特許 5964825 廃プラスチックの触媒解重合によるワックスおよびグリース基油原料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5964825

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】廃プラスチックの触媒解重合によるワックスおよびグリース基油原料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C10G 1/10 20060101AFI20160721BHJP

   C08J 11/16 20060101ALI20160721BHJP

   B01J 27/19 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   C10G1/10ZAB

   C08J11/16

   B01J27/19 M

【請求項の数】21

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-519172(P2013-519172)

(86)(22)【出願日】2011年7月14日

(65)【公表番号】特表2013-539476(P2013-539476A)

(43)【公表日】2013年10月24日

(86)【国際出願番号】IB2011001642

(87)【国際公開番号】WO2012007833

(87)【国際公開日】20120119

【審査請求日】2014年7月14日

(31)【優先権主張番号】12/836,594

(32)【優先日】2010年7月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513011063

【氏名又は名称】グリーンマントラ リサイクリング テクノロジーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アニル クマール

(72)【発明者】

【氏名】プシュカル クマール

【審査官】 柴田 啓二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１７９８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６７４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２９５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２５３６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１２２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０５７８８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｇ １／１０−９９／００

Ｂ２９Ｂ １７／００−１７／０４

Ｃ０８Ｊ １１／００−１１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

触媒解重合により混合ポリエチレン廃棄物を変換して、ワックスおよびグリース基油原料を製造する方法であって、
前記混合ポリエチレン廃棄物を予熱して、溶融した混合ポリエチレン廃棄物を形成するステップと、
高圧反応器の反応帯内において、前記溶融した混合ポリエチレン廃棄物の触媒解重合反応をさせて、前記反応帯が分子量のより低い物を含有する反応帯材料を含むように、ワックスまたはグリース基油原料を含む分子量のより低い物を製造するステップと、
前記反応器内の圧力が所望の値に達した後、前記反応帯材料を冷却するステップと
を含み、
前記触媒は、第一鉄−銅錯体をアルミナ担体に結合させ、それをヘテロポリ酸と反応させて調製される［Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍｏ−Ｐ］／Ａｌ₂Ｏ₃であることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記変換されたワックスまたはグリース基油原料が液体でありかつ実質的に引火点を超えている場合に、前記変換されたワックスまたはグリース基油原料を容器中に排出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

触媒解重合がされる温度が３００℃から６００℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記混合ポリエチレン廃棄物を予熱して、前記溶融した混合ポリエチレン廃棄物を形成するステップが、
押出し機を使用して前記混合ポリエチレン廃棄物を予熱して、前記溶融した混合ポリエチレン廃棄物を形成するステップであって、前記押出し機が前記反応器に取り付けられているステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記押出し機内で前記混合ポリエチレンが溶融状態に達すると、前記混合ポリエチレン廃棄物を前記反応器中に実質的に連続して押し込むステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記所望の圧力が、５０ｐｓｉｇ〜３５０ｐｓｉｇの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記混合ポリエチレン廃棄物が、低密度ポリエチレン（ＬＰＤＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＰＤＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＰＤＥ）からなる群から選択されるポリエチレンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記混合ポリエチレン廃棄物が、１０％以下の不純物を含み、前記不純物がポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記高圧反応器内の前記圧力の前記所望の値を変化させて、異なる等級のワックスおよびグリース基油原料を生成させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項10】

高圧から低圧へのサイクルを使用して、前記排出され変換されたワックスまたはグリース基油原料中の顔料粒子／不純物の凝集を誘発するステップと、
前記顔料粒子／不純物、および前記変換されたワックスまたはグリース基油原料を、別々の層として前記容器内で沈降させるステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項11】

触媒解重合によりポリエチレンの一次顆粒を変換して、ワックスおよびグリース基油原料を製造する方法であって、
ポリエチレンの前記一次顆粒を予熱して、ポリエチレンの溶融した一次顆粒を形成するステップと、
高圧反応器の反応帯内において、前記溶融した混合ポリエチレン廃棄物の触媒解重合反応をさせて、前記反応帯が分子量のより低い物を含有する反応帯材料を含むように、ワックスまたはグリース基油原料を含む分子量のより低い物を製造するステップと、
前記反応器内の圧力が所望の値に達した後、前記反応帯材料を冷却するステップと
を含み、
前記触媒は、第一鉄−銅錯体をアルミナ担体に結合させ、それをヘテロポリ酸と反応させて調製される［Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍｏ−Ｐ］／Ａｌ₂Ｏ₃であることを特徴とする方法。

【請求項12】

前記変換されたワックスまたはグリース基油原料が液体でありかつ実質的に引火点を超えている場合に、前記変換されたワックスまたは前記グリース基油原料を容器中に排出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

触媒解重合がされる温度が３００℃から６００℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記所望の圧力が、５０ｐｓｉｇ〜３５０ｐｓｉｇの範囲内にあることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

ポリエチレンの前記一次顆粒を予熱して、溶融したポリエチレンの一次顆粒を形成するステップが、
押出し機を使用してポリエチレンの前記一次顆粒を予熱して、ポリエチレンの前記溶融した一次顆粒を形成するステップであって、前記押出し機が前記反応器に取り付けられているステップ
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記押出し機内でポリエチレンの前記一次顆粒が溶融状態に達すると、ポリエチレンの前記一次顆粒を前記反応器中に実質的に連続して押し込むステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

ポリエチレンの前記一次顆粒が、ＬＰＤＥ、ＬＬＰＤＥおよびＨＰＤＥからなる群から選択されるポリエチレンを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記高圧反応器内の前記圧力の前記所望の値を変化させて、異なる等級のワックスおよびグリース基油原料を生成させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

高圧から低圧へのサイクルを使用して、前記排出され変換されたワックスまたはグリース基油原料中の顔料粒子／不純物の凝集を誘発するステップと、
前記顔料粒子／不純物、および前記変換されたワックスまたはグリース基油原料を、別々の層として前記容器内で沈降させるステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。

【請求項20】

前記ワックスまたはグリース基油原料がグリース基油原料であることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項21】

前記ワックスまたはグリース基油原料がワックスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

機械設備の製造業者、食品包装業者、ならびに潤滑、密封およびその他の使用向けにワックスおよびグリースを使用する他の業者には、ワックスおよびグリース組成物への継続的な必要性がある。これらのワックスおよびグリースの製造は通常、高価である。これは、一般的に、このような製造方法では、高価な石油供給原料を必要条件とするためであり得る。

【0002】

ワックスおよびグリース（またはグリース基油原料（ｇｒｅａｓｅ ｂａｓｅ−ｓｔｏｃｋ））は、一般に、石油供給材料または液体燃料化プロセス（ｇａｓ−ｔｏ−ｌｉｑｕｉｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）から製造される。石油供給原料の価格は、時代と共に上昇しており、したがってワックスおよびグリースの価格の定常的な上昇がある。最近、ガス（大部分メタン）層およびフィッシャー−トロプシュ法の使用のいくつかの発見がある；これらは、より長い鎖長の炭化水素に変換されて、ガソリン、潤滑油、グリース基油原料およびワックスをもたらすことができる。このようにして製造された製品は、比較的により高価であり、したがって、容易に入手可能なポリエチレン廃棄物を利用し、それらをリサイクルしてかなりより低いコストで同一材料を製造することへの必要性が存在する。

【0003】

ワックスおよびグリース基油原料を製造するための比較的に安価な方法があれば有利であろう。このような方法は、理想的には、容易に入手可能な安価な供給原料を利用し、安価な方法を使用するであろう。廃プラスチック／ポリマーは、このような製品の製造のための既知の方法で使用されている。プラスチック廃棄物は、最も急速に増加している固体廃棄物の１つであり、この固体廃棄物を利用して有用なワックスおよびグリースを製造することは、増大するプラスチック廃棄問題への対処となる。

【0004】

さらに、ポリマー／プラスチック廃棄物の大多数は、ポリエチレンである可能性があり、それは生分解性ではないため、自然界の中に蓄積されている。ポリエチレン廃棄物は一般に、埋め立てられるか、または焼却されるかのいずれかである−前者は、材料の損失および土地の浪費を招き、一方後者は、温室効果ガスの発生をもたらす；現在、二次ポリマーとしてリサイクルされているのはプラスチック廃棄物全体のごく一部でしかなく、これらの二次ポリマーは品質が悪く、もたらされる経済的収益は低い。

【0005】

最近の時点では、これらのポリマー固体廃棄物を、燃料、潤滑油、ワックスおよびグリース基油原料などの有用な製品に変換する取組みはかなり行われている。既存の変換方法は、十分に効率的ではない可能性があり、環境中に温室効果ガスを放出する恐れがある。さらに、現行の技術は、廃プラスチック供給材料の品質および量に敏感である恐れがあり、それらは最終製品の品質への影響を有する可能性がある。このことは、変動するプラスチック等級のためプラスチック廃棄物のコンシステンシーが変動する可能性があるので、特に重要である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

種々の実施形態が、本明細書において図面を参照して記述されている。

【0007】

【図1】一実施形態による、触媒解重合により混合ポリエチレン廃棄物を変換してワックスおよびグリース基油原料を製造するための例示的方法の流れ図である。

【図2】本発明に関連して、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスのガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）結果の例示的なグラフを示す図である。

【図3】一実施形態による、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）廃棄物の解重合から得られたワックスのＧＣ−ＭＳ結果の例示的なグラフを示す図である。

【図4】本発明に関連して、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）分析のグラフを示す図である。

【図5】一実施形態による、ＨＰＤＥ廃棄物の解重合から得られたワックスのＤＳＣ分析のグラフを示す図である。

【図6】一実施形態による、グリース基油原料の試料１の（対数せん断（ｌｏｇ ｓｈｅａｒ））対（対数粘度）のグラフを示す図である。

【図7】一実施形態による、グリース基油原料の試料２の（対数せん断）対（対数粘度）のグラフを示す図である。

【図8】一実施形態による、混合ポリエチレン廃棄物を変換してワックスおよびグリース基油原料を製造する装置のブロック図である。

【0008】

本明細書において記述される図面は、例示を目的とするだけであり、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【発明を実施するための形態】

【0009】

廃プラスチックの触媒解重合により、ワックスおよびグリース基油原料を製造する方法が開示されている。本主題事項の実施形態の下記の詳細な説明において、本明細書の一部を構成する添付図面が参照されており、それらの図面では、本主題事項を実施することができる特定の実施形態を例として示している。これらの実施形態は、十分に詳細に記述されて、当業者が本主題事項を実施することを可能としており、他の実施形態を利用できる点、ならびに本主題事項の範囲から逸脱することなく変更を行い得る点を理解されたい。したがって、下記の詳細な説明は、限定する意味で解釈されるべきではなく、本主題事項の範囲は、添付された特許請求の範囲によって定義される。

【0010】

図１は、一実施形態による、混合ポリエチレン廃棄物の触媒解重合によりワックスおよびグリース基油原料を製造するための例示的方法の流れ図１００を示す。ワックスは、滑り易い固体材料であり、これは容易に溶融する。一般に、ワックスの融点は、４５℃から１３０℃の間の範囲にあり、引火点（すなわち、空気中でワックスが蒸発して、発火性混合物を形成することができる最低温度）は１８０℃から３５０℃の間の範囲にある。ワックスは、大部分、原油の精製よって得ることができる。ワックスは、植物および動物の分泌物に由来することもできる。さらに、これらのワックスは、フィッシャー−トロプシュなどの方法を使用して合成的に製造することができる。

【0011】

グリースまたはグリース基油原料は、２つの可動表面の間の摩擦を減少させるためにそれらの間に導入されて、効率を向上させ、摩耗を減少させる半固体物質である。市販のグリースは、グリース基油原料を少量の特定の添加剤と混合して、それらに所望の物理的特性を与えることによって、一般に製造される。一般に、グリースは次の４つの型のものである：（ａ）鉱油と固体潤滑剤との混合物、（ｂ）残油、ワックス、非結合脂肪、ロジン油およびピッチのブレンド、（ｃ）石鹸で増粘化した鉱油、ならびに（ｄ）ポリ−アルファオレフィン、シリコーンなどの合成グリース。

【0012】

混合ポリエチレン廃棄物は、低密度ポリエチレン（ＬＰＤＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＰＤＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＰＤＥ）を含むことができる。例えば、ポリエチレン廃棄物は、ＨＤＰＥの袋としてのショッピングバッグ、グロッサリーバッグ、ＬＤＰＥの牛乳パウチ、およびＬＬＤＰＥの文具ファイルとして入手可能である。一実施形態において、ポリエチレンの一次顆粒（ｐｒｉｍａｒｙ ｇｒａｎｕｌｅ）も、ワックスおよびグリース基油原料を製造するのに使用することができる。さらに、混合ポリエチレン廃棄物は、約１０％以下の不純物（例えば、ポリプロピレンおよびポリスチレンなど）を含むことができる。

【0013】

ステップ１０２において、混合ポリエチレン廃棄物は予熱されて、溶融した混合ポリエチレン廃棄物を形成する。例えば、混合ポリエチレン廃棄物は、高圧反応器（例えば、図８の反応器８０４）に取り付けられた押出し機内で予熱される。押出し機内で形成された溶融した混合ポリエチレン廃棄物は、高圧反応器中に実質的に連続して押し込められる。ステップ１０４において、高圧反応器内の加熱器を使用して所望の温度で、高圧反応器内の触媒を使用して、溶融した混合ポリエチレン廃棄物の解重合反応が開始される。使用される触媒は、［Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍｏ−Ｐ］／Ａｌ_２Ｏ_３であり、これは高圧反応器の撹拌翼上に配置されている。触媒は、第一鉄−銅錯体をアルミナ担体に結合させ、それをヘテロポリ酸と反応させて、最終触媒を得ることによって調製される。高圧反応器内の温度は、約３００℃から６００℃の範囲内にある。

【0014】

ステップ１０６において、高圧反応器内の圧力が所望の値に達するまで、溶融した混合ポリエチレン廃棄物の解重合反応の進行を継続させる。高圧反応器内の圧力は、約５０ｐｓｉｇ〜３５０ｐｓｉｇの範囲内にある。ステップ１０８において、高圧反応器内の圧力の所望の値を変化させて、種々の等級のワックスおよびグリース基油原料を生成させる。例えば、種々の等級のワックスには、６０℃から１００℃の範囲にある種々の融点を有するワックスが含まれる。

【0015】

ステップ１１０において、反応器内の圧力が所望の値に達すると、加熱器のスイッチは切られ、溶融した混合ポリエチレン廃棄物の解重合反応は停止される。解重合反応の間、溶融した混合ポリエチレン廃棄物は、ワックスまたはグリース基油原料に変換される。ステップ１１２において、変換されたワックスまたはグリース基油原料が液体でありかつ実質的に引火点を超える場合に、変換されたワックスまたはグリース基油原料は、容器中に排出される。

【0016】

解重合反応の間に、ガスの発散がなく、したがってワックスまたはグリース基油原料の形態で、炭素の回収が完了していることは、注目できることである。ステップ１１４において、高圧から低圧へのサイクルを使用して、排出され変換されたワックスまたはグリース基油原料中の顔料粒子／不純物の凝集（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ）が開始される。ステップ１１６において、顔料粒子／不純物、および変換されたワックスまたはグリース基油原料を、別々の層として容器内で沈降させる。

【0017】

図２は、本発明に関連して、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスのガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）結果の例示的なグラフ２００を示す。例えば、ＧＣ−ＭＳは、気液クロマトグラフィーおよび質量分析の特徴を組み合わせて、既存の方法を使用して生成させた微結晶質ワックス中の種々の成分を同定する方法である。（微結晶質ワックスは、６０℃から１００℃の範囲にある融点を有する型のワックスであり、概してパラフィンワックスよりも硬い。）グラフ２００のｘ軸は保持時間を表し、ｙ軸は強度を表す。

【0018】

図３は、一実施形態による、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）廃棄物の解重合から得られたワックスのＧＣ−ＭＳ結果の例示的なグラフ３００を示す。ＨＤＰＥ廃棄物の解重合反応は、図１において説明した方法に従って実施される。地元の市場から購入された約３．５ｋｇのＨＤＰＥ廃棄物を、高圧反応器（容量６．５リットルを有する）内での解重合反応のために使用する。異なる実験を実行して、解重合反応から得られたワックスの特性を、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスの特性と比較する。

【0019】

実験１において、１４０ｐｓｉｇ（ポンド−力／平方インチゲージ）の所望の圧力が選択される。高圧反応器内部の圧力が１４０ｐｓｉｇに達すると、解重合反応は停止される。得られたワックスは排出され、冷却されて、ＧＣ−ＭＳについて試験される。表１は、市販のＡＲＧＥワックス（フィッシャー−トロプシュワックスの型）に対して比較して、解重合反応により得られたワックスの特性を示す。

【0020】

【表1】

【0021】

グラフ２００とグラフ３００とが比較される。分子量分布（ＭＷＤ）の比較を表２に示している。

【0022】

【表2】

【0023】

表２ならびにグラフ２００および３００から、ＨＤＰＥ廃棄物の解重合から得られたワックスは、より広いＭＷＤおよび幾分より高い融点を有するが、その他の点では、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスに匹敵すると推論することができる。

【0024】

図４は、本発明に関連して、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）分析のグラフ４００を示す。ＤＳＣは、試料および対照標準の温度を上昇させるのに要した熱量における差を、温度の関数として測定する熱分析技術である。グラフ４００のｘ軸は温度を表し、ｙ軸は熱流を表す。

【0025】

図５は、一実施形態による、ＨＰＤＥ廃棄物の解重合から得られたワックスのＤＳＣ分析のグラフ５００を示す。グラフ４００とグラフ５００とが比較される。ＨＤＰＥの解重合から得られたワックスの融点は、既存の方法を使用して製造した微結晶質ワックスの融点よりも約１０％高い。さらに、ＨＤＰＥから生成したワックスは、ワックス磨き剤および靴墨に極めて適する自然粘着性（ｎａｔｕｒａｌ ｔａｃｋ）を有することがわかっている。

【0026】

実験２は、重要な特性であるワックスの融点を考察している。ワックスの融点は、高圧反応器内部の圧力の所望の値によって決定される。以下の表３は、種々の融点のワックスをもたらす圧力の種々の値を示している。

【0027】

【表3】

【0028】

実験３において、高圧反応器内の下記の組成の供給材料を考察している。ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥは、一次顆粒として入手可能である点に留意すべきである。
１．純粋な供給材料としてのＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥの一次顆粒、
２．純粋な供給材料としてのＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥの廃棄物材料、
３．ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥの一次顆粒の種々の混合物、
４．ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥの廃棄物材料の種々の混合物、
５．（１）および（２）の混合物、
６．ポリスチレンおよびポリプロピレンの不純物１０％を有する、純粋な供給材料としてのＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥの廃棄物材料。

【0029】

それぞれの場合において、高圧反応器内部の圧力の所望の値は、依然として不変であった。これは、触媒が専らＣＨ_２−ＣＨ_２結合の切断に特異的であり、供給材料の性質に比較的敏感ではないことを示している。

【0030】

実験４において、実験２において生成した種々のワックスの水性エマルションを調製する。組成は以下の通りである：
組成物Ａ−ワックス５ｇおよびステアリン酸２．５ｇ、
組成物Ｂ−水３００ｇ、モルホリン３ｇおよびステアリン酸２．５ｇ。

【0031】

組成物Ａの固体を混合し、溶融させる。これを、既に加熱された組成物Ｂと混合する。撹拌するとエマルションが得られる。エマルションは安定であり、ワックスは水層から分離しないことがわかる。こうして形成されたエマルションは、コーティング時に、使用ワックスの融点に応じた強度を有する非常に薄いワックス層を形成する。

【0032】

実験５において、カットオフ圧力２５０〜３００ｐｓｉｇ（これは試料１である）およびカットオフ圧力３００〜３５０ｐｓｉｇ（試料２）について、グリース基油原料を生成させる。一実施形態において、試料１および試料２の粘度は、温度およびせん断速度の関数として決定される。

【0033】

図６は、一実施形態による、グリース基油原料の試料１の（対数せん断）対（対数粘度）のグラフ６００を示す。対数せん断は、グラフ６００のｘ軸上に表され、対数粘度はｙ軸上に表される。４０℃、１００℃および１５０℃における試料１のせん断速度、せん断応力および粘度が、表４、５および６に示される。

【0034】

【表4】

【0035】

【表5】

【0036】

【表6】

【0037】

図７は、一実施形態による、グリース基油原料の試料２の（対数せん断）対（対数粘度）のグラフ７００を示す。対数せん断は、グラフ７００のｘ軸上に表され、対数粘度はｙ軸上に表される。４０℃、１００℃および１５０℃における試料１のせん断速度、せん断応力および粘度が、表６、７および８に示される。

【0038】

【表7】

【0039】

【表8】

【0040】

【表9】

【0041】

上述の実験は、より低いカットオフ圧力が、より高い粘度を有するグリース基油原料を生じさせることを示唆している。グリース基油原料の温度が上昇すると、粘度の値が予想した通り低下する。所与の温度およびカットオフ圧力について、粘度はせん断速度に依存しており、劇的に低下する。せん断速度１秒当り１００までに、粘度は１０００分の１低下して、同じ倍率で潤滑性の増大をもたらす。このことは、グリース基油原料が、高度の潤滑性をもたらす固有の能力を有することを示している。

【0042】

図８は、一実施形態による、廃プラスチックの触媒解重合によりワックスおよびグリース基油原料を製造する装置のブロック図８００を示す。具体的には、この装置は、押出し機８０２、炉８３０、反応器８０４、冷却器８０６、ドラム８０８、ドラム８１０およびトレー８２８を含む。

【0043】

押出し機８０２は、４インチの円筒部であり、これは長さ２４インチである。押出し機８０２は、ポリエチレン廃棄物を予熱し、溶融したポリエチレン廃棄物を反応器８０４に押し込む。押出し機８０２は、３００℃で作動し、溶融したポリエチレン廃棄物をバルブ８１６に押し通す。一実施形態において、ポリエチレン廃棄物の予熱が反応器８０４の外部（押出し機８０２内）で行われるので、反応器８０４内でのポリエチレン廃棄物の処理時間が短縮され得る。さらに、反応器８０４内で、半連続工程が確実にされる。

【0044】

反応器８０４は、厚さ２ｃｍ、直径１５ｃｍおよび長さ３０ｃｍであり、作業容量６．５リットルを有する。図示したように、炉８３０は、反応器８０４を加熱する加熱器８１２を含む。反応器８０４内の温度は、４５０℃に保持される。反応器８０４は、攪拌機８１４、圧力計８２２および触媒バケット８２４を含む。反応器８０４は、解重合工程の間、反応器８０４の壁が高い温度および圧力に耐えるような形で設計されている。触媒バケット８２４は、反応器８０４内の溶融したポリエチレン廃棄物の解重合反応を促進する触媒を収容できる。実施例の一実施形態において、使用される触媒は、［Ｆｅ−Ｃｕ−Ｍｏ−Ｐ］／Ａｌ_２Ｏ_３である。

【0045】

作動中に、反応器８０４が溶融したポリエチレン廃棄物を受け入れると、温度は４５０℃から低下する。温度が低下すると、加熱器８１２の温度を上昇させて、バルブ８１８を閉じまたバルブ８２０を開くことによって、確実に反応器８０４内部の圧力を１気圧に保持する。反応器８０４内部の圧力は、圧力計８２２を使用して測定される。一実施形態において、反応器８０４内部の圧力は、形成されるワックスの品質に影響を及ぼす。反応器８０４中に供給される溶融したポリエチレン廃棄物の体積が、反応器８０４内部の温度で、２倍になることは、注目できることである。

【0046】

バルブ８１６およびバルブ８２０が閉じて、反応器８０４内の圧力を増大させる。反応器８０４内部で所望の圧力（５０ｐｓｉｇ〜３５０ｐｓｉｇの範囲内）に達すると、加熱器８１２のスイッチは切られ、解重合反応は停止される。解重合反応は、反応器８０４内で約１時間かかる。バルブ８２０を徐々に開き、反応器８０４内部の圧力を１気圧に低下させる。反応器８０４からの蒸気は、バルブ８２０を通って凝縮器８０６に逃散し、最終的にドラム８０８中に収集される。反応器８０４内部の温度は、依然として不変である。

【0047】

反応器８０４内の圧力が１気圧に低下すると、バルブ８２０を閉じ、バルブ８１８を開いて生成した材料を排出する。反応器８０４内部での１気圧への圧力低下により、ポリエチレン廃棄物と一緒に存在する有機および無機顔料不純物（炭素、炭酸カルシウムなど）の凝集工程が始められる。バルブ８１６、８１８および８２０の操作を介して、顔料不純物は凝集し、別々の層として沈降する。生成したワックスおよびグリース基油原料から顔料不純物を分離させるさらなる工程の必要条件は存在しない。したがって、反応器８０４内部の高圧から低圧へのサイクルにより顔料不純物は分離して、純粋なワックスおよびグリース基油原料が後に残る。反応器８０４内部に発生する僅かな量の圧力により、生成した生成物は、反応器８０４からドラム８１０中に押し込まれる。

【0048】

４００℃を超えて生成物がドラム８１０に注入されると、少量の炭化水素蒸気が発生しうる。ドラム８１０上のパイプ８２６により、このように形成された炭化水素蒸気が大気中に逃散せずにドラム８１０内で完全に凝縮することが確実にされる。この炭化水素蒸気は、ワックスまたはグリース基油原料の上面に保護被覆を形成し、ワックスおよびグリース基油原料が直接大気に直接触れて燃えるのを防止する。ドラム８１０中に収集された生成物は、２００℃で凝縮され、次いでトレー８２８中に排出される。この工程により、ワックスまたはグリース基油原料の引火点を著しく超えるような温度であっても、４００℃を超えて液体生成物を排出することができる点が確保される。

【0049】

圧力の低下および反応器８０４からの生成した材料の取り出しには、約３０分かかる可能性がある。したがって、１サイクルの触媒解重合は約２時間半かかる可能性がある。解重合反応は、ポリエチレン廃棄物と一緒に存在する約１０％以下のポリプロピレンおよびポリスチレンなどの不純物に敏感ではないことがわかる。工程条件ならびにバルブ８１８および８２０を操作することによって、指定された品質のワックスおよびグリース基油原料を得ることができる。例えば、反応器８０４内部の所望の圧力を操作することによって、種々の等級のワックス（例えば、異なる融点を有する）が得られる。

【0050】

種々の実施形態において、図１から８において記述されている方法は、失活せずにこの方法において１年を超える使用が持続する新たな触媒を使用し、それによってこの方法を経済的としている。この触媒は、反応温度３００℃〜６００℃全体にわたって安定であり、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＤＰＥを等しく解重合させる。この触媒はまた、いかなる顔料不純物によっても影響されない。さらに、ポリエチレン廃棄物を予熱するのに押出し機を使用することにより、高温での溶融したポリエチレン廃棄物が確実に反応器中に供給される。このことにより、反応器内での半連続工程も可能とすることができる。上述の方法の間に、ポリエチレン廃棄物から所望の製品へと炭素は完全に回収され、したがってこの方法は環境に優しい。

【0051】

本実施形態は、特定の実施例の実施形態を参照して記述されているが、種々の実施形態のより広い精神および範囲から逸脱せずに、これらの実施形態に種々の修正および変更を行うことができる点は明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】