解することができ、
触媒物質は、部分的に正及び部分的に負の両方に帯電した部分から選択され、
正電荷は、少なくとも１つの窒素原子をもつ芳香族へテロ環部分上にあり、
負電荷は、２又は３の正に帯電した金属イオンを有する金属塩錯体部分又は負に帯電した対イオンの上にあり、
上記磁性粒子は、２ｎｍ〜５００ｎｍの平均直径を有し［表、第９〜１０行を参照されたい］、
上記磁性粒子は、酸化鉄を含み［表、第１１〜１２行を参照されたい］、
上記架橋部分は、弱有機酸、シリル含有基、及びシラノールのうち１つ以上であり、
上記架橋部分は、１グラムの磁性粒子当たり５×１０−６〜０．１モルの架橋部分の量で存在し、
触媒の量は、準備されたポリマーの総質量に対して０．１〜３５質量％である［表、第１３〜１５行を参照されたい］；
上記ポリマーを、その大部分を分解するのに十分な時間にわたって分解する工程、触媒錯体を回収する工程、及び回収された触媒錯体を再使用する工程［表、第１６行を参照されたい］。
【０１０５】
【表３】
2018502977.tif 000004
【０１０６】
試験１：参照法（表１の第１、４、７、９、１１、及び１３行を参照されたい）
試験１は、この報告に記載される全ての他の試験に対する参照とした。実験室での試験の参照スケールは、１００ｍＬフラスコ中の５０ｇのエチレングリコール（ＥＧ）である。反応の参照質量比は、１ｇの無水触媒錯体粒子：５ｇのＰＥＴ：５０ｇのＥＧである。参照触媒錯体は、５ｎｍのマグネタイトナノ粒子、架橋部分としてのトリシラノールプロピル、及びイオン性液体として（ｂｉｍ）ＦｅＣｌ４又は（ｂｍｉｍ）ＦｅＣｌ４を含む。参照反応は以下のように実行した。
【０１０７】
触媒錯体分散液を、手で５分間振ることによって均一にした。触媒錯体分散液の参照濃度は、エチレングリコール中１０質量％の触媒錯体粒子であり、１０ｇの触媒錯体分散液をストック分散液からとった。次に、４１ｇのＥＧを添加し、液体を短時間手で混合して分散液を均一にした。次に、５ｇのＰＥＴフレークを添加し、丸底フラスコを加熱装置中に置いた。加熱を開始し、２０分後に反応混合物が反応温度に達した。次いで、反応を、その時間内に、時間の関数として、作り出されるＢＨＥＴの濃度を測定するためのプロセス内対照サンプルを採取しながら行った。ＢＨＥＴの濃度はＨＰＬＣで測定した。参照反応の結果は表２に挙げてある。
【０１０８】
【表４】
2018502977.tif 000005
【０１０９】
試験２：ポリエステルの種類（表１、第１〜３行を参照されたい）
試験は、試験１として実施したが、５ｇのＰＥＴフレークに変えて、５ｇのＰＴＴファイバー（試験２ａ）、又は５ｇのＰＬＡフレーク（試験２ｂ）を添加した。結果を表３に挙げている。
【０１１０】
【表５】
2018502977.tif 000006
【０１１１】
試験３：温度（表１、第４〜６行を参照されたい）
温度を１８５℃（試験３ｂ）及び１７５℃（試験３ａ）まで低下させた。反応混合物の組成は試験１と同じだった。結果は表４に挙げてある。
【０１１２】
【表６】
2018502977.tif 000007
【０１１３】
試験４：触媒物質（表１、第７〜８行を参照されたい）
触媒錯体の調製において、触媒物質と架橋部分を、ブチル−メチル−イミダゾリウムで置き換えた。ＰＥＴ解重合法は変わっていない。結果は表５に挙げてある。
【０１１４】
【表７】
2018502977.tif 000008
【０１１５】
試験５：ナノ粒子酸化物及び粒子サイズ（表１、第９〜１２行を参照されたい）
触媒錯体の調製において、ナノ粒子を、マグネタイトに代えてコバルトフェライトで置き換えた。結果として、粒子のサイズ（直径）も、平均で１０ｎｍから２２ｎｍへ増大した。ＰＥＴ解重合法は変わらずそのままである。結果は表６に挙げてある。
【０１１６】
【表８】
2018502977.tif 000009
【０１１７】
試験６：触媒錯体の濃度（表１、第１３〜１５行を参照されたい）
より低い濃度の触媒錯体を用いた：ポリマーの質量に対して２０質量％に代えて、ここでは２質量％（試験６ａ）及び０．２質量％（試験６ｂ）を用いた。ＰＥＴ解重合法は、変わらずそのままである。結果は表７に挙げてある。
【０１１８】
【表９】
2018502977.tif 000010
【０１１９】
試験７：触媒錯体の再利用可能性（表１、第１６行を参照されたい）
触媒錯体の再利用可能性を、触媒錯体を２０回再利用することによって試験した。これは、参照ＰＥＴ解重合法を実施し、反応温度を下げ、磁石を使用して触媒錯体を分離することによって行った。このようにして、触媒錯体を含まない上清が残り、デカンテーションした。触媒錯体は参照質量比が得られるように未使用のＥＧに再分散させて、参照法を繰り返した。この方法を繰り返して、触媒錯体を２０回使用し、したがって、１９回再利用した。平均のプロセス収率は９２．９％だった。
【０１２０】
試験８：ＥＧの濃度
反応混合物中のＥＧの濃度を、参照法の１触媒錯体：５ＰＥＴ：５０ＥＧに関して、１触媒錯体：５ＰＥＴ：２５ＥＧ（試験８ａ）及び１触媒錯体：５ＰＥＴ：１００ＥＧ（試験８ｂ）へと変えた。反応混合物における触媒錯体及びＰＥＴの量は一定に保ち、ＥＧの量を変えた。結果は表８に挙げてある。
【０１２１】
【表１０】
2018502977.tif 000011
【０１２２】
試験９：フリーのイオン性液体対結合されたイオン性液体
触媒錯体に代えて、フリーの触媒物質を用いた。ブチルイミダゾールである。触媒物質単独を同じ質量比、したがって、１触媒物質：５ＰＥＴ：５０ＥＧ（試験９ａ）で用いた。参照ＰＥＴ解重合法における触媒錯体に対して、同様の濃度のフリー触媒物質の性能を比較するために、質量比０．０２触媒物質：５ＰＥＴ：５０ＥＧ（試験９ｂ）を実施した。結果を表９に挙げてある。試験９ａは、試験１よりも約５０倍多い触媒を有効に使用している。この比を相殺する場合（試験９ｂ）、反応時間はずっと長く（６０分に対して１６０分）及び収率はずっと低い（２０％）。本発明の触媒錯体はしたがってさらにより有効である。
【０１２３】
【表１１】
2018502977.tif 000012
【０１２４】
試験１０：触媒捕獲錯体の調製
連結基−触媒錯体の調製（架橋−触媒）
アルキルイミダゾール（ｂｉｍ）をハロゲンシラン（トリエトキシシリルプロピルクロリド）と１：１のモル比で混合し、わずかに上昇させた温度において８時間撹拌した。
【０１２５】
触媒錯体の調製
マグネタイトナノ粒子を、Massartらによって１９８１年に最初に記載された方法に基づいて調製する：
Ｆｅ(II)溶液をＦｅ(III)溶液とそれぞれ１：２のモル比で混合する。塩基性媒体中で撹拌しながらの共沈殿反応によって、酸化鉄ナノ粒子が形成される。次に、生じた酸化鉄ナノ粒子を水及びエタノールで洗う。
次に、エタノールで希釈した適切な量の連結基−触媒錯体を、酸化鉄粒子の分散液と良く混合し、その後、アンモニアを添加する。この反応混合物を１５時間撹拌する。
沈殿物をアセトンで洗い、その後、エチレングリコール中に再分散させる。
【０１２６】
試験１１
本発明のフローシステムを使用するＰＥＴ解重合
Ａ．パラメータ設定
温度  初期化学物質
ＰＥＴ／ＥＧ予備混合物  ＞３１３°Ｋ（＞４０℃）
磁性流体  ＞３１３°Ｋ（＞４０℃）
流速（フローレート）
５０ｍｌ／分
滞留時間
４５３°Ｋ（１８０℃）において５分
加熱
混合物を、コイル内で３１３°Ｋ（４０℃）から４５３°Ｋ（１８０℃）に加熱し、さらに平均滞留時間の５分間の間、４５３°Ｋ（１８０℃）の温度を有していた。
【０１２７】
解重合は首尾よく行われた。ＥＧ中のＰＥＴの完全にポンプ輸送可能な分散液が達成された。また、磁性流体及びＰＥＴ／ＥＧ予備混合物の均一な混合も達成された。この試験は閉塞を生じない安全な設定をもたらした。ＨＰＬＣを使用して反応中に測定した解重合は、通常通り、９０％より高い収率を与えた。
【０１２８】
ＨＰＬＣを使用して、反応中に形成されたＢＨＥＴの量を測定することができることに注意されたい。
【０１２９】
サンプリング
比較のために、サンプリングを、工程の最初にＰＥＴ／ＥＧ予備混合物において、及び工程の最後に、液体がコイルから出たときに行った。
【０１３０】
結果
ＰＥＴからＢＨＥＴへの完全な転化が達成された。
【０１３１】
詳細な説明に記載された発明は、添付した図面及び実施例と併せて最も良く理解されることができる。商業的応用のためには、本出願において開示したものと類似しており、本発明の思想の中にある本発明のシステムの少なくとも１つのバリエーションを用いることが好ましいことが理解されるべきである。
【図１ａ】
2018502977.tif 000013
【図１ｂ】
2018502977.tif 000014
【図１ｃ】
2018502977.tif 000015
【図１ｄ】
2018502977.tif 000016
【図１ｅ】
2018502977.tif 000017
【図２】
2018502977.tif 000018
【図３】
2018502977.tif 000019
【図４】
2018502977.tif 000020
【国際調査報告】
2018502977.tif 000021
2018502977.tif 000022
2018502977.tif 000023