KR20240024925A

KR20240024925A - 다중 중합체 성분을 위한 수성 분리 공정

Info

Publication number: KR20240024925A
Application number: KR1020247001834A
Authority: KR
Inventors: 크레이그 에프. 고린; 진 왕; 스콧 티. 마테우치; 질 엠. 마틴; 언 왕
Original assignee: 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2024-02-26
Also published as: US20240051187A1; CN117355400A; EP4359186A1; BR112023024280A2; JP2024525294A; WO2022271539A1

Abstract

다수의 중합체 성분의 용융물로부터 적어도 하나의 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정으로서, (A) 다중 중합체 성분 용융물을 가압된 수용액의 존재 하에 전단하는 단계로서; 다중 중합체 성분 용융물은 적어도 제1 중합체 성분 및 적어도 제2 중합체 성분의 블렌드를 포함하고; 다중 중합체 성분 용융물은 적어도 2개의 용융 온도, 적어도 2개의 유리 전이 온도, 또는 이들의 조합을 갖고; 가압된 수용액은: (i) 물, 및 (ii) 적어도 하나의 분산제의 수성 액체 혼합물을 포함하고; 가압된 수용액과 접촉하는 다중 중합체 성분 용융물의 전단은 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 형성하는, 단계; 및 (B) 단계 (A)의 전단 후에, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 가압된 용액 중의 다중 중합체 성분 용융물의 혼합물 중에 존재하는 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 제2 중합체 성분, 및 임의의 나머지 열가소성 중합체 수지와 분리시킴으로써 적어도 제1 중합체 성분을 다중 중합체 성분 용융물의 다른 중합체 성분으로부터 단리하는 단계를 포함하는, 다수의 중합체 성분의 용융물로부터 적어도 하나의 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정.

Description

다중 중합체 성분을 위한 수성 분리 공정

본 발명은 다중 중합체 성분의 혼합물을 갖는 용융된 혼합 중합체 스트림으로부터 적어도 하나의 별개의 구별되는(separate and distinct) 단일 중합체 성분 스트림(single-polymer component stream)을 분리하기 위한 수성 공정에 관한 것이다. 이러한 수성 공정을 통해 용융된 혼합 중합체 스트림으로부터 분리된 적어도 하나의 별개의 구별되는 단일 중합체 성분 스트림을 재활용할 수 있다.

환경에서 발생하는 플라스틱 폐기물의 양을 줄이기 위한 노력의 일환으로, 예를 들어, 일반적으로 일회용 용도로 사용한 후에 폐기되는 다층 포장 및 필름을 포함하여 소비자가 사용한 후의 일회용 플라스틱 제품과 같은 플라스틱 제품을 재사용(재활용)하는 것이 바람직하다. 전형적으로는, 일회용 제품은 일반적으로 상이한 유형의 비상용성 중합체 성분의 조합을 포함하는 물질로 제조되기 때문에 비상용성 중합체 성분의 혼합물이 일회용 제품에 존재한다. 비상용성 중합체 성분은, 예를 들어, 상이한 중합체 성분을 함께 배합하여 성분의 블렌드를 형성하거나; 또는 상이한 중합체 성분의 2개 이상의 층을 함께 조합(예를 들어, 적층함으로써)하여 다층 시스템을 형성함으로써 함께 조합된다.

일반적으로, 물품은 이러한 물품이 특정 적용 요건을 충족할 수 있도록 다수의 상이한 중합체 성분으로 제조된다. 그러나, 다중 중합체 성분으로 제조된 물품 및 일회용 제품과 관련된 문제점은 이러한 다성분 중합체 물품/제품이 일반적으로 재활용에 바람직하지 않다는 사실인데, 그 이유는 이러한 다성분 중합체 물품/제품은 상이한 비상용성 중합체 성분의 혼합 스트림을 생성하여 새로운 응용분야에서 이러한 혼합 스트림을 재사용하는 것을 어렵게 만들기 때문이다. 또한, 비상용성 혼합 중합체 성분 스트림으로부터 원하는 단일 중합체 성분 스트림을 분리하는 것도 어렵다. 예를 들어, 상이한 중합체의 블렌드 또는 혼합물을 사용하여 상이한 중합체의 혼합물을 포함하는 물품, 예를 들어 다층 포장재 또는 다층 필름을 제조하는 경우; 이러한 물품은 전형적으로는 물품을 구성하는 상이한 중합체의 비상용성으로 인해 직접 재활용될 수 없다. 상이한 중합체 성분의 블렌드로 제조된 물품(예를 들어, 다층 포장재/필름)을 재사용하기 위한 효과적인 재활용 방법을 사용하기 위해서는, 물품의 중합체 성분의 블렌드가 하나 이상의 별개의 단일 중합체 성분 스트림으로 분리되어야만 하며; 그러면 원하는 단일 중합체 성분 스트림을 스트림 내의 다른 바람직하지 않은 중합체 성분의 블렌드로부터 분리할 수 있다. 원하는 단일 중합체 성분 스트림이 혼합 중합체 스트림으로부터 분리되면, 원하는 단일 중합체 성분 스트림을 재사용(재활용)을 위해 회수할 수 있다.

재활용 산업에서는 비상용성 중합체 성분으로 제조된 일회용 물품 또는 제품(예를 들어, 포장재 또는 필름)을 수집하고 비상용성 중합체 성분을 별개의 구별되는 단일 성분 중합체 스트림으로 분리하여 원하는 단일 성분 중합체 스트림을 더 쉽게 회수하여 재활용할 수 있다면 이점이 될 수 있을 것이다. 따라서, 다수의 상이한 비상용성 중합체 성분(예를 들어, 하나 이상의 열가소성 중합체 물품으로부터 공급됨)의 혼합물(블렌드)의 용융 유동성 액체 조성물을 전단하여 상이한 중합체 성분의 혼합물 또는 블렌드를 별개의 단일 성분 중합체 스트림으로 분리하는 단계; 및 이어서 상이한 중합체 성분의 혼합물로부터 농축된 단일 중합체 성분을 갖는 원하는 분리된 단일 중합체 성분 스트림을 회수하여 재활용자가 회수된 농축된 단일 중합체 성분 스트림을 새로운 응용분야에서 재사용할 수 있도록 하는 단계를 포함하는 효과적인 분리 및 회수 공정을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 공정은 혼합된 중합체 성분의 조성물로부터 PE 스트림과 같은 원하는 중합체 성분 스트림을 단리할 수 있도록 함으로써 선행 기술 공정의 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 따라서, 본원에서 개시되는 본 발명은 적어도 2개 이상의 상이한 비상용성 중합체 성분 스트림의 용융 혼합물을 포함하는 용융 물질(또는 용융물)로부터 하나 이상의 분리된 개별 단일 중합체 성분 스트림을 분리 및 회수하기 위한 신규의 효과적인 공정에 관한 것이다. 용융물은 열가소성 공급원(source)을 처리할 때 생성된다. 예를 들어, 열가소성 공급원은 열가소성 물품 또는 복수의 열가소성 물품(예를 들어, 라미네이트, 복합재, 필름 또는 포장 재료)일 수 있으며; 여기서 열가소성 공급원은 다중(예를 들어, 2개 이상) 중합체 성분(본원에서는 "다중 중합체 성분" 또는 약칭하여 "다중 PC"로 지칭됨)의 혼합물, 블렌드 또는 조합을 포함하고; 열가소성 공급원의 다중 PC는 전형적으로는 비상용성이다.

열가소성 공급원을 가열/용융 처리하여 다중 PC의 용융물을 형성하고; 이어서 다중 PC 용융물을 상기 신규 공정으로 처리하여 회수 및 후속 사용을 위한 적어도 하나의 별개의 단일 중합체 성분 스트림을 생성한다. 따라서, 선행 기술 공정을 사용할 때 직면하는 비상용성 문제를 해결하기 위한 일 실시형태는, 예를 들어, 분리 유체, 예를 들어 가압되어 수용액을 액체 형태로 유지하는 수성 분리 유체 액체 용액의 존재 하에 다중 PC 용융물을 전단하는 단계를 포함하는 상기 신규 분리/회수 공정을 사용하는 것이다. (I) 적어도 다중 PC 용융물 및 (II) 적어도 수용액의 블렌드, 혼화물, 조합 또는 혼합물(이하, 본원에서는 "MAS 혼합물"로 약칭됨)의 제형 또는 조성물을 전단하면 다중 PC 용융물 중에 존재하는 다른 중합체 성분으로부터 쉽게 분리될 수 있는 적어도 하나의 원하는 별개의 단일 중합체 성분 스트림을 형성한다.

일 실시형태에서, 다수의 상이한 중합체 성분의 혼합물을 갖는 다중 PC 용융물(전술한 바와 같이, 하나 이상의 열가소성 물품으로부터 공급됨)로부터 적어도 하나의 단일 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정은 하기 단계를 포함한다: (A) MAS 혼합물을 전단하는 단계(즉, 다중 PC 용융물 및 수용액을 포함하는 혼합물을 전단하는 단계)로서; 상기 다중 PC 용융물은 적어도 하나의 제1 중합체 성분 및 적어도 하나의 제2 중합체 성분을 포함하고; 상기 다중 PC 용융물은 2개 이상의 열 용융 온도(Tm), 2개 이상의 유리 전이(Tg) 온도, 또는 이들의 조합을 갖고; 상기 가압된 수용액은: (i) 물, 및 (ii) 적어도 하나의 분산제의 수성 액체 혼합물을 포함하고; 상기 MAS 혼합물의 전단은 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 형성하는, 단계; 및 (B) 단계 (A)의 전단 후에, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 용융물의 다른 성분(예를 들어, 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 하나의 제2 중합체 성분, 및 임의의 나머지 열가소성 중합체 수지 성분 및/또는 선택적 성분)으로부터 분리하는 단계.

다른 실시형태에서, 다수(예를 들어, 2개 이상)의 상이한 중합체 성분의 혼합물을 갖는 다중 PC 용융물 스트림으로부터 단일 중합체 성분의 중합체-농축 농도(polymer-enriched concentration)를 갖는 적어도 하나의 단일 중합체 성분 스트림을 분리 및 회수하는 공정은 하기 단계를 포함한다: (a) 적어도 하나의 다중 PC 열가소성 물품 또는 적어도 제1 중합체 성분 및 적어도 제2 중합체 성분을 포함하는 2개 이상의 열가소성 물품의 조합을 제공하는 단계; (b) 상기 다중 PC 열가소성 물품 또는 2개 이상의 열가소성 물품의 조합을 용융시켜 유동성 액체인 다중 PC 용융물 스트림을 형성하는 단계로서; 상기 다중 PC 용융물 스트림은 적어도 하나의 제1 중합체 성분 용융물 스트림 및 적어도 하나의 제2 중합체 성분 용융물 스트림의 블렌드 또는 혼합물을 포함하고; 상기 다중 PC 용융물 스트림은 시차 주사 열량계를 사용하여 다중 PC 용융물 스트림의 제2 가열 사이클(heat cycle)에서 2개 이상의 피크를 나타내는, 단계; (c) 가압된 수용액을 제공하는 단계로서; 상기 수용액은: (i) 물, 및 (ii) 적어도 하나의 분산제 (예를 들어, 에틸렌 옥사이드(EO)/프로필렌 옥사이드(PO) 블렌드 또는 에틸렌 공중합체)의 수성 액체 유체 용액 혼합물을 포함하고; 상기 수용액에 대한 압력은 사용 온도에서 상기 수용액을 액상으로 유지하기에 충분한, 단계; (d) 상기 단계 (c)의 가압된 수용액을 상기 단계 (b)의 다중 PC 용융물과 혼합하여 MAS 혼합물을 형성하는 단계; (e) 상기 단계 (d)의 MAS 혼합물(즉, 상기 단계 (c)의 (II) 가압된 수용액과 접촉하는 상기 단계 (b)의 (I) 다중 PC 용융물의 혼합물)을 전단하는 단계로서; 상기 MAS 혼합물을 전단하는 단계는 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분 스트림의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 형성하는, 단계; (f) 상기 단계 (e)의 전단 이후, 농축된 제1 중합체 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 상기 MAS 혼합물 중에 존재하는 다른 성분(예를 들어, 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 제2 중합체 성분, 다중 PC 용융물의 임의의 나머지 열가소성 중합체 수지 성분, 및/또는 임의의 선택적 성분)으로부터 (예를 들어, 기계적 또는 물리적 수단을 사용하여) 분리하는 단계; 및 (g) 상기 단계 (f)의 분리된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 회수하는 단계.

본 발명의 목적은 다중 PC 용융물 중에 존재하는 다중 중합체 성분으로부터 적어도 하나의 별개의 단일 중합체 성분을 분리하고; 분리된 단일 중합체 성분을 회수하여 회수된 분리된 단일 중합체 성분을 효과적으로 재활용할 수 있도록 하는 새롭고 효과적인 분리/회수 공정을 제공하는 것이다.

도 1는 본 발명의 방법의 일 실시형태를 나타내는 개략적인 흐름도이다.

본원에서 "실온(RT)" 및 "주위 온도"는 별도로 명시하지 않는 한 섭씨온도 20도(℃) 내지 26℃의 온도를 의미한다.

중합체 수지와 관련하여 용어 "용융된(melted)", "용융물(melt)" 및 "용융된(molten)"은 본원에서 상호교환적으로 사용된다.

중합체 수지와 관련하여 용어 "열 전이(thermal transition)"는 본원에서는 용융물 또는 용융 온도(Tm) 및/또는 유리 전이 온도(Tg)를 의미한다.

용어 "제2 가열 사이클"은 본원에서는 샘플이 주변 조건에서 샘플이 그의 용융 상태에 있는 온도 이상으로 가열된 다음 샘플이 그의 열 전이 온도 이하로 냉각되는 제1 가열 사이클 이후의 DSC의 가열 작업을 지칭한다.

본 발명 공정의 광범위한 실시형태는 열가소성 물품 또는 2개 이상의 열가소성 물품의 조합을 처리하는 단계를 포함하며, 여기서 각각의 물품은 다수(예를 들어, 적어도 2개 이상)의 열가소성 중합체 성분으로 구성될 수 있다. 공정은 하나 이상의 열가소성 물품에 존재하는 다수의 열가소성 중합체 성분으로부터 적어도 하나의 열가소성 중합체 성분을 분리하고 회수하는 단계를 포함한다.

일 실시형태에서, 열가소성 물품(들)은 다중(예를 들어, 2개 이상) 중합체 성분(본원에서는 상기에서 언급된 바와 같이 "다중 중합체 성분" 또는 약칭하여 "다중 PC"로 지칭됨)의 블렌드, 조합, 복합체, 또는 혼합물을 포함한다. 전형적으로, 물품의 다중 PC는 비상용성이다. 적어도 2개 이상의 열가소성 중합체 성분으로 제조된 물품 또는 2개 이상의 물품의 조합을 용융시켜 다중 PC 용융물을 형성한다. 이어서, 다중 PC 용융물을 (i) 물 및 (ii) 적어도 하나의 분산제의 혼합물을 포함하는 분리 유체(예를 들어, 수성 분리 액체 용액)와 접촉 및 처리한다. 이어서, 다중 PC 용융물을 수용액의 존재 하에 전단 처리하여 물품의 다중 중합체 성분을 별개의 단일 중합체 성분 스트림으로 분리한 다음; 전술된 전단 공정 동안 생성된 모든 다른 중합체 성분 스트림으로부터 원하는 분리된 하나 이상의 단일 중합체 성분 스트림을 회수한다. 일부 실시형태에서, 공정은 회수된 원하는 분리된 단일 중합체 성분 스트림을 재활용할 수 있다.

하나의 바람직한 실시형태에서, 다수의 중합체 성분으로 구성된 물품으로부터 적어도 하나의 단일 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정은 하기 단계를 포함한다: (a) 적어도 하나의 제1 중합체 성분 및 적어도 하나의 제2 중합체 성분을 갖는 적어도 하나의 다중 PC 열가소성 물품을 제공하는 단계; (b) 상기 적어도 하나의 다중 PC 열가소성 물품을 용융시켜 용융된 물품 또는 용융된 다중 PC 물품(본원에서는 "다중 PC 용융물"로 지칭됨)을 형성하는 단계로서; 상기 적어도 하나의 다중 PC 물품으로부터 공급되는 생성된 다중 PC 용융물은 적어도 하나의 제1 중합체 성분 용융물 스트림 및 적어도 하나의 제2 중합체 성분 용융물 스트림의 블렌드를 포함하고; 상기 다중 PC 용융물은 시차 주사 열량계를 사용하여 용융물의 제2 가열 사이클에서 2개 이상의 피크를 나타내는, 단계; (c) (i) 물, 및 (ii) 적어도 하나의 분산제의 가압된 수성 액체 혼합물을 포함하는 수용액을 미리 결정된 압력 하에 제공하는 단계; (d) 상기 단계 (b)의 다중 PC 용융물을 상기 단계 (c)의 가압된 수성 액체 용액에 첨가하여 (I) 수용액 및 (II) 다중 PC 용융물(즉, "MAS 혼합물")의 제형 또는 조성물 혼합물을 형성하는 단계; (e) 상기 MAS 혼합물을 전단하여, 상기 MAS 혼합물에서, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분 스트림의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 형성하는, 단계; (f) 상기 단계 (e)의 전단 이후, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분 스트림의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 상기 MAS 혼합물 중에 존재하는 다른 성분(예를 들어, 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 제2 중합체 성분, 다중 PC 용융물의 임의의 나머지 열가소성 중합체 수지 성분, 및/또는 MAS 혼합물 중의 임의의 선택적 성분)으로부터 분리하는 단계; 및 (g) 상기 단계 (f)의 분리된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 회수하는 단계.

일부 바람직한 실시형태에서, 공정은, 예를 들어, 105℃ 내지 300℃의 온도에서 발생하는 단계 (e)의 전단; 적어도 100 킬로파스칼(kPa)의 게이지 압력에서 발생하는 단계 (e)의 전단; 및 20분(min) 미만의 시간 동안 발생하는 단계 (e)의 전단을 포함한다.

공정의 하나의 바람직한 실시형태에서, 단계 (f)의 분리는 부유 공정, 여과 공정, 또는 응집 공정을 포함할 수 있다.

공정의 하나의 바람직한 실시형태에서, 용융물의 제1 중합체 성분은 폴리올레핀 성분이며; 폴리올레핀 성분은 고밀도 폴리에틸렌; 저밀도 폴리에틸렌; 선형 저밀도 폴리에틸렌; 에틸렌 공중합체; 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

도 1을 참조하면, 참조 부호 11 내지 16으로 표시되는 유동 스트림을 포함하는 본 발명 공정의 일 실시형태의, 일반적으로 참조 부호 10으로 표시된 흐름도가 도시되어 있다. 예를 들어, 일반적으로 참조 부호 20으로 표시된 도 1에 도시된 공정의 제1 단계는 하나 이상의 열가소성 중합체 물품(21)의 그룹 또는 조합을 포함할 수 있는 열가소성 물질로 시작하여 공정을 수행한다. 물품(21)은 물품(21) 구조 내에 다중 중합체 성분의 블렌드 또는 혼합물을 포함하고 이로 구성된다. 물품(21)은 강성 물품, 가요성 물품, 및 이들의 혼합물일 수 있다.

물품(21)은 스트림(11)을 통해 일반적으로 참조 부호 30으로 표시된 치밀화 단계(densifying step)로 전달된다. 치밀화 단계 30은 물품(21)을 복수의 더 작은 조각(31)으로 전환하기 위해 임의의 종래의 장비를 사용하여 수행될 수 있다, 즉, 조각(31)은 열가소성 물질의 원래의 공급원(예를 들어 물품(21))의 크기에 비해 더 작다. 예를 들어, 치밀화 단계 30은 물품(21)을 분쇄(도시되지 않음)하여 플레이크(31)를 형성함으로써 조각(31)을 형성할 수 있다. 치밀화 단계 30의 다른 실시형태는 예를 들어 물품(21)을 파쇄(도시되지 않음)하여 파쇄된 조각(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 물품(21)을 펠릿화(도시되지 않음)하여 펠릿(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 및/또는 물품(21)을 분쇄(도시되지 않음)하여 분말(도시되지 않음)을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 플레이크(31)의 크기는, 예를 들어, 200 미크론(μm) 미만일 수 있다.

다시 도 1에 도시된 바와 같이, 플레이크(31)는 스트림(12)을 통해 압출기(41) 및 공급 호퍼(42)를 포함하는 일반적으로 참조 부호 40으로 표시되는 압출 단계로 전달된다. 압출기(41)는 이축 압출기(41)이지만, 압출기(41)는 단축 압출기 또는 다른 유형의 압출기를 포함할 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 장비의 다양한 요소 및 보조 부품이 압출 작업(40)에 포함될 수 있다; 예를 들어, 압출기(41)는 하나 이상의 가열/냉각 요소, 하나 이상의 공급 포트, 하나 이상의 펌프 및 압출 분야의 당업자에게 알려진 기타 종래의 장비를 포함할 수 있다. 고체 형태의 플레이크(31)는 스트림(12)을 통해 압출기(41)의 공급 호퍼(42)로 전달되고; 이어서 고체 플레이크(31)는 스크류(43)에 의해 압출기(41) 내부의 가열 구역을 통과한다. 플레이크(31)는 가열 구역을 통과하면서 플레이크(31)가 용융되어 유동성 액체 용융물(도시되지 않음)을 형성하며, 이는 압출기의 출구 포트(44)에서 배출된다.

공정을 계속하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 용융 스트림(또는 용융물) 형태의 용융물(하나 이상의 용융 물품(21)을 용융시킴으로써 공급됨)이 압출기(41)의 가열 구역(도시되지 않음)에서 형성된다. 수용액(즉, 수성 분리 유체 액체 용액)의 스트림(13)은 압출기(41)에 도입되고, 소정의 압력 하에 유지되며, 압출기(41)에서 용융된 플레이크 스트림과 혼합되어 압출기(41)의 출구 포트(44)에서 스트림(14)으로서 압출기(41)에서 배출되는 MAS 혼합물을 형성한다. 수용액 스트림(13)은 플레이크 스트림(12)의 앞 또는 전방에서; 플레이크 스트림(12)(도 1에 도시됨) 이후 또는 다음에; 플레이크 스트림(12)과 동시에; 및/또는 용융 플레이크 스트림이 압출기(41)의 가열 구역에서 형성되기 전 또는 후에 공급 포트(도시되지 않음)를 통해 압출기(41) 내로 도입될 수 있다.

MAS 혼합물(즉, 조합된 수용액 및 다중 PC 용융물)은 스트림(14)을 통해 일반적으로 참조 부호 50으로 표시되는 분리 단계로 전달된다. 분리 단계 50은 예를 들어 부유 공정, 여과 공정, 응집 또는 이들의 조합을 포함하는 당업자에게 알려진 다양한 통상적인 기계적 분리 공정을 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 도 1에는, MAS 혼합물 스트림(14)이 용기(51) 내에서 부유에 의해 분리되는 부유 공정(50)을 포함하는 분리 공정(50)의 일 실시형태가 도시되어 있지만, 이에 국한되지 않는다. 부유 분리 단계 50에서, 중합체 성분 스트림으로서 MAS 혼합물 중에 존재하는 다중 PC 용융물 내의 다수의 유형의 중합체 성분의 혼합물은 다중 PC 용융물 중에 존재하는 각각의 유형의 중합체의 구별되는 중합체 성분 스트림인 적어도 하나 이상의 단일 중합체 성분 스트림으로 분리된다.

도 1은 스트림(14)으로부터 일반적으로 참조 부호 52로 표시되는 MAS 혼합물이 2개의 구별되는 층, 즉 용기(51) 내의 바람직한 복수의 고체 층(53) 및 바람직하지 않은 액체 층(54)으로 분리되었음을 보여준다. 바람직한 고체 층(53)은 MAS 혼합물의 다른 성분으로부터 분리 및 제거되는 복수의 부유성 고체 성분의 바람직한 층을 포함한다. 예를 들어, 바람직한 고체 층은 MAS 혼합물의 다른 성분과 분리되는, 입자의 분산액; 복수의 미크론 크기의 입자, 플레이크 또는 펠릿; 또는 적어도 하나의 단일 중합체 성분의 복수의 스트랜드를 포함할 수 있다. 바람직하지 않은 액체 층(54)은 또한 부유할 수 없고 바람직하지 않은 고체를 함유할 수도 있다. 일 실시형태에서, 예를 들어, 고체 층(53)을 형성하는 고체(예를 들어, PE 입자)는 액체 용액 층(54)의 상부로 부유하여 바람직한 복수의 고체(예를 들어, 다수의 입자) 층(53)을 형성한다.

분리 단계 50 이후, 입자 층(53)은 회수되고 스트림(15)을 통해 입자(53)를 재활용 시스템(도시되지 않음)으로 전달하여 새로운 제품(55)을 형성함으로써 재활용(재사용)될 수 있다. 일부 실시형태에서, 새로운 제품(55)은, 예를 들어, (예를 들어, 병 용기, 필름 또는 포장 물품과 같은) 원래의 물품(21)과 유사한 물품일 수 있거나, 또는 새로운 제품은 물품(21)과 상이한 일부 다른 물품일 수 있다. 대안적으로, 입자 층(53)은 입자(53)가 사용되기 전에 건조 단계와 같은 다른 처리 단계로 보내질 수 있다. 액체 용액 층(54)은 전단 단계 (e) 동안 용융물을 수성 액체 용액으로 처리한 후의 다중 PC 용융물의 잔사 또는 찌꺼기(tailings)를 포함할 수 있다. 분리 단계 50 이후, 액체 층(54)은 회수되어 스트림(16)을 통해 액상(54) 내의 다른 성분을 회수하기 위한 회수 단계와 같은 다른 처리 단계 56으로 보내질 수 있거나, 또는 액체(54)는 원하는 경우 폐기될 수 있다.

본 발명의 공정을 예시하기 위해, 이에 국한되는 것은 아니지만, 예를 들어 일 실시형태에서, 플라스틱 병 용기(들)와 같은 물품 또는 물품의 혼합물 또는 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE) 블렌드와 같은 다중 중합체 성분으로 제조된 플라스틱 강성 병 및 플라스틱 가요성 백(물품(21) 참조)과 같은 상이한 물품의 혼합물은 분리 공정(50)을 사용하여 PP 스트림 및 PE 스트림으로 분리할 수 있다. 다른 실시형태에서, 분리 공정(50)은 스트림 내의 농축된 농도의 단일 중합체 성분을 갖는 단일 중합체 성분의 적어도 하나의 스트림(예를 들어, 스트림(14))을 생성하는 데 사용된다. 바람직한 실시형태에서, 예를 들어, 스트림 내의 농축된 농도의 PE를 갖는 PE 중합체 성분 스트림(층(53))은 (예를 들어, 도 1의 스트림(15)을 통해) 재순환 시스템으로 전달되어 이러한 단일 중합체가 풍부한 성분 스트림의 재활용(재사용)을 가능하게 할 수 있다.

다중 PC 용융물은 용융된 다중 중합체 성분의 혼합물 또는 블렌드를 포함하며; 용융물은 전술한 공정의 전단 단계(도 1의 전단 작업(40) 참조)에 대한 공급 스트림으로서 유용하다. 다중 PC 용융물은 적어도 2개 이상의 중합체 성분, 즉 적어도 하나의 제1 중합체 성분 및 적어도 하나의 제2 중합체 성분의 혼합물일 수 있으며; 여기서 제1 중합체 성분 또는 제2 중합체 성분 중 적어도 하나(예를 들어, 적어도 하나의 제1 중합체 성분)는 용융되어 새롭거나 상이한 물품으로 개질될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 제1 및 제2 중합체 성분은 공결정화되지 않는 중합체 성분이다, 즉, 바람직한 중합체 성분과 임의의 다른 중합체 성분 사이에서 공결정화가 전혀 발생하지 않는다. 중합체와 관련하여 용어 "결정화하다", "결정화", "결정화하는" 및 "공결정화"는 본원에서는 용융된 상으로부터 고화될 때 규칙적인 도메인을 형성하는 것을 의미한다. 공결정화는 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 확인할 수 있으며, 다중 용융 온도 또는 유리 전이 온도 현상을 DSC를 사용하여 관찰될 수 있는지 아닌지의 여부에 따라 공결정화를 쉽게 식별할 수 있다. 예를 들어, 용융된 물질에 대해 단일 용융 피크가 관찰되는 경우, 용융된 물질은 공결정화된 것으로 간주될 수 있다. 또 다른 예에서, 용융된 물질에 대해 2개의 용융 피크가 관찰되는 경우, 용융된 물질은 공결정화되지 않은 것으로 간주될 수 있다.

일부 실시형태에서, 공정의 전단 단계로의 다중 PC 용융물 공급 스트림은, 예를 들어, 적어도 하나의 제1 중합체 성분을 포함하고; 하나의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 제1 중합체 성분은 용융되고 개질될 수 있는 중합체 성분이다. 용융물의 제1 중합체 성분은, 예를 들어, 폴리올레핀; 아크릴; 스티렌 중합체; 스티렌 공중합체; 폴리아미드; 열가소성 우레탄; 열가소성 실리콘; 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.

공정에 유용한 폴리올레핀의 예는 에틸렌 중합체 및 공중합체; 및 프로필렌 중합체 및 공중합체를 포함한다. 공정에 특히 유용한 것은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), PP, 에틸렌과 다른 단량체의 공중합체, 프로필렌과 다른 단량체의 공중합체, 및 이들의 혼합물 등과 같은 폴리올레핀을 포함한다.

용어 "LDPE"는 또한 "고압 에틸렌 중합체" 또는 "고분지형 폴리에틸렌"으로 지칭될 수 있으며, 중합체가 제곱 인치당 14,500 파운드(psi: pounds per square inch)(100 메가파스칼[MPa])를 초과하는 압력의 오토클레이브 또는 관형 반응기에서 과산화물(예를 들어, 미국 특허 제4,599,392호 참조)과 같은 자유 라디칼 개시제와 함께 부분적으로 또는 전체적으로 단독중합되거나 공중합되는 것을 의미하는 것으로 정의된다. LDPE 수지는 전형적으로 입방센티미터당 0.916 그램(g/cm³) 내지 0.935 g/cm³ 범위의 밀도를 갖는다.

용어 "LLDPE"는 전통적인 지글러-나타 촉매 시스템을 사용하여 제조된 수지 및 크롬 기반 촉매 시스템뿐만 아니라 비스-메탈로센 촉매(때때로 "m-LLDPE"로 지칭됨) 및 구속된 기하 촉매를 제한 없이 포함하는 단일-부위 촉매를 사용하여 제조된 수지를 포함하며, 선형, 실질적으로 선형 또는 불균질 폴리에틸렌 공중합체 또는 단독중합체를 포함한다. LLDPE는 LDPE보다 더 적은 양의 장쇄 분지를 함유하며, 예를 들어, 미국 특허 제5,272,236호; 제5,278,272호; 제5,582,923호; 및 제5,733,155호에서 추가로 정의된 실질적으로 선형 에틸렌 중합체; 미국 특허 제3,645,992호에 기술된 것과 같은 균일하게 분지된 선형 에틸렌 중합체 조성물; 미국 특허 제4,076,698호에 개시된 공정에 따라 제조된 것과 같은 불균질하게 분지된 에틸렌 중합체; 및/또는 (미국 특허 제3,914,342호 및 제5,854,045호에 개시된 것과 같은) 이들의 블렌드를 포함한다. LLDPE는 당업계에 공지된 임의의 유형의 반응기 또는 반응기 구성을 사용하여, 기체상, 용액상 또는 슬러리 중합 또는 이들의 임의의 조합을 통해 제조될 수 있다.

용어 "MDPE"는 0.926 g/cm³ 내지 0.935 g/cm³의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 지칭한다. "MDPE"는 전형적으로는 크롬 또는 지글러-나타 촉매를 사용하거나 비스-메탈로센 촉매 및 구속된 기하 촉매를 비제한적으로 포함하는 단일-부위 촉매를 사용하여 제조되며, "MDPE" 전형적으로는 2.5 초과(>)의 분자량 분포("MWD")를 갖는다.

용어 "HDPE"는 0.935 g/cm³ 초과 및 0.970 g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 지칭하며, 이들은 일반적으로 지글러-나타 촉매, 크롬 촉매, 또는 비스-메탈로센 촉매 및 구속된 기하 촉매를 비제한적으로 포함하는 단일 부위 촉매를 사용하여 제조된다.

용어 "ULDPE"는 0.880 g/cm³ 내지 0.912 g/cm³의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 지칭하며, 이들은 일반적으로 지글러-나타 촉매, 크롬 촉매, 또는 비스-메탈로센 촉매 및 구속된 기하 촉매를 비제한적으로 포함하는 단일 부위 촉매를 사용하여 제조된다.

용어 "PP"는 50 중량% 초과의 프로필렌 단량체로부터 유도된 단위를 포함하는 폴리프로필렌 중합체를 지칭한다. 이러한 중합체는 폴리프로필렌 단독중합체 또는 공중합체(2개 이상의 공단량체로부터 유도되는 단위를 의미함)를 포함한다. 당업계에 알려진 일반적인 형태의 폴리프로필렌은 단독중합체 폴리프로필렌(hPP), 랜덤 공중합체 폴리프로필렌(rcPP), 충격 공중합체 폴리프로필렌(hPP + 적어도 하나의 엘라스토머 충격 개질제)(ICPP) 또는 고충격 폴리프로필렌(HIPP), 고 용융 강도 폴리프로필렌(HMS-PP), 이소택틱 폴리프로필렌(iPP), 신디오택틱 폴리프로필렌(sPP), 및 이들의 조합을 포함한다.

일부 바람직한 실시형태에서, 다중 PC 용융물 공급 스트림 중에 존재하는 제1 중합체 성분은 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 공중합체이다. 다른 바람직한 실시형태에서, 폴리올레핀 성분은 HDPE, LDPE, LLDPE, 에틸렌 공중합체, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 공정에서 제1 중합체 성분으로 유용한 중합체는 10분당 0.5 그램(g/10분) 내지 80 g/10분의 용융 지수; 및 60℃ 내지 150℃의 용융 온도를 갖는 중합체 물질이다.

다른 실시형태에서, 다중 PC 용융물 공급 스트림 중에 존재하는 제1 중합체 성분은 상업적으로 입수 가능한 폴리올레핀 또는 폴리올레핀 공중합체, 예를 들어 VERSIFY(The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 랜덤 공중합체); INTUNE(또한 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 블록 공중합체); 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 다중 PC 용융물 공급 스트림 중에 존재하는 제2 중합체 성분은 0.5 g/10분 내지 400 g/10분의 용융 지수; 및 제1 중합체 성분 물질을 초과하는 용융 온도를 갖는 다른 중합체로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 제2 중합체 성분은 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 금속화된 형태의 배향 필름, 예를 들어 금속화 PET 필름 또는 금속화 PP 필름, PP, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

공정에서 다중 PC 용융물 공급 스트림으로 사용되는 바람직한 다중 중합체 블렌드 또는 중합체 조합 중 일부는, 예를 들어, 폴리프로필렌//폴리에틸렌(PP/PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트//폴리에틸렌(PET/PE), 배향된 금속화 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름//폴리에틸렌(m-PET/PE); 폴리아미드/폴리에틸렌(PA/PE), 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 공정에서 다중 PC 용융물 공급 스트림으로 사용되는 다중 중합체 블렌드 또는 중합체 조합은 소비 후 제품 또는 산업적 재활용 후 제품으로부터 공급될 수 있다.

다중 PC 용융물로부터 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정은 수용액을 액체 형태로 유지하기에 충분한 압력에서 가압될 수 있는 수성 분리 유체 용액(본원에서는 "수용액"으로 약칭함)을 제공하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 수용액은 (i) 물, 및 (ii) 적어도 하나의 분산제의 수성 액체 혼합물; 및 (iii) 경우에 따라 임의의 다른 선택적 첨가제 또는 성분을 포함한다. 바람직한 선택적 첨가제는 수용액에서 PE와 같은 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 용이하게 형성할 수 있는 첨가제이며, 여기서 생성된 제1 중합체 성분 스트림은 농축된 제1 중합체 성분(예를 들어, PE) 농도를 갖는다.

하나의 바람직한 실시형태에서, 공정의 수용액에 사용되는 물은, 예를 들어, 탈이온수를 포함하는 임의의 공급원으로부터의 물일 수 있다. 물은 수용액에서 희석제로서 작용한다.

수용액을 형성하는데 사용되는 물의 양은 하나의 일반적인 실시형태에서는 50 중량% 내지 99.9 중량%; 다른 실시형태에서는 65 중량% 내지 99.5 중량%; 또 다른 실시형태에서는 85 중량% 내지 97.5 중량%이다.

일 실시형태에서, 수용액은 적어도 하나의 분산제(또한, 계면활성제로도 지칭될 수 있음)인 성분 (ii)을 포함한다. 분산제는, 예를 들어, 에틸렌 옥사이드(EO)/프로필렌 옥사이드(PO) 블렌드; 에틸렌 공중합체; 당업계에 알려진 기타 통상적인 분산제; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

공정에서 유용한 분산제는 중합체 분산을 위해 당업계에서 사용되는 통상적인 분산제일 수 있다. 예를 들어, 분산제는 적어도 하나의 카르복실산, 적어도 하나의 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르 또는 카르복실산 에스테르의 염을 포함할 수 있다. 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르 또는 이러한 에스테르의 염의 카르복실산 부분은 최대 60개의 탄소 원자(C), 또는 최대 50개의 C, 또는 최대 40개의 C, 또는 최대 30개의 C, 또는 최대 25개의 C를 가질 수 있다. 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르 또는 이러한 에스테르의 염의 카르복실산 부분은 적어도 12개의 C, 또는 적어도 15개의 C, 또는 적어도 20개의 C, 또는 적어도 25개의 C를 가질 수 있다. 염 형태인 경우, 분산제는 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 또는 암모늄 또는 알킬 암모늄 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 양이온을 포함한다. 분산제는 올레핀(예를 들어, 에틸렌) 카르복실산 중합체 또는 그의 염, 예를 들어 에틸렌 아크릴산 공중합체 또는 에틸렌 메타크릴산 공중합체일 수 있다. 대안적으로, 분산제는 알킬 에테르 카르복실레이트, 석유 설포네이트, 설폰화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 설페이트화 또는 포스페이트화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 중합체성 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 분산제, 1차 및 2차 알코올 에톡실레이트, 알킬 글리코시드 및 알킬 글리세리드로부터 선택될 수 있다. 상기 분산제의 조합이 또한 사용될 수 있다.

수용액을 형성하는데 사용되는 분산제(또는 하나 초과의 분산제의 조합)의 양은 하나의 일반적인 실시형태에서는 0.1 중량% 내지 35 중량%; 다른 실시형태에서는 0.5 중량% 내지 25 중량%; 또 다른 실시형태에서는 3 중량% 내지 10 중량%이다.

분산제(또는 하나 초과의 분산제의 조합)는 임의의 오염된 열가소성 수지, 분산제 및 임의의 선택적 성분의 총 중량(즉, 물을 제외한 조합의 중량)을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 또는 적어도 1 중량%, 또는 적어도 2 중량%, 또는 적어도 3 중량% 내지 최대 35 중량%, 또는 최대 30 중량%, 또는 최대 20 중량%, 또는 최대 10 중량%의 양으로 사용된다.

수용액은, 하나의 일반적인 실시형태에서는, 2개의 성분 (i) 및 (ii)를 포함하지만, 수용액은 수용액의 탁월한 이점/특성/성능을 유지하면서 특정 기능의 성능을 발휘할 수 있도록 광범위한 다양한 선택적 첨가제와 함께 제형화될 수 있다. 선택적 성분(들)인 성분 (iii)은 수용액의 성분 (i)에 첨가될 수 있거나; 또는 선택적 성분(들)은 수용액의 성분 (ii)에 첨가될 수 있거나; 또는 선택적 성분(들)은 수용액의 성분 (i) 및 (ii) 모두에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 수용액에 유용한 선택적 첨가제인 성분 (iii)은 효소, 촉매, 전술된 것 이외의 다른 상이한 계면활성제 또는 분산제, pH 조절제, 상용화제, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

예를 들어, 일 실시형태에서, 공정에 사용될 수 있는 선택적인 다른 계면활성제는 양이온성, 비이온성, 음이온성, 및 이들의 혼합물을 포함하여 당업계에 알려진 임의의 통상적인 계면활성제일 수 있다. 임의의 계면활성제의 농도는 하나의 일반적인 실시형태에서는 0 중량% 내지 30 중량%; 다른 실시형태에서는 0.05 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 선택적 계면활성제의 농도는 원하는 제조된 제품의 최종적인 기계적 특성에 대한 추가적인 영향을 방지하도록 일반적인 농도 범위의 하한에 가까울 수 있다.

분산제에 추가하여 상용화제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체와 같은 비이온성 분산제가 사용되는 경우, 추가적인 상용화제가 특히 바람직할 수 있다. 상용화제는 또한 음이온성 또는 양이온성 분산제와 조합하여 사용될 수 있다.

상용화제는 분산제와 열가소성 수지 간의 상용성을 향상시킬 수 있다. 상용화제는 예를 들어 산 작용성화된 왁스일 수 있다. 상용화제는 일반적으로 분산제보다 더 적은 양의 산 작용기 - 또는 달리 말하면 더 높은 산 당량을 가질 것이다. 상용화제는 10 내지 70의 산가를 가질 수 있다. "산가"는 물질(이 경우 상용화제) 1 그램에 존재하는 유리 산의 중화에 필요한 수산화칼륨의 밀리그램 수이다. 상용화제는 190℃에서 2.16 킬로그램(kg) 하중으로 500 g/10분 내지 5,000,000 g/10분의 용융 지수를 가질 수 있다. 상용화제의 비제한적인 예는 산-작용성 개질 폴리올레핀 왁스, 말레산 무수물 폴리올레핀 공중합체 왁스, 말레산 무수물 개질 폴리에틸렌 왁스, 말레산 무수물 개질 폴리프로필렌 왁스 및 이들의 혼합물을 포함한다. 상용화제의 상업적 예는 Clariant Corporation으로부터 입수 가능한 LICOCENE™ 431 안정화 말레산 무수물 그래프팅된 폴리에틸렌 왁스(종종 MA-g-PE로 지칭됨)를 포함한다. 선택적 상용화제의 양은 오염된 열가소성 수지, 분산제 및 상용화제 및 임의의 다른 선택적 성분의 총 중량(즉, 물을 제외한 조합의 중량)을 기준으로 0 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 최대 15 중량% 또는 최대 10 중량%일 수 있다.

특정 분산제 또는 상용화제와 함께, 분산제의 효과를 개선하기 위해 중화제를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 금속 수산화물(예를 들어, KOH)과 같은 염기가 첨가될 수 있다. 중화제 또는 염기의 양은 분산제 및 임의의 상용화제의 누적 산가를 기준으로 60 퍼센트(%) 내지 120%일 수 있다.

일반적인 실시형태에서, 수용액에 첨가하기에 유용한 다른 선택적 첨가제인 성분 (iii)의 양은 일반적으로는 가압된 수용액 중의 성분의 총 중량을 기준으로 일 실시형태에서는 0 중량% 내지 5 중량%; 다른 실시형태에서는 0.01 중량% 내지 2.5 중량%; 또 다른 실시형태에서는 1 중량% 내지 1.5 중량%의 범위일 수 있다.

공정에서 사용되는 수성 액체 용액은 공정에서 사용되는 열가소성 중합체를 처리하는 데 사용될 때 몇 가지 유리한 특성과 이점을 갖는다. 예를 들어, 수성 액체 용액은 중합체와 수상의 계면 장력을 감소시켜 분산이 가능하도록 할 수 있다.

공정은 적어도 하나의 다중 PC 열가소성 물품을 다중 PC 용융물을 수용액과 조합하기 이전; 및 전단 및 분리 단계 이전에 공정 조건 하에 용융시켜 용융된 또는 용융 다중 PC 물품("다중 PC 용융물"로 전술됨)을 형성하는 용융 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 사용되는 온도는, 예를 들어, 다중 PC 열가소성 물품을 용융물로 전환하기에 충분하다. 다른 실시형태에서, 예를 들어, 다중 PC 용융물을 형성하는 데 사용되는 온도는 다중 PC 용융물의 적어도 제1 중합체 성분의 용융 온도 초과 내지 제1 중합체 성분에 따라 최대 280℃일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 용융 온도는 다중 PC 용융물의 열화(degradation)가 발생할 수 있는 온도 미만으로 유지되어야 한다. 예를 들어, 다중 PC 용융물 공급 스트림 내의 제1 중합체 성분의 융점(MP) 온도는 최대 300℃일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 중합체 성분의 MP 온도는 일 실시형태에서는 40℃ 내지 250℃; 다른 실시형태에서는 90℃ 내지 190℃; 또 다른 실시형태에서는 110℃ 내지 140℃일 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 공정에서 사용되는 용융 온도는, 예를 들어, 적어도 105℃, 또는 적어도 110℃, 또는 적어도 130℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 160℃ 내지 최대 300℃, 최대 280℃, 최대 250℃, 최대 240℃, 최대 230℃, 최대 220℃, 또는 최대 210℃, 또는 최대 200℃일 수 있다.

공정은 첨가 단계, 예를 들어 전술한 공정의 단계 (d)를 포함한다. 첨가 단계에서, 수용액은 (I) 적어도 수용액 및 (II) 적어도 다중 PC 용융물(즉, 전술한 "MAS 혼합물")의 제형 또는 조성물 혼합물을 형성하기에 충분한 농도에서 및 공정 조건 하에 다중 PC 용융물에 첨가될 수 있다. 첨가 단계는 전단 및 분리 단계 이전에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 수용액은 MAS 혼합물을 유동성 액체 형태로 유지하기 위한 공정 조건 하에 다중 PC 용융물에 첨가된다. 첨가 단계의 온도는 전술한 용융 온도와 동일할 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 첨가 단계 동안 사용되는 온도는, 예를 들어, 적어도 105℃, 또는 적어도 110℃, 또는 적어도 130℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 160℃ 내지 최대 300℃, 또는 최대 280℃, 또는 최대 250℃, 또는 최대 240℃, 또는 최대 230℃, 또는 최대 220℃, 또는 최대 210℃, 또는 최대 200℃일 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 수용액은 가압되어 수용액을 액체 형태로 유지한다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 첨가 단계 동안 수용액에 가해지는 압력은 평방 인치당 적어도 15 파운드(psig), 또는 적어도 20 psig, 또는 적어도 50 psig, 또는 적어도 80 psig, 또는 적어도 100 psig, 또는 적어도 150 psig, 또는 적어도 200 psig 내지 최대 1000 psig, 또는 최대 600 psig, 또는 최대 500 psig, 또는 최대 450 psig, 또는 최대 400 psig, 또는 최대 350 psig 또는 최대 300 psig일 수 있다. 대안적으로, 압력은 적어도 100 kPa, 또는 적어도 150 kPa, 또는 적어도 200 kPa, 또는 적어도 500 kPa, 또는 적어도 1,000 kPa 내지 최대 7 MPa, 또는 최대 4 MPa, 또는 최대 3.5 MPa, 또는 최대 3 MPa일 수 있다.

수용액을 다중 PC 용융물과 조합하거나 혼합하여 MAS 혼합물을 형성하는 전술된 첨가 단계 후에, 공정은 MAS 혼합물을 다중 PC 용융물의 제1 중합체 성분의 용융 온도보다 높은 온도에서 전단 단계로 처리하는 단계를 포함한다. 따라서, MAS 혼합물은 다중 PC 용융물 내의 적어도 제1 중합체 성분의 용융 온도보다 높은 상승된 온도에서 전단 처리되고; MAS 혼합물이 전단될 때 수용액 또는 MAS 혼합물 중에 존재하는 물 및 임의의 다른 선택적 액체 첨가제를 유동성 액체 형태로 유지하기 위해 상승된 압력에서 전단 처리된다.

일부 실시형태에서, 예를 들어, 전단 단계 동안 MAS 혼합물(즉, 다중 PC 용융물 및 수성 액체 용액의 조성물 혼합물)에 적용되는 온도는 전술한 용융 단계 및 첨가 단계 온도와 동일할 수 있다. 예를 들어, 수성 액체 용액의 존재 하에서의 다중-PC 용융물의 전단 단계는 다중 용융 온도 피크, 유리 전이 온도 피크 또는 이들의 조합을 갖는 적어도 2개 이상의 중합체 성분으로 이루어진 다중 PC 용융물의 적어도 하나의 중합체 성분(예를 들어, 적어도 제1 중합체 성분)의 용융 온도보다 높은 온도, 및 제1 중합체 성분에 따라 최대 280℃에서 수행될 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 전단 단계 동안 사용되는 온도는, 예를 들어, 하나의 일반적인 실시형태에서는 60℃ 내지 280℃; 다른 실시형태에서는 90℃ 내지 190℃; 또 다른 실시형태에서는 140℃ 내지 170℃일 수 있다. 다른 실시형태에서, 전단 단계 온도는 적어도 105℃, 또는 적어도 110℃, 또는 적어도 130℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 160℃ 내지 최대 280℃, 또는 최대 250℃, 또는 최대 240℃, 또는 최대 230℃, 또는 최대 220℃, 또는 최대 210℃, 또는 최대 200℃일 수 있다.

또한, 일부 실시형태에서, 예를 들어, 전단 단계 동안 MAS 혼합물에 가해지는 압력은 용융 단계 및 첨가 단계 압력과 동일할 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 전단 단계 동안 사용되는 압력은, 예를 들어, 적어도 15 psig, 또는 적어도 20 psig, 또는 적어도 50 psig, 또는 적어도 80 psig, 또는 적어도 100 psig, 또는 적어도 150 psig, 또는 적어도 200 psig 내지 최대 1000 psig, 또는 최대 600 psig, 또는 최대 500 psig, 또는 최대 450 psig, 또는 최대 400 psig, 또는 최대 350 psig 또는 최대 300 psig일 수 있다. 대안적으로, 압력은 적어도 100 kPa, 또는 적어도 150 kPa, 또는 적어도 200 kPa, 또는 적어도 500 kPa, 또는 적어도 1,000 kPa 내지 최대 7 MPa, 또는 최대 4 MPa, 또는 최대 3.5 MPa, 또는 최대 3 MPa일 수 있다.

MAS 혼합물의 전단은 용융물 형태의 다중 PC 용융물과 함께 발생한다. 전단의 양은 수용액의 존재 하에 다중 PC 용융물 내의 다중 중합체 성분을 작은 입자로 분해하기에 충분해야 한다. 예를 들어, MAS 혼합물에 입력되는 비 기계적 에너지(specific mechanical energy)는 킬로그램당 적어도 0.01 킬로와트시(kWh/KG), 또는 적어도 0.05 kWh/KG 또는 적어도 0.08 kWh/KG일 수 있다. 비 기계적 에너지는 최대 0.5 kWh/KG, 또는 최대 0.4 kWh/KG, 또는 최대 0.3 kWh/KG일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 압출기 시스템을 사용하여 전단 단계를 수행하는 경우(예를 들어, 도 1의 부호 41로 도시된 압출기 참조), 압출기에 대한 비 기계적 에너지는 하기 수학식을 사용하여 계산할 수 있다:

{(킬로와트 단위의 모터 정격 출력) x [(적용된 실제 토크)/(압출기에 대한 최대 토크)] x [(스크류 속도)/(압출기에 대한 최대 스크류 속도)] x 압출기 시스템의 효율성}/[압출기의 물질 처리 속도(시간당 킬로그램)].

압출기 시스템의 효율성은 모터 에너지를 다중 PC 용융물로 전달하는 효율성이다. 예를 들어, 특정 에너지 손실은 예를 들어 기어 박스 또는 기타 기계적 기능부(feature)에서 발생할 수 있다.

일부 실시형태에서, MAS 혼합물 스트림은 하나의 일반적인 실시형태에서는 20분 미만(<); 다른 실시형태에서는 < 10분; 또 다른 실시형태에서는 < 6분의 기간 동안 전단에 노출된다. 다른 실시형태에서, MAS 혼합물 스트림의 전단은 하나의 일반적인 실시형태에서는 1분 내지 30분; 다른 실시형태에서는 2분 내지 12분; 또 다른 실시형태에서는 4분 내지 10분의 기간 동안 수행될 수 있다.

MAS 혼합물(즉, 가압된 수용액과 접촉하는 다중 PC 용융물)을 전단하는 단계 동안, 다중 PC 용융물 내의 적어도 하나의 중합체 성분(예를 들어, 적어도 하나의 제1 중합체 성분)의 분산액, 입자 또는 스트랜드는 농축된 중합체 농도로 형성된다.

전단 단계 동안, 수용액은 하나의 일반적인 실시형태에서는 1 중량% 내지 50 중량%; 다른 실시형태에서는 2.5 중량% 내지 35 중량%; 또 다른 실시형태에서는 5 중량% 내지 25 중량%의 농도로 MAS 혼합물에 존재한다.

공정의 임의의 단계 또는 모든 단계는 일 실시형태에서는 종래의 배치 장비를 사용하여 배치 공정으로 수행될 수 있거나; 또는 공정은 다른 실시형태에서는 종래의 연속 장비를 사용하여 연속 공정으로 수행될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 전단 단계는 연속 공정으로 압출기를 사용하여 수행된다.

상승된 온도 및 압력에서의 MAS 혼합물(즉, 다중 PC 용융물 및 수용액을 포함하는 혼합물; 임의의 다른 선택적 성분을 포함함)의 전단은 전단, 압력 제어 및 온도 제어를 제공할 수 있는 임의의 장치에서 발생할 수 있다. 장치는, 예를 들어, 통상적인 압출기 시스템, 예를 들어 전단 구역 및 추출 구역을 갖는 압출기일 수 있다. 압출 분야의 당업자에게 알려진 다른 종래의 보조 장비는, 예를 들어, 배압 조절기에 결합된 압출기, 용융 펌프, 또는 기어 펌프를 포함할 수 있다.

일 실시형태에서, 및 다시 도 1을 참조하면, 본 발명 공정의 용융, 전단 및 추출 단계를 수행하기 위한 단일의 이축 압출기를 포함하는 압출기 시스템(40)이 도시되어 있다. 그러나, 압출기 시스템은 용융, 전단 및 추출 단계를 제공하기 위해 하나 이상의 압출기를 포함할 수 있다. 단축 압출기, 이축 압출기, 및 이들의 조합과 같은 다양한 유형의 압출기가 사용될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 단일의 이축 압출기가 도 1에 도시된 공정을 수행하는데 사용된다.

일부 실시형태에서, 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질을 용융시켜 다중 PC 용융물을 형성함으로써 공급되는 다중 PC 용융물을 생성하기 위해 압출기를 사용하기 전에, 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질은 고체 형태, 예를 들어 물품 또는 물질을 분쇄, 파쇄 또는 펠릿화하는 것과 같은 치밀화 공정을 통해 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질을 처리함으로써 형성된 고체(즉, 용융되지 않은) 펠릿, 분말 또는 플레이크의 형태로 제공된다. 이어서, 고체 펠릿, 분말 또는 플레이크는, 예를 들어, 공급 호퍼에서 압출기의 공급 입구로 공급될 수 있다. 추가의 고체 성분, 예를 들어, 선택적 고체 계면활성제, 선택적 고체 상용화제, 또는 다른 바람직한 선택적 고체 물질도 또한 압출기의 공급 입구에서 또는 별개의 다른 압출기 입구를 통하여 압출기의 공급 입구 근처에서 펠릿, 분말 또는 플레이크와 함께 첨가될 수 있다. 예를 들어, 다른 고체 성분은 고체 펠릿, 분말 또는 플레이크와 블렌딩되거나 조합될 수 있으며, 조합된 물질은 압출기의 공급 입구에 첨가될 수 있거나; 또는 다른 고체 성분은 별개의 다른 압출기 입구를 통하여 고체 펠릿, 분말 또는 플레이크와 별도로 압출기에 첨가될 수 있다.

일부 실시형태에서, 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질은 용융되어 압출기의 제1 부분(용융 구역)에서 다중 PC 용융물을 형성하며; 수용액 및 임의의 다른 바람직한 성분은 다중 PC 용융물과 접촉하도록 압출기에 실질적으로 동시에 공급될 수 있다. 대안적으로, 다중 PC 용융물은 먼저 별도로 제조될 수 있으며, 다른 바람직한 성분들은 다중 PC 용융물이 형성되기 전 또는 형성된 후에 다중 PC 용융물과 접촉하도록 압출기에 공급될 수 있다. 다른 실시형태에서는, 예를 들어, 제1 압출기 및 제2 압출기를 포함하는 적어도 2개의 압출기를 사용하여 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 다중 PC 용융물은 제1 압출기에서 형성될 수 있으며; 그런 다음 다중 PC 용융물은 제1 압출기와 결합된 또 다른 상이한 제2 압출기로 공급될 수 있다. 수용액 및 임의의 다른 바람직한 성분은 다중 PC 용융물과 실질적으로 동시에 또는 별도로 제2 압출기에 공급될 수 있다. 이어서, 다중 PC 용융물(첨가된 임의의 다른 바람직한 성분과 함께)은, 예를 들어, 2개의 압출기가 사용되는 경우 제2 압출기의 전단 구역 및 추출 구역으로; 또는 단일 압출기의 전단 구역 및 추출 구역 부분으로 전달될 수 있다.

압출기의 제1 부분(용융 구역)에 대한 온도 설정(또는 제2 압출기의 전단 및 추출 구역으로 공급되는 이전의 제1 압출기에 대한 온도 설정)은 치밀화된 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질을 용융물로 전환하기에 충분하다. 예를 들어, 온도는 적어도 105℃, 또는 적어도 110℃, 또는 적어도 130℃, 또는 적어도 150℃, 또는 적어도 160℃ 내지 최대 300℃, 또는 최대 280℃, 또는 최대 250℃, 또는 최대 240℃, 또는 최대 230℃, 또는 최대 220℃, 또는 최대 210℃, 또는 최대 200℃일 수 있다.

전단 및 추출 구역의 온도 설정은 압출기의 제1 부분에서와 동일할 수 있거나 더 낮을 수 있지만 여전히 용융 온도보다 높을 수 있다. 소규모 압출기의 경우, 온도는 압출기의 초기 부분과 전단/추출 구역을 통해 실질적으로 동일할 수 있다. 압출기 시스템의 온도 프로파일은 압출기의 시작 부분에서 공급 물질을 가열하기 위한 임의의 수의 가열 구역 및 전단 및 추출 구역 이후에 공급 물질을 냉각하기 위한 임의의 수의 냉각 구역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 초기 구역은 25℃ 내지 약 100℃의 온도에 있을 수 있으며, 원하는 용융 및/또는 전단 및 추출 온도에 도달할 때까지 증분적으로 증가할 수 있다. 마찬가지로, 선택적 냉각 구역(들)은 경우에 따라 약 100℃에서 25℃까지 증분될 수 있다. 전단된 혼합물은 냉각 및/또는 희석을 위해 압출기의 구역 이후의 선택적인 최종 구역에서 선택적인 저장소로부터 선택적 압출기 입구를 통해 첨가되는 추가의 물 또는 다른 성분으로 추가로 희석될 수 있다.

일부 실시형태에서, (압출기의 전단 구역에서) 전단 단계 동안 MAS 혼합물에 가해지는 압력은 적어도 15 psig, 또는 적어도 20 psig, 또는 적어도 50 psig, 또는 적어도 80 psig, 또는 적어도 100 psig, 또는 적어도 150 psig, 또는 적어도 200 psig 내지 최대 1,000 psig, 또는 최대 600 psig, 또는 최대 500 psig, 또는 최대 450 psig, 또는 최대 400 psig, 또는 최대 350 psig 또는 최대 300 psig일 수 있다. 대안적으로, 압력은 적어도 100 kPa, 또는 적어도 150 kPa, 또는 적어도 200 kPa, 또는 적어도 500 kPa, 또는 적어도 1,000 kPa 내지 최대 7 MPa, 또는 최대 4 MPa, 또는 최대 3.5 MPa, 또는 최대 3 MPa일 수 있다.

다른 실시형태에서, 액체 또는 고체 형태의 추가 성분(들)은 하나 이상의 저장에서 하나 이상의 공급 호퍼 또는 펌프를 거쳐 하나 이상의 압출기 입구를 통해 압출기에 첨가될 수 있다. 압출기의 입구는 전단 및 추출 구역의 시작 부분에 있을 수 있지만, 선택적으로는, 예를 들어, 수용액은 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질이 용융되어 다중 PC 용융물을 형성한 이후 압출기의 일부에서 전단 및 추출 구역 상류의 저장소로부터 첨가될 수 있다. 다른 실시형태에서, 수용액의 액체 성분 및 임의의 바람직한 선택적 성분, 예를 들어 선택적 상용화제, 선택적 세정제, 또는 선택적 염기는 또한 별개의 펌프를 통해 별개의 예비 용기로부터 제공될 수 있다. 임의의 적합한 펌프가 사용될 수 있다. 예를 들어, 240 bar(24 MPa)의 압력에서 분당 약 150 입방센티미터/분(cc/분)의 유량을 제공하는 펌프를 사용하여 성분을 압출기에 제공할 수 있다. 다른 예로서, 액체 주입 펌프는 200 bar(20 MPa)에서 300 cc/분 또는 133 bar(13.3 MPa)에서 600 cc/분의 유량을 제공한다. 다른 실시형태에서, 액체 성분은 선택적으로 예열기에서 예열될 수 있다.

일반적으로 전단 및 추출 대역에서 압력을 유지하기 위해, 압출기로부터 배출이 없을 것이다. 그러나, 직렬로 연결된 2개의 압출기를 갖는 시스템 - 하나의 압출기는 다중 PC 열가소성 물품 또는 물질을 용융물로 전환하고 제2 압출기는 MAS 혼합물(즉, 다중 PC 용융물 및 수용액; 및 임의의 선택적 성분)을 전단시킴 - 에서 또는 긴 압출기 시스템에서, 열가소성 중합체 블렌드 수지가 용융물로 전환되는 시스템 부분에서 배기가 있을 수 있다. 또한, 긴 시스템에서는, 냉각을 위해 - 예를 들어, 조합을 어느 정도 탈수시키기 위해 - 최종 구역의 단부쪽으로 배기가 필요할 수 있다.

공정의 전단 단계 및 MAS 혼합물 중 분산액, 입자 또는 스트랜드의 형성 이후, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드를, 예를 들어, 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 제2 중합체 성분, 임의의 나머지 열가소성 중합체 수지 성분, 및/또는 임의의 나머지 선택적 성분을 포함하는 MAS 혼합물의 다른 성분으로부터 분리하기 위해 공정에서 분리 단계가 사용된다. 예를 들어, 중합체(예를 들어, PE) 분산액, 입자 또는 스트랜드는 MAS 혼합물로부터 물리적으로 분리된다. 바람직한 실시형태에서, 분리 단계는 부유 공정, 원심분리 공정, 여과 공정 또는 응집 공정과 같은 통상적인 공정을 통해 수행될 수 있다.

MAS 혼합물을 전단한 후에 형성된 다중 PC 용융물의 제1 중합체 성분, 즉 전단 후 MAS 혼합물 중에 형성되어 존재하는 농축된 제1 중합체 성분 스트림은 MAS 혼합물 중에 존재하는 다른 성분으로부터 분리될 수 있으며; 이어서 농축된 중합체 성분 스트림은 수집/회수될 수 있다. MAS 혼합물 중에 존재하는 다른 성분은, 예를 들어, 물, 제2 중합체 성분 및 기타 나머지 수지 성분을 포함할 수 있다. 바람직한 농축된 중합체 성분 스트림을 분리 및 수집하는 방법은, 예를 들어, 다음을 포함한다: (1) 먼저 바람직한 농축된 중합체 성분 스트림(여기서, 바람직한 농축된 중합체 성분 스트림은 일반적으로 고체 물질이며 큰 입자의 형태임)을 MAS 혼합물의 상부로 부유시키고, 이어서 MAS 혼합물의 상부에서 상부 물질 층을 스키밍(skimming)하거나 MAS 혼합물로부터 상부 물질 층을 여과함으로써 물질을 수집할 수 있는 공정; (2) 먼저 물질을 변형시켜 작은 입자의 물질을 수집한 다음, 작은 입자를 응집시켜 여과 공정을 사용하여 수집할 수 있는 더 큰 입자(응집체)를 형성하는 공정; (3) 연속 방식 또는 배치 방식으로 원심력을 통해 물질을 분리하는 원심분리 공정; 및/또는 (4) 압출기 내의 물질로부터 물 또는 기타 액체를 전환시켜 압출기 내의 물질을 분리하는 압출기 공정. 분리된 농축된 중합체 성분 스트림(예를 들어, 농축된 제1 중합체 농도를 갖는 제1 중합체 성분 스트림)을 건조시켜 분말을 형성할 수 있거나 또는 펠릿화기를 통해 처리하여 복수의 펠릿을 형성할 수 있다. 분말을 추가로 체질하여 더 크거나 더 작은 크기의 오염 물질 또는 대체 중합체를 제거할 수 있다.

일반적으로, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 MAS 혼합물의 다른 성분으로부터 분리하기 위한 일부 실시형태의 분리 단계는 짧은 기간, 예를 들어 하나의 일반적인 실시형태에서는 < 20분; 다른 실시형태에서는 < 10분; 또 다른 실시형태에서는 < 6분의 기간에 수행될 수 있다. 다른 실시형태에서, 분리 단계는 하나의 일반적인 실시형태에서는 1분 내지 30분; 다른 실시형태에서는 2분 내지 12분; 또 다른 실시형태에서는 4분 내지 10분의 기간 동안 수행될 수 있다.

공정은 공정의 전단 단계에서 형성되고 공정의 분리 단계에서 분리된 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분리된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 회수하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 공정에서 형성되는 생성된 분리된 분산액, 입자 또는 스트랜드는 분산액, 입자 또는 스트랜드 중에 존재하는 임의의 유입수(extraneous water)를 제거하고; 건조된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 추가로 처리하는, 예를 들어 건조된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 재활용 공정으로 처리하는 추가의 공정을 더 쉽게 만들기 위해 건조 단계로 처리된다.

일부 실시형태에서, 공정은 단계 (g)의 회수된 스트림을 건조; 펠릿화; 탈휘발 압출; 스팀 스트리핑; 공동 스트리핑; 재활용; 또는 이들의 조합으로 처리하는 단계 (h)와 같은 하나 이상의 추가 처리 단계를 포함할 수 있다.

본 발명 공정의 장점 중 하나는 공정의 단계가 당업계에 알려진 여러 통상적인 방법 및 장비에 의해 수행될 수 있다는 점이다. 또한, 공정의 또 다른 장점은 공정을 이용하여 분리 단계를 수행하기 전에 박리 공정 또는 박리 단계가 필요하지 않다는 점이다. 따라서, 공정은 박리 공정 또는 용해 공정보다 덜 복잡하다.

분리/회수 공정의 다른 장점 중 일부는, 예를 들어, 다음을 포함한다: (1) 공정은 바람직한 단일 중합체 성분 스트림을 농축할 수 있다; (2) 공정은 용융물에 남아 있는 다른 성분으로부터 바람직한 농축된 단일 중합체 성분 스트림을 분리할 수 있다; (3) 바람직한 분리된 농축된 단일 중합체 성분 스트림은 추가 처리 기능을 통과할 수 있다; (4) 바람직한 분리된 농축된 단일 중합체 성분 스트림은 재활용할 수 있다; (5) 공정은 바람직한 분리된 단일 중합체 성분 스트림을, 예를 들어, 버진 수지(virgin resin), 냄새 소거제 첨가제, 산화방지제, UV 안정제, 무기 충전제, 슬립제, 블로킹 방지제 등을 포함하는 다른 성분과 블렌딩하는 것과 같은 추가적인 선택적 제형화 단계를 제공한다; (6) 다중 PC 용융물을 처리하기 위해 공정에서 사용되는 수성 액체 용액 혼합물은 용매계 제형과는 대조적으로 수계 제형(즉, 용매가 없는 제형)이며; 공정의 수계 제형은 유리하게는 환경 영향에 대한 우려를 감소시킨다; 및 (7) 공정은 분리를 가능하게 하는 데 최대 몇 시간(예를 들어, 1시간 내지 15시간)이 걸릴 수 있는 배치식 확산 기반 공정과 같은 다른 유형의 공정에 비해 더 짧은 시간 규모(예를 들어, 1분 내지 < 1시간[hr])로 분리를 가능하게 하는 장점이 있는 연속 압출기 기반 공정을 사용할 수 있는 옵션을 제공한다.

공정의 전단 단계 동안 형성되고 공정의 회수 단계에서 회수된 제1 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드 형태의 다중 PC 용융물의 분리, 수집 및 회수된 제1 중합체 성분은 바람직한 제1 중합체 성분이 농축되고 재활용 공정을 통해 제1 중합체 성분을 처리하는 단계와 같은 추가 처리를 위해 회수되는 제1 중합체 성분 스트림을 포함한다. "농축된", "농축" 또는 "농축하는"은 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 농도가 제1 수준 농도에서 제1 수준 농도보다 높은 제2 수준 농도로 증가되는 것을 의미한다. 예를 들어, 다중 PC 용융물의 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 농도는 다중 PC 용융물이 공정을 통과하기 전에 제1 수준이고; 이어서 다중 PC 용융물이 공정을 통과한 후 제1 수준 농도는 제2 수준 농도로 증가한다.

일반적으로, 다중 PC 열가소성 중합체 블렌드의 분산액, 입자 또는 스트랜드 형태의 제1 중합체 성분 스트림을 생성하기 위해 본원에서 기술된 바와 같이 처리되지 않은 제1 중합체 성분은 일 실시형태에서는 적어도 1 중량%, 다른 실시형태에서는 적어도 10 중량%의 양으로 농축된다. 다른 실시형태에서, 농축된 제1 중합체 성분 스트림은 일 실시형태에서는 50 중량% 내지 100 중량%, 다른 실시형태에서는 90 중량% 내지 99 중량%, 또 다른 실시형태에서는 50 중량% 내지 90 중량%로 농축될 수 있다.

일부 실시형태에서, 회수 및 수집된 농축된 제1 중합체 성분의 평균 입자 크기는, 분산액 또는 입자로부터 수집된 경우, 적어도 0.1 μm, 적어도 1 μm, 적어도 5 μm 또는 적어도 10 μm일 수 있다. 평균 입자 크기는 최대 600 μm, 최대 400 μm, 최대 200 μm 또는 최대 150 μm일 수 있다. 입자 크기는 Beckman Coulter 입자 크기 분석기와 같은 표준 입자 크기 측정 장비를 사용하여 측정할 수 있다. 농축된 제1 중합체 성분의 스트랜드가 수집된 경우, 스트랜드의 크기는 스트랜드의 길이(L) 및 직경(D)을 L/D의 비율로 측정하기 위해 당업자에게 알려진 다른 통상적인 크기 측정 장비를 사용하여 쉽게 측정할 수 있다.

일부 실시형태에서, 공정의 회수 단계 (g) 이후, 단계 (f)의 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분 스트림의 회수된 분리된 분산액, 입자 또는 스트랜드는 선택적으로는 버진 수지, 냄새 소거제 첨가제, 산화방지제, UV 안정제, 무기 충진제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분과 제형화되거나 또는 블렌딩될 수 있다.

일부 실시형태에서, 공정의 회수 단계 (g) 이후, 공정은 선택적으로 추가 처리 단계 (h)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 (g)의 회수된 스트림은 건조; 펠릿화; 탈휘발 압출; 스팀 스트리핑; 공동 스트리핑; 재활용; 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 추가 단계로 처리될 수 있다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 전술된 다중 PC 용융물의 분산액, 입자 또는 스트랜드 형태의 농축된 제1 중합체 성분 스트림은, 다중 PC 용융물의 농축되지 않은 제2 중합체로부터 분리 및 회수된 후, 재활용 시스템으로 전달되어 유리하게는 재활용 공정으로 처리된다. 예를 들어, 상기 공정의 단계 (g)에서 수집 및 회수되는 바람직한 분리된 중합체 성분 스트림의 분산액, 입자 또는 스트랜드는 재활용 시스템에 공급되어 분산액, 입자 또는 스트랜드로부터 재활용 물질(재활용물)을 형성할 수 있다. 이어서, 분산액, 입자 또는 스트랜드로부터 생성된 재활용 물질을 사용하여 재활용된 물질, 즉 재활용 물질과 다른 새롭고 상이한 물품을 제조할 수 있다. 예를 들어, 다층 포장, 필름 또는 상이한 열가소성 중합체의 층으로 제조된 물품이 이 공정을 통해 처리될 수 있으며; 이어서, 공정에 따라 제조된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 사용하여 단층 또는 다층 신제품을 포함할 수 있는 새로운 상이한 포장재, 필름 또는 물품을 제조할 수 있다. 일반적으로, 분산액, 입자 또는 스트랜드를 재사용하거나 재활용하는 공정은 재활용 분야의 당업자에게 알려진 통상적인 공정이다. 상기 재활용 공정은 환경을 보호하기 위해 플라스틱 폐기물의 양을 감소시키는 데 유용하고 바람직하다.

실시예

하기 발명 실시예(Inv. Ex.) 및 비교예(Comp. Ex.)(총칭하여, "실시예")는 본 발명 공정의 특징을 추가로 설명하기 위해 본원에서 제시되지만, 명시적으로 또는 암시적으로 특허청구범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명 실시예는 아라비아 숫자로 식별되고, 비교예는 알파벳 문자로 표시된다. 다음 실험은 본원에 기재된 조성물의 실시형태의 성능을 분석한다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 총 중량 기준의 중량 기준이다.

실시예에 사용된 원료는 표 I에 기재되어 있다.

[표 I]

하기 중합체 및 중합체 블렌드가 실시예에서 사용된다: (1) 애완동물 사료 포장에 사용되는 PA/PE 라벨이 부착된 포장재: LDPE 25.8%, LLDPE 60%, PA 7.8%, 및 LLDPE 타이 층 6.4%로 이루어진 5층 PE/PA 필름; (2) PET/PE 라벨이 부착된 파우치 포장재: 예를 들어, LDPE 23.7%, LLDPE 55.3%, 및 PET 21%를 포함하는 PET PE 필름 구조물; (3) 예를 들어, 90% DOWLEX^TM 2035G: 및 10% Silver Dura-Lar를 포함하는 m-PET/PE 라벨이 부착된 금속화된 폴리에스테르 PE; (4) 예를 들어, 각각 HDPE 8940 및 HDPE 8907 라벨이 부착된 HDPE DMDA-8940-NT-7; 및 HDPE DMDA-8907-NT-7의 50/50 블렌드; (5) PP 라벨이 부착된 Braskem PP 6D43; 및 HDPE 8940 라벨이 부착된 HDPE DMDA 8940-NT-7의 50/50 블렌드 및 (6) Engage 8411 및 HDPE 8940 라벨이 부착된 HDPE DMDA 8940-NT-7의 50/50 블렌드.

블렌드는 표준 가공 기술을 사용하여 이축 압출기에서 펠릿으로 배합된 다음 개시된 전단 공정에 공급된다.

하기 분산제가 실시예에서 사용된다: (1) PRIMACOR™ 5980i(에틸렌 아크릴산 공중합체, 20 중량% 공단량체, 밀도 = 0.958 g/cm³, 용융 흐름 지수 = 300 g/10분, 융점 = 77.2℃, SK Global에서 입수); 및 (2) Pluronic™ F-108(에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 공중합체, 융점 60℃, 수 평균 분자량(Mn) = 14,600, BASF에서 입수).

염기가 또한 실시예에서 사용되며, 일반적으로는 임의의 염기 물질일 수 있다. 예를 들어, 실시예에서는 수산화칼륨(물 중 30%) 염기가 사용된다.

상용화제가 실시예에서 사용되며, 일반적으로는 임의의 상용화제 물질일 수 있다. 예를 들어, 실시예에서는 상용화제인 Licocene 431(Clariant에서 상업적으로 입수 가능)이 사용된다.

일반적인 시험 수행 절차

실시예에 대해 완료된 시험은 12-구역 25-밀리미터(mm) Berstorff 이축 압출기에서 수행된다. 다중 PC 조성물 공급물은 압출기의 피드 스롯(feed throat)으로 낙하하는 대형 Schenk 피더를 통해 펠릿 또는 플레이크로서 시스템에 전달된다. 분산제 또는 선택적 첨가제와 같은 기타 고체는 또한 압출기의 피드 스롯으로 낙하하는 KQX K-tron 피더를 사용하여 펠릿 또는 분말로서 전달된다. 물 또는 기타 액체 성분은 500D ISCO 펌프를 통해 인젝터를 거쳐 전달된다. 추가의 물은 대형 Hydracell 펌프를 통해 인젝터를 거쳐 추가로 압출기 아래로 전달된다.

실시예에서 사용된 중합체 분산액(본원에서 본 발명의 실시예를 구성하는 분산액 번호 1 - 5, 약칭하여 "Disp. 1 - 5"; 및 비교 분산액 A 및 B, 약칭하여 "Comp. Disp. A - B")의 생성된 조성물은 표 II에 기술되어 있다. 비 기계적 에너지는 분산액 실시예의 경우 0.09 kWh/KG 내지 0.17 kWh/KG였다.

일반적인 측정 절차

출발 물질 및 농축된 중합체 물질의 ΔH 비율 및 Tm 값은 Q100 DSC(시차 주사 열량계, 미국 델라웨어주 뉴캐슬 소재의 TA Instruments, Inc.에서 입수 가능)를 사용하여 측정한다. 측정 조건은 분당 섭씨 10도(℃/분)의 가열 속도에서 및 2 사이클 실행 후 -90℃ 내지 250℃이다. 제2 사이클부터 결과를 기록한다.

분리 방법에 대한 일반적인 절차

전단 후에 형성되는 분산액, 입자 또는 스트랜드를 분리하기 위해 실시예에서 사용되는 분리 방법은, 예를 들어, 하기에 기술된 (1) 부유 방법 또는 (2) 여과 방법을 포함한다:

(1) 부유 방법

부유 방법의 경우, 압출기에서 배출되는 생성 물질을 용기에 수집한 다음, 물질을 냉각하고 용기에서 24시간 동안 방치한다. 물질이 냉각되는 기간 동안, 입자는 용기 상단쪽으로 부유하며 물질의 표면 상에서 체류한다. 물질의 상단으로 부유된 입자를 스쿠프(scoop)를 사용하여 수집한다. 이어서, 수집된 물질을 부흐너 깔대기(Buchner funnel) 상에서 진공 여과를 이용하여 물로 세척한다. 이어서, 세척된 물질을 24시간 동안 공기 건조시킨 다음, 건조된 물질을 추가로 특성화한다.

(2) 여과 방법

여과 방법의 경우, 압출기에서 배출되는 생성 물질을 먼저 용기에 수집한다. 이어서, 물질을 혼합하고; 혼합물을 메쉬 필터 백(800 μm 메쉬 크기)을 통해 부어 큰 중합체 스트랜드로부터 분산액 또는 작은 입자를 분리한다. 큰 중합체 스트랜드는 필터 백에 잔류한다. 필터 백 내의 나머지 물질을 72시간 동안 공기 건조시킨 다음, 건조된 물질을 추가로 특성화한다.

전술한 바와 같이, 표 II는 다양한 중합체 블렌드에 사용되는 분산 공정을 기술한다. 압출기에서 배출되는 생성 물질, 즉 분산액, 입자 또는 스트랜드는 분리 및 회수하고; 이어서, 생성 물질의 특성을 측정한다.

표 III은 실시예에서 제조된 분산액 샘플의 농축된 PE 특성화를 기술한다.

[표 II]

[표 III]

상기 실시예의 데이터에서 얻은 주요 결과는 관찰된 2개의 용융 온도 피크 및 농축을 나타내는 DSC ΔH 면적의 증가이다.

Claims

다수의 중합체 성분의 용융물로부터 적어도 하나의 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정으로서,
(A) 다중 중합체 성분 용융물을 가압된 수용액의 존재 하에 전단하는 단계로서; 상기 다중 중합체 성분 용융물은 적어도 제1 중합체 성분 및 적어도 제2 중합체 성분의 블렌드를 포함하고; 상기 다중 중합체 성분 용융물은 적어도 2개의 용융 온도, 적어도 2개의 유리 전이 온도, 또는 이들의 조합을 갖고; 상기 가압된 수용액은:
(i) 물, 및
(ii) 적어도 하나의 분산제의 수성 액체 혼합물을 포함하고;
상기 가압된 수용액과 접촉하는 상기 다중 중합체 성분 용융물의 전단은 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 형성하는, 단계; 및
(B) 단계 (A)의 전단 후에, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 제2 중합체 성분, 및 임의의 나머지 열가소성 중합체와 분리시킴으로써 적어도 제1 중합체 성분을 상기 다중 중합체 성분 용융물의 다른 중합체 성분으로부터 단리하는 단계를 포함하는, 다수의 중합체 성분의 용융물로부터 적어도 하나의 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 가압된 수용액과 접촉하는 단계 (A)의 다중 중합체 성분 용융물을 전단하는 단계는 농축된 제2 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제2 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 추가로 형성하고; 상기 단계 (B)에서, 상기 단계 (A)의 전단 후, 농축된 제2 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제2 중합체 성분의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 제1 중합체 성분, 및 임의의 나머지 열가소성 중합체와 분리시킴으로써 상기 적어도 제2 중합체 성분을 상기 용융된 다중 중합체 성분 열가소성 물품의 다른 중합체 성분으로부터 단리하는 단계를 포함하는, 공정.
다수의 중합체 성분의 용융물로부터 적어도 하나의 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정으로서,
(a) 적어도 제1 중합체 성분 및 적어도 제2 중합체 성분을 갖는 다중 중합체 성분 열가소성 물품을 제공하는 단계;
(b) 상기 다중 중합체 성분 열가소성 물품을 용융시켜 다중 중합체 성분 열가소성 물품의 용융물을 형성하는 단계로서; 상기 용융물은 적어도 제1 중합체 성분 용융물 스트림 및 적어도 제2 중합체 성분 용융물 스트림을 포함하고; 상기 다중 중합체 성분 용융물은 적어도 2개의 용융 온도, 적어도 2개의 유리 전이 온도, 또는 이들의 조합을 갖는, 단계;
(c) 가압된 수용액을 제공하는 단계로서, 상기 수용액은:
(i) 물, 및
(ii) 적어도 하나의 분산제의 수성 액체 혼합물을 포함하는, 단계;
(d) 상기 단계 (b)의 용융물을 상기 단계 (c)의 가압된 수용액에 첨가하는 단계;
(e) 상기 단계 (b)의 다중 중합체 성분 용융물을 상기 단계 (c)의 가압된 수용액의 존재 하에 전단하는 단계로서; 상기 가압된 수용액과 접촉하는 상기 다중 중합체 성분 용융물의 전단은 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분 스트림의 분산액, 입자, 또는 스트랜드를 형성하는, 단계;
(f) 상기 단계 (e)의 전단 이후, 농축된 제1 중합체 성분 농도를 갖는 적어도 하나의 제1 중합체 성분 스트림의 분산액, 입자 또는 스트랜드를 상기 다중 중합체 성분 용융물 및 가압된 수용액의 혼합물 중의 물, 적어도 하나의 분산제, 적어도 하나의 제2 중합체 성분, 및 임의의 나머지 성분과 분리하는 단계; 및
(g) 상기 단계 (f)의 분리된 분산액, 입자 또는 스트랜드를 회수하는 단계를 포함하는, 다수의 중합체 성분의 용융물로부터 적어도 하나의 중합체 성분을 분리 및 회수하는 공정.
제3항에 있어서, 상기 가압된 수용액은 상기 가압된 수용액 중의 성분의 총 중량을 기준으로 50 중량 퍼센트 내지 99.9 중량 퍼센트의 성분 (i)의 물 및 0.5 중량 퍼센트 내지 35 중량 퍼센트의 성분 (ii)의 분산제를 포함하는, 공정.
제3항에 있어서, 상기 용융물의 제1 중합체 성분은 폴리올레핀; 아크릴; 폴리스티렌; 스티렌 공중합체; 폴리아미드; 열가소성 우레탄; 열가소성 실리콘; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 공정.
제3항에 있어서, 상기 용융물의 제1 중합체 성분은 폴리올레핀이며; 상기 폴리올레핀 성분은 1 미만의 밀도, 0.5 g/10분 내지 80 g/10분의 용융 지수, 및 60℃ 내지 150℃의 용융 온도를 갖는, 공정.
제3항에 있어서, 상기 전단 단계 (e) 동안의 압력은 상기 수성 액체 용액을 사용 온도에서 액상으로 유지하거나 또는 상기 수성 액체 혼합물 중에 존재하는 물을 전단 단계 (e) 동안 공정 온도에서 물의 비점 미만으로 유지하기에 충분한, 공정.
제3항에 있어서, 상기 단계 (e)의 전단은 적어도 하나의 압출기에서 발생하는, 공정.
제3항에 있어서, 상기 단계 (e)의 전단 동안 제공되는 비 기계적 에너지(specific mechanical energy)는 킬로그램당 적어도 0.01 킬로와트-시인, 공정.
제3항에 있어서, 상기 단계 (c)의 가압된 수용액은 제2 분산제, 분산제, 상용화제, 세정제, 중화제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 포함하는, 공정.
제3항에 있어서, 상기 전단 단계 (e)는 배치 공정 또는 연속 공정인, 공정.