JP5069231B2 - 発泡ポリスチレンのリサイクル方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、発泡ポリスチレンの強化されたリサイクル方法に関する。
より具体的には、本発明は、溶媒への溶解による発泡ポリスチレンの容量の低減、不溶性成分の分離、逆溶媒(anti-solvent)でのポリスチレンの選択的沈殿(precipitation)、沈殿ポリスチレンの分離、乾燥及び押出し、蒸留による回収及び溶媒のリサイクルを含む方法に関する。

発泡ポリスチレンは、その低い熱伝導性及び良好な耐衝撃性のため、様々な製品の梱包材料及び建築物及び冷蔵庫の断熱材料として大量に使用されている。これらの材料の廃棄物及び発泡ポリスチレンの製造廃棄物は、その比重が非常に低いため、極めてかさ高く、その結果としてその輸送及びその後のごみ集積所での処分が問題である。
一方、これらの廃棄物の焼却による処分は、焼却炉の燃焼プロセスに干渉し、また有毒ガスを発生させ得るため、また問題である。
実際、臭素化難燃性添加剤を含むあるタイプの発泡ポリスチレンは、焼却された場合、極めて毒性であるポリ臭化ダイオキシンを形成し得る。これらの理由から、発泡ポリスチレン由来の廃棄物は、第一段階の容量の低減及びその後のポリスチレンの再生によりリサイクルされるべきである。

容量低減及びポリスチレンのリサイクルに関する従来方法(熱-機械衝撃処理を含む)は、発泡ポリスチレン中に存在する他の生成物からのポリスチレンの分離が可能でなく、また、それらには、ポリマーの酸化的部分崩壊、それによるその品質低下という考慮すべき不都合がある(Kano、Suzuki、J. Jpn. Pack. Inst.、31、33、1993年；Sasao, Haradeら、Kagaku Kogyo、66、395、1992年)。
前記欠点を克服する、公知技術記載の発泡ポリスチレンの容量低減及びリサイクルの他の方法としては、有機溶媒へのポリマーの溶解が挙げられる。
溶液からのポリスチレンの回収は、その後、溶媒の蒸発又は水又は逆溶媒の添加による沈殿により行われる。

しかし、公知技術に記載されているこれらのタイプのプロセスは、以下のもののうちそれらの産業上の利用を危うくするいくつかの欠点を有する：
・芳香族又は有機ハロゲン化化合物の使用の場合の如く、人及び環境に毒性かつ危険な溶媒の使用
・特性、品質、市場入手可能性及び価格の不安定性及び多様性；溶媒としてのリモネンの使用の場合のような許容不可能な官能特性
・処理されるべき材料中に含まれる添加剤の不十分な又はゼロ除去、その後の溶液の蒸発による回収又は水又はほとんど選択的でない有機逆溶媒、例えば飽和炭化水素の添加により得られる沈殿の場合のような、回収ポリスチレンの低品質。ポリスチレンから分離されるべき添加剤の例としては、臭素化難燃性添加剤、例えばヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)及び難燃性添加剤の補助剤、例えばジクミルペルオキシド(DCP)が挙げられる。これらの添加剤は、有毒ガスの形成、その後の押出し段階の間のポリマーの分解及び着色を避けるため、ポリスチレンから除去されなければならない
・高沸点溶媒からの蒸発又は低揮発性溶媒、例えばアルキレングリコールからの沈殿による回収の場合のような、回収及び乾燥の困難性、その後の回収ポリスチレンの低品質
・低揮発性溶媒、例えば二塩基性エステル、グリコールエーテル及びエステルの使用の場合のような、溶解の困難性(低溶解率及び低濃度又は高粘性溶液)
・ポリスチレンの回収後の溶媒/逆溶媒混合物の分留における困難性及びポリスチレン溶解段階での溶媒のリサイクルにおける困難性。具体的には、逆溶媒がかなり過剰に（溶媒に関して10〜15倍の質量まで）通常使用される場合、プロセスは特に危うく、それは高沸点溶媒及びより揮発性の逆溶媒の使用により、溶媒/逆溶媒混合物の蒸留による分離工程の間、産業の利用上望ましくない膨大なエネルギー消費及びプロセスの経済的負担とともに、スチレン溶解段階に溶媒をリサイクルするために、混合物に含まれる全逆溶媒の蒸留が要求される。

これらの欠点を克服し、工業規模で応用され得るプロセスを開発するために、公知技術の記載に関して改良された特性を有する溶媒/逆溶媒系を研究した。
例えば、日本特許出願JP 11-005 865、JP 11-080 418及び国際特許出願WO 2005/023922は、一般的に、アルキルカーボネートの、発泡ポリスチレンに関する溶媒として優れた特性を記載している。
特許出願JP 11-080 418、DE 10207336、US 5,232,954及びWO 2005/023922は、一般的に低沸点アルコールの逆溶媒としての最適な特性を記載している。これらのアルコールは、純粋なポリスチレンの選択的沈殿及び溶液に残存する添加剤からのその分離を可能にするために、ポリスチレンに対して非溶媒(non-solvent)であること及びポリスチレンそれ自体に含まれる添加剤の良好な溶媒であることにより特徴付けられる。

溶媒/逆溶媒混合物を分留(fractionation)することが困難ではなく、またポリスチレン溶解工程に溶媒をリサイクルすることが困難ではなく、良品質な発泡ポリスチレンを回収可能な、溶媒と逆溶媒の特定のコンビネーションの使用をベースとした方法をここで見出した。

これによると、本発明の課題は、以下の工程を本質的に含む発泡ポリスチレンを含有する廃棄物からポリスチレンを回収する方法に関する。
i. 溶媒への溶解による発泡ポリスチレンの容量の低減、
ii. 不溶性成分の分離、
iii.逆溶媒によるポリスチレン溶液の沈殿、
iv. 沈殿ポリスチレンの分離、洗浄及び乾燥、
v. 沈殿及び洗浄に使用される母液の成分の蒸留による分留、蒸留カラムの先端からの溶媒の回収及び工程i)へのそのリサイクル、蒸留カラムの下部からの逆溶媒の回収であって、その逆溶媒が、n-ブタノール、イソ-ブタノール又はsec-ブタノールから選ばれるブタノールであり、その溶媒がジメチルカーボネート単独であるか又は25質量％以下のブタノールを含む混合物であることを特徴とする。

溶媒としてのジメチルカーボネートの、逆溶媒としてのブタノールとのコンビネーションにおける使用の特定の有用性は、極めて驚くべきことであると考えられるべきである。
ロドリゲス(Rodriguez)ら、FLUID PHASE EQUILIBRIA 201、187〜201、2002年に記載されているように、実際、ジメチルカーボネートが、炭素数1〜4の低沸点アルコールと、溶解困難な低沸点の共沸混合物を形成することは公知であった。また、公知の逆溶媒特性を有するアルコールの存在のために、これらの混合物が、ポリスチレンに良好な溶媒ではないということが予期されることは論理的であった。これは実際に考えられることであり、また、ジメチルカーボネートとメチル、エチル、n-プロピル、イソ-プロピル及びtert-ブチルアルコールとの共沸混合物の場合に発明者らにより示された。
また、ジメチルカーボネートと25質量％以下のブタノールの混合物が、容量の低減、及び非常に短時間の室温での発泡ポリスチレンの溶解、及び高濃度ポリマーでの溶液の簡単な産生を、条件下及びジメチルカーボネート単独の使用で得られるものと実際比較可能に及び他のアルキルカーボネートの使用で得られるものよりも良好な結果で可能にすることは、驚くべきことである。

本発明により、溶媒としてジメチルカーボネート(又は前記比率におけるジメチルカーボネートとブタノールの混合物)及び逆溶媒としてブタノールを使用することは、ポリスチレンの分離後、ポリスチレンの沈殿を得るために過剰に加えられる逆溶媒の蒸留を行う必要なく、ポリスチレンの沈殿及び洗浄に使用される母液の蒸留による溶媒の容易な回収にとって必須であることは、指摘されるべきである。

溶媒としてのジメチルカーボネート及び逆溶媒として本発明に合致しない低沸点アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール又はtert-ブタノールの使用には、ジメチルカーボネートを回収するための、共沸混合物の成分の高価で非経済的な分離操作が要求されると考えられる。
高次カーボネート、例えばジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート又はジブチルカーボネートを使用することは、今度は、ポリスチレンの溶解速度を明らかに危うくする（遅くなると考えられる）だけでなく、溶媒-逆溶媒混合物の蒸留により分離層において、その方法への多量のエネルギー消費及び経済的負荷（それは工業規模での使用を望ましいものにしない）をもって、ポリスチレン溶解工程にその溶媒がリサイクルされ得るように、混合物中に含まれる全逆溶媒の蒸留が必須となると考えられる。

本発明の目的である方法には、明確な全ての工程において、公知技術の方法に関して多くの利点がある。
・ジメチルカーボネート及びブタノールは安定な化合物であり、それらは、安価であり、工業的操作において広く入手可能であり、中程度の引火性を有し、好都合な毒性学的及び環境毒性学的特性を有する。
・容量の低減及び溶媒中の発泡ポリスチレンの溶解は、極めて素早く室温で行われ、溶液は、高濃度ポリマー及び中程度の粘性で得られ、それは不溶性分画の分離操作、例えば濾過を促進する。
・容量の低減及び発泡ポリスチレンの溶解に使用される溶媒は、ポリスチレンの沈殿及び洗浄に使用される母液の蒸留により容易に回収可能であり、後者の分離後、ポリスチレンの沈殿を得るために過剰に加えられる逆溶媒の蒸留は必須ではなく、その後の考えられ得るエネルギー及び費用の節約がなされる。
・溶媒からポリスチレンを沈殿させるために逆溶媒としてブタノールを使用することにより、添加剤の高い除去選択性、容易な分離、緩和な真空下及びポリスチレンの温度条件下での乾燥が保証され、回収されるポリマーが一定の品質で得られ、それを、着色及び分子量の低減なしにその後の押出しにかけることができる。

本発明の態様の操作により、容量低減及び発泡ポリスチレンの溶解が行われる溶媒は、炭素数７以下の飽和脂肪族又は環状炭化水素又は前記炭化水素の混合物を、混合物中0.1〜35質量％の濃度で更に含む。この炭化水素の炭素数は通常５であり、処理の対象である発泡ポリスチレンを含む廃棄物によりそのプロセスに導入され、それはそこにいまだ含まれる使用発泡剤の残渣を表している。発泡剤は、処理の対象である発泡ポリスチレンを含む廃棄物中に、0.1〜1.5質量％の濃度で通常含まれる。
本発明の前記態様による操作が行われる場合、ジメチルカーボネート(又は前記比率でのジメチルカーボネート及びブタノール)及び更に飽和脂肪族又は脂肪族炭化水素を含む溶媒混合物は、室温で、極めて速い時間での容量低減及び発泡ポリスチレンの溶解、及び高濃度ポリマー溶液の容易な産生を、条件下及び完全に比較可能な及び前記炭化水素の存在なしに得られるものよりも一層良好な結果をもって可能にすることは、驚くべきことである。アルコールと同様に及びそれに加えて、前記飽和脂肪族又は環状炭化水素が、その溶液からポリスチレンを沈殿する逆溶媒であることは、国際特許出願WO 2003/35729に記載されているように、実際に知られている。

リサイクルされるべき発泡ポリスチレンが、飽和脂肪族又は環状炭化水素、例えば、ペンタンを使用発泡剤の残渣として、濃度0.1〜1.5質量％で含む場合（それはリサイクルによりプロセスストリームに蓄積する）、ジメチルカーボネート(又は前記比率でのジメチルカーボネート及びブタノール)及び更に飽和脂肪族又は環状炭化水素を混合物中0.1〜35質量％の濃度で含む溶媒混合物の使用により、その取り扱い及び工業規模でのその使用への費用に考えられ得る利点をもって、全プロセスパージストリームが最小化可能になることは、もう一度指摘されるべきである。

処理されるべき物質は、発泡ポリスチレンを含むいずれかの廃棄物、例えば、使用前の工業生産物由来の廃棄物、カッター及び変圧器のスクラップ、都市で差別化された廃棄収集物から得られた梱包剤由来の廃棄物、農業用の発泡ポリスチレン(種苗トレイ)等であってもよい。処理されるべき物質は、一つ以上の通常の添加剤、例えば可塑剤、抗酸化剤、安定剤、染料及び、具体的には難燃性添加剤、例えば臭素化難燃剤、例えば、ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)及び難燃性添加剤の補助剤、例えばジクミルペルオキシド(DCP)をまた、通常含んでいてもよい。処理されるべき物質は、密度が約0.1kg/lに到達するまで先に機械的圧縮操作にかけられてもよい。

本発明の操作により、発泡ポリスチレンの溶解は、大気圧で、攪拌器を好ましく備えた装置において、通常20℃〜70℃の温度で行われる。
溶液中のポリスチレンの濃度は、5質量％〜50質量％、好ましくは15質量％〜40質量％である。
本発明の態様によると、溶解は、必要に応じて、従来技術、例えば回転ナイフを用いることにより、最大寸法0.1〜100cm、好ましくは1〜50cmのブロック片への、発泡ポリスチレンを含む処理されるべき物質の切断に先行される。

存在する可能性のある不溶性成分は、従来の固体/液体分離方法、例えば、デカンティング、濾過及び遠心分離により、ポリスチレン溶液から分離される。
ポリスチレンの沈殿は、10℃〜70℃、好ましくは15℃〜50℃の温度で行われる。使用される逆溶媒の量は、溶媒との質量比において、2：1〜20：１、好ましくは5：1〜15：1である。

ポリスチレンの沈殿は、激しい攪拌下で維持される逆溶媒へのポリスチレン溶液の供給により好ましく行われる。ポリスチレン溶液の供給は、攪拌系より下の沈殿反応器の下部で、方法に関して影響のない流速で、50〜8,000g/(時*逆溶媒のリットル)の範囲内で好ましく行われる。ポリスチレン沈殿段階の間の激しい攪拌により、ゲルの形成が避けられ、沈殿における溶媒及び添加剤の包含が最小化されて、固形沈殿物が得られるようになる。この方法における操作により、平均粒度30μm(ミクロン)の沈殿物が得られる。

ポリスチレン沈殿物は、従来の方法、例えば、デカンティング、遠心分離又は濾過、好ましくは濾過により分離される。この操作は、10〜70℃、好ましくは15〜50℃で行われる。分離された固形物は、沈殿用に採用された逆溶媒を使用して洗われる。洗浄は、10〜80℃、好ましくは15〜70℃の温度で、固形物質を含むフィルター上に洗浄液を注ぐことにより；又は洗浄液中に固形物を懸濁し、1〜24時間サスペンジョンを攪拌しておき、その後、デカンティング、遠心分離又は濾過により固形物を分離することにより；又は抽出装置、例えばSoxhlet型を使用した連続的な抽出により行われる。使用される洗浄液の量は、固形物kg当たり3〜20リットル、好ましくは固形物kg当たり5〜10リットルの範囲で使用される。

ポリマーを温度50〜180℃、好ましくは80〜150℃で、圧力760〜10mmHg、好ましくは50〜500mmHgで乾燥する。
乾燥ポリマーを、一般用の押し出し機で押出す。
逆溶媒から溶媒を分離するために、ポリスチレン分離由来の液体及び洗浄液を一緒に混合し、伝統的方法により、通常大気圧で蒸留を行い、溶媒を表すジメチルカーボネート(又は前記比率におけるジメチルカーボネート及びブタノールの混合物)を蒸留カラムの先端から回収し、またそれをポリスチレン溶解工程にリサイクルし、カラムの下部からの逆溶媒(ブタノール)をポリスチレン沈殿工程にリサイクルする。

ジメチルカーボネート(又は前記比率におけるジメチルカーボネートとブタノールの混合物)の他に蒸留カラムから除去されるヘッドストリームは、炭素数７以下の飽和脂肪族又は環状炭化水素又は前記炭化水素の混合物を更に含んでいてもよい。この炭化水素は炭素数が通常５であり、それは処理の対象である発泡ポリスチレンを含む廃棄物によりそのプロセスに導入され、それは、ここにいまだ含まれる使用発泡剤の残渣を表している。

発泡剤の残渣は、0.1〜1.5質量％の濃度で、処理の目的物である発泡ポリスチレンを含む廃棄物に通常含まれる。この場合、パージングストリームは、ポリスチレン溶解工程へのリサイクル前に、リサイクルストリームに維持するのに好適な量においてヘッドストリームから除かれ、炭化水素又は炭化水素の混合物の濃度は、0.1〜35質量％である。パージングストリームは、従来技術、例えばさらなる蒸留により、処分される炭化水素の回収のために好適に処理することができ、一方、ここに含まれるジメチルカーボネート（及びブタノールを含む可能性もある）は、回収され、そのプロセスにリサイクルされる。

蒸留カラムの下部から回収される下部ストリームは考えられる添加剤の分離のために処理され、その添加剤は回収又は処理され得る。
記載の方法により、その特性を変えることなくポリスチレンの回収が可能となり、ポリマーからの望ましくない添加剤の分離が可能となる。
以下に提供する実施例は、本発明の目的を説明するためのものであり、それに制限されるものではない。
実施例中に使用する発泡ポリスチレンは、質量平均分子量200,000、臭素含量0.545％、及びジクミルペルオキシド含量0.19％により特徴付けられる。

例１
本実施例において、ジメチルカーボネートによる発泡ポリスチレンの溶解度を評価した。
容量125cm³(長さ＝5cm、幅＝5cm、深さ＝5cm)の発泡ポリスチレンのキューブを、溶媒20mlを含むビーカーに室温で浸し、ポリスチレンが完全に溶解するのに必要な時間を測定した。
ポリスチレンは約45秒で完全に溶解することが証明された。
例２
ジメチルカーボネートとn-ブタノールを質量比90：10で含む混合物を使用して、例１を繰り返した。
ポリスチレンは約75秒で完全に溶解することが証明された。

例３
ジメチルカーボネートとイソ-ブタノール(質量比92：8)を含む共沸混合物を使用して、例１を繰り返した。
ポリスチレンは、約68秒で完全に溶解することが証明された。
例４
ジメチルカーボネートとsec-ブタノール(質量比85：15)を含む共沸混合物を使用して、例１を繰り返した。
ポリスチレンは、約103秒で完全に溶解することが証明された。
例５
ジメチルカーボネートとn-ペンタンを質量比95：5で含む混合物を使用して、例１を繰り返した。
ポリスチレンは、約40秒で完全に溶解することが証明された。

例６
ジメチルカーボネートとn-ペンタンを質量比90：10で含む混合物を使用して、例１を繰り返した。
ポリスチレンは、約46秒で完全に溶解することが証明された。
例７
ジメチルカーボネート、n-ブタノール及びn-ペンタンを質量比80：10：10で含む混合物を使用して、例１を繰り返した。
ポリスチレンは、約75秒で完全に溶解することが証明された。

例８〜１４（比較例）
公知技術の異なる混合物を使用して例１を繰り返した。結果を表１に示す。

例１５〜１９(比較例)
以下の共沸混合物を使用して例１を繰り返した：
例１５．ジメチルカーボネート/エタノール (55/45質量)
例１６．ジメチルカーボネート/n-プロパノール (75/25質量)
例１７．ジメチルカーボネート/イソプロパノール (44/56質量)
例１８．ジメチルカーボネート/メタノール (30/70質量)
例１９．ジメチルカーボネート/tert-ブタノール (33/67質量)

例１５、１６及び１７において、発泡ポリスチレンは容量低減(崩壊)したが、30分後に溶解しなかった。例１８及び１９において、発泡ポリスチレンは、容量低減又は30分後の溶解のいずれもされなかった。
例２０
ジメチルカーボネート210gを、ブレードスターラー、サーモメーター、下部排出口及び材料添加用入り口を備えた0.5リットル容量のガラス容器に入れた。砕いた発泡ポリスチレン90gをアリコートにおいて溶媒混合物に加え、室温で攪拌しながら維持し、全混合物が完全に溶解するまで攪拌した。

ポリスチレン30質量％を含む得られた溶液をろ過し、不溶性の異物を除去した。
ポリスチレン沈殿物に使用した装置は、水冷却器、サーモメーター、下部排出口、Ultra-Turraxスターラー-ホモジナイザー及び供給プランジパイプ(feeding plunged pipe)を備える容量１リットルのジャケット型ガラス反応器からなり、それらの形状及び寸法は、ポリスチレン溶液が攪拌系より下流で供給され得るものである。
n-ブタノール300gを、前記反応器に充填し、反応器ジャケット中、水道水の循環により約25℃で維持した。攪拌を開始し(4,000rev/分)、ポリスチレン溶液50gを、プランジパイプを通してギアポンプにより、流速100g/時で供給した。

この段階の間、フレーク状の固形物の形態でポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が完了した後、形成された固形物を濾過した。
質量290gの濾過された液体の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート11.8質量％、ブタノール88.17質量％、臭素139mg/kg及びジクミルペルオキシド57mg/kg。
フィルター上の固形物を室温で、n-ブタノール200gで洗った。質量221.6gの洗浄液の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート0.32質量％、ブタノール99.68質量％、臭素39mg/kg及びジクミルペルオキシド27.5mg/kg。

質量38.4gの、フィルター上の固形物の組成は以下のようであった：
ポリスチレン38.8質量％、ブタノール61.2質量％、臭素857mg/kg及びジクミルペルオキシド148mg/kg。
温度120℃、圧力約50mbarで4時間、オーブン中で乾燥した後、固形生成物の質量は14.94gであり、組成は以下のようであった：
ポリスチレン99.76質量％、臭素2,200mg/kg及びジクミルペルオキシド380mg/kg。

回収したポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ59.7％及び80％低減していた。
回収したポリスチレンは、白色であり、GPCを通した質量平均モル質量は出発ポリスチレンと同等であった。
濾過液及び洗浄液を加え、蒸留した。質量511.7gの蒸留されるべき液体の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート6.84質量％、ブタノール93.14質量％、臭素160mg/kg及びジクミルペルオキシド56mg/kg。

蒸留に使用される装置は以下の部分からなる：
・サーモカップル用ハウジングを備え、循環油サーモスタット浴により加熱された容量１リットルのジャケットガラスフラスコ。
・被覆され、熱分散を最小化するために電気的にトレースされたガラス蒸留カラムであって、長さ１メートル、内部直径20mmであり、Sulzer DXフィルターを備えたもの。それは大気圧で、このカラムが約20の理論的工程を有することが実験的に測定された。
・コンデンサー及びサーモカップル用ハウジングを備えたガラス蒸留ヘッドであって、全蒸気が凝集され、液体のアリコートは電磁石バルブの介入により確立された還流比で除去されるもの。除去された液体は、100ミリリットルの被覆容器中に集められる。

蒸留されるべき混合物をフラスコに入れ、沸点まで油で加熱した。加熱の開始から約1時間後、カラムの先端での蒸気温度は90.1℃で安定化し、一方カラムの下部温度は117.5℃で安定化した。先端の凝縮物を、10：2の還流比で、先端の温度が一定になるまで除去した。99.9％より高いDMC含量を有する蒸留生成物17gを、約40分間で回収した。
その後、同じ条件下で操作し、約10分後に、以下の組成の蒸留物11.4gを回収した(カラム先端温度＝90.3℃)：
ジメチルカーボネート99.4質量％及びブタノール0.6質量％。

カラムの先端での温度をすばやく上げるにつれて還流比を10：１に増加し、先端温度が117.6℃の値に到達するまで蒸留物を回収した。重さ19gの回収した蒸留物の分画の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート34質量％及びブタノール66質量％。先端温度を117.8℃でその後安定化させ、還流速度10：１に維持し、以下の組成の蒸留物27gを回収した：
ブタノール99.2質量％及びジメチルカーボネート0.8質量％。
質量437.3gのカラムの下部での生成物のブタノール含量は99.9％より高かった。

例２１
n-ブタノール350gを、例２０に記載の反応器に注ぎ、サーモスタット浴により加熱した反応器ジャケット中のエチレングリコールの還流により、温度約50℃で維持した。攪拌を開始し(4,000rev/分)、ポリスチレン溶液50g(ジメチルカーボネート中30質量％)を、流速3,000g/時で、ギアポンプによりプランジパイプから供給した。

この段階の間、ポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が完了した後、形成された固形物を濾過した。質量364gの濾過された液体の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート9.15質量％、ブタノール90.8質量％、臭素165mg/kg及びジクミルペルオキシド59mg/kg。フィルター上の固形物を室温で、n-ブタノール100gで洗った。質量117gの洗浄液の組成は以下のようであった：ジメチルカーボネート1.47質量％、ブタノール98.53質量％、臭素35mg/kg及びジクミルペルオキシド45mg/kg。
質量19gのフィルター上の固形物の組成は以下のようであった：
ポリスチレン78.4質量％、ブタノール21.4質量％、ジメチルカーボネート0.17質量％、臭素925mg/kg及びジクミルペルオキシド78.5mg/kg。

温度120℃、圧力約50mbarで4時間オーブン中で乾燥した後、固形物の質量は14.92gであり、組成は以下のようであった：
ポリスチレン99.87質量％、ブタノール0.0067質量％、臭素1,180mg/kg及びジクミルペルオキシド99.8mg/kg。
回収したポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ79％及び94.8％低減した。
回収したポリスチレンは白色であり、GPCにより測定すると出発ポリスチレンと同様の質量平均モル質量を有していた。
ろ液及び洗浄液を例２０に記載のように加え、蒸留した。

例２２
ジメチルカーボネート189g(90質量％)及びn-ブタノール21g(10質量％)を含む混合物210gを、ブレードスターラー、サーモメーター、下部排出口及び材料の添加用入り口を備えた容量0.5リットルのガラス容器に充填した。砕いた発泡ポリスチレン90gをアリコートで、溶媒混合物に加え、室温で攪拌しながら維持し、全混合物が完全に溶解するまで攪拌した。

ポリスチレン30質量％を含む、得られた溶液をろ過し、不溶性異物を除去した。
n-ブタノール350gを例２０に記載の反応器に注ぎ、反応器ジャケット中における水道水の循環により約25℃の温度に維持した。攪拌を開始し(4,000rev/分)、ポリスチレン溶液50gをプランジパイプから、ギアポンプにより、流速3,000g/時間で供給した。
この段階の間、ポリスチレンは、フレーク状固形物の形態において沈殿した。ポリマー溶液の供給が完了した後、形成された固形物を濾過した。質量310gの濾過された液体の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート8.95質量％、ブタノール91質量％、臭素145mg/kg及びジクミルペルオキシド52mg/kg。

フィルター上の固形物を室温で、n-ブタノール100gで洗った。質量166.95gの洗浄液の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート2.04質量％、ブタノール97.95質量％、臭素42mg/kg及びジクミルペルオキシド37.4mg/kg。
質量23gのフィルター上の固形物の組成は以下のようであった：
ポリスチレン64.8質量％、ブタノール33.7質量％、ジメチルカーボネート1.49質量％、臭素1,300mg/kg及びジクミルペルオキシド250mg/kg。

温度120℃、圧力約50mbarで4時間オーブン中で乾燥した後、固形生成物の質量は14.92gであり、組成は以下のようであった：
ポリスチレン99.86質量％、臭素2000mg/kg及びジクミルペルオキシド385mg/kg。
回収したポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ63.1％及び79.6％低減した。
回収したポリスチレンは白色であり、GPCにより測定すると、出発ポリスチレンのものと同等の質量平均分子量を有していた。
濾過液及び洗浄液を、例２０に記載のように加え、蒸留した。

例２３
n-ブタノール350gを例２０に記載の反応器に注ぎ、反応器ジャケット中のエチレングリコールの還流により、温度約50℃で維持した。攪拌を開始し(4,000rev/分)、例２２で製造したポリスチレン溶液50g(ジメチルカーボネート/n-ブタノールの質量90-10の混合物30質量％)を、プラッジパイプから、ギアポンプにより、流速3,000g/時で供給した。
この段階の間に、ポリスチレンは沈殿した。ポリマー溶液の供給が完了した後、形成された固形物を濾過した。質量360gの濾過した液体の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート8.36質量％、ブタノール91.63質量％、臭素184mg/kg及びジクミルペルオキシド66mg/kg。

フィルター上の固形物を室温で、n-ブタノール100gで洗った。質量119.3gの洗浄液の組成は以下のようであった：
ジメチルカーボネート1.13質量％、ブタノール98.86質量％、臭素17mg/kg及びジクミルペルオキシド27mg/kg。
質量20.7gのフィルター上の固形物の組成は以下のようであった：
ポリスチレン72質量％、ブタノール27.75質量％、ジメチルカーボネート0.18質量％、臭素637mg/kg、ジクミルペルオキシド75.5mg/kg。
温度120℃、圧力約50mbarで4時間、オーブンで乾燥した後、固形物生成物の質量は14.92gであり、組成は以下のようであった：
ポリスチレン99.86質量％、ブタノール0.007質量％、臭素884mg/kg及びジクミルペルオキシド105mg/kg。

回収したポリスチレン中の臭素及びジクミルペルオキシドの含量は、出発発泡ポリスチレンに関して、それぞれ83.8％及び94.5％減少した。
回収したポリスチレンは白色であり、GPCにより測定すると、出発ポリスチレンのものと同様の質量平均分子量を有していた。
ろ液及び洗浄液を、例２０に記載のように加え、蒸留した。

Claims (18)

1. 以下の工程、
   i. 溶媒への溶解による発泡ポリスチレンの容量の低減、
   ii. 不溶性成分の分離、
   iii.逆溶媒によるポリスチレン溶液の沈殿、
   iv. 沈殿ポリスチレンの分離、洗浄及び乾燥、
   v. 沈殿及び洗浄に使用される母液の成分の蒸留による分留、蒸留カラムの先端からの溶媒の回収、及び工程i)へのそのリサイクル、及び蒸留カラムの下部からの逆溶媒の回収、
   を含む発泡ポリスチレンを含有する廃棄物からポリスチレンを回収する方法であって、前記逆溶媒が、n-ブタノール、イソ-ブタノール又はsec-ブタノールから選ばれるブタノールであり、前記溶媒が、ジメチルカーボネート単独であるか又は25質量％以下のn-ブタノール、イソ-ブタノール又はsec-ブタノールから選ばれるブタノールを含む混合物であることを特徴とする方法。
2. 容量低減及び発泡ポリスチレンの溶解が行われる溶媒が、炭素数７以下の脂肪族又は環状飽和炭化水素又は前記炭化水素の混合物を、混合物中0.1〜35質量％の濃度で更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 脂肪族又は環状飽和炭化水素が、リサイクルされるべき発泡ポリスチレンに由来し、それが濃度0.1〜1.5質量％の濃度で含まれる、請求項２に記載の方法。
4. 前記脂肪族又は環状飽和炭化水素の炭素数が、５である、請求項３に記載の方法。
5. 前記脂肪族又は環状飽和炭化水素が、n-ペンタンである、請求項４に記載の方法。
6. ポリスチレンを含む廃棄物が、一つ以上の添加剤も含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記添加剤が、ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)及び/又はジクミルペルオキシド(DCP)である、請求項６に記載の方法。
8. 密度0.1Kg/lに到達するまで、機械的衝撃を行う、請求項１に記載の方法。
9. 発泡ポリスチレンの溶解を、大気圧で、攪拌器を備えた装置中、20℃〜70℃の通常の温度で行う、請求項１に記載の方法。
10. 溶液中のポリスチレンの濃度が、5質量％〜50質量％である、請求項１に記載の方法。
11. 溶液中のポリスチレンの濃度が、15質量％〜40質量％である、請求項１０に記載の方法。
12. ポリスチレンの沈殿を、10℃〜70℃で行う、請求項１に記載の方法。
13. ポリスチレンの沈殿を、15℃〜50℃で行う、請求項１２に記載の方法。
14. ポリスチレンの溶液からの沈殿を、逆溶媒の質量と溶媒の質量比において、2：１〜20：１の範囲で行う、請求項１に記載の方法。
15. 前記沈殿を、逆溶媒の質量と溶媒の質量比において、5：1〜15：1で行う、請求項１４に記載の方法。
16. ポリスチレンの前記沈殿を、攪拌系より下で、激しい攪拌下に維持しながら、逆溶媒にポリスチレンの溶液を供給することにより行う、請求項１に記載の方法。
17. 沈殿したポリスチレンの分離を、10℃〜70℃で行う、請求項１に記載の方法。
18. 沈殿したポリスチレンの分離を、15℃〜50℃の温度で行う、請求項１７に記載の方法。