JP2018003003A - 廃棄光学フィルムのリサイクル方法及びそのリサイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】廃棄光学フィルムのリサイクル方法及びそのリサイクル装置を提供する。
【解決手段】光学フィルムのリサイクル方法は、まず、ヨウ素が浸透した第１ポリマーと第２ポリマーとを含む廃棄光学フィルムを供給し、次に、第２ポリマーを溶解しない溶剤を用いて第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解してヨウ素溶液を形成し、その後、ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高める。
【選択図】図１
【解決手段】光学フィルムのリサイクル方法は、まず、ヨウ素が浸透した第１ポリマーと第２ポリマーとを含む廃棄光学フィルムを供給し、次に、第２ポリマーを溶解しない溶剤を用いて第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解してヨウ素溶液を形成し、その後、ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高める。
【選択図】図１
Description
本発明は、光学フィルムのリサイクル方法及びそのリサイクル装置に関し、特に廃棄光学フィルムのリサイクル方法及びそのリサイクル装置に関する。
従来、光学フィルムは、品質検査による不良品を焼却、または埋める方式で処分することが多かった。しかしこのような処分方式では、環境にダメージや負荷を与える他、廃棄光学フィルムの材料の浪費にもなる。したがって、廃棄光学フィルムをリサイクルする新技術の提案は急務である。
特許文献１には、廃棄偏光板に含まれたヨウ素をリサイクルする方法であって、主に、廃棄偏光板をアルカリ性溶液中に一定時間浸漬し、偏光板内のヨウ素系分子がアルカリ性溶液中に十分に溶解したことを示す完全な脱色となった後に該偏光板を取り出し、その後、アルカリ性溶液中に硫酸を滴下してアルカリ性溶液中のヨウ素系分子を析出させてから、該ヨウ素系分子をクリーンな水酸化ナトリウム溶液中に導入し、ヨウ素分子をＩＯ３やＩの状態で水酸化ナトリウム溶液中に存在させる（ヨウ素と水酸化ナトリウムとが反応した生成物はヨウ化ナトリウム）ことにより、廃棄偏光板からヨウ素をリサイクルすることを可能にする方法が、開示されている。
本発明は、上記の従来問題を解決するための、廃棄光学フィルムのリサイクル方法及びそのリサイクル装置を提供する。
本発明の一実施例によれば、光学フィルムのリサイクル方法であって、ヨウ素が浸透した第１ポリマーと、第２ポリマーとを含む廃棄光学フィルムを供給する工程と、第２ポリマーを溶解しない第１溶剤を用いて、第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解し、ヨウ素溶液を形成する工程と、ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高める工程と、を含むリサイクル方法を提供する。
また、本発明の別の実施例によれば、光学フィルムのリサイクル方法であって、第２ポリマーと第３ポリマーとを含む廃棄光学フィルムを供給する工程と、第３ポリマーを溶解しない第２溶剤を用いて第２ポリマーを溶解し、第１ポリマー溶液を形成する工程と、第１ポリマー溶液と第３溶剤とを混合して第２ポリマーを析出させ、析出した第２ポリマーと第２溶剤と第３溶剤との共存下で、第２溶剤と第３溶剤とを混合溶液とする工程と、析出した第２ポリマーを乾燥する工程と、を含むリサイクル方法を提供する。
また、本発明の別の実施例によれば、光学フィルムのリサイクル装置であって、廃棄光学フィルムにおける第２ポリマーを溶解しない第１溶剤を用い、廃棄光学フィルムにおける第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解してヨウ素溶液を形成するための第１処理タンクと、ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高めるための蒸発器と、を含むリサイクル装置を提供する。
また、本発明の別の実施例によれば、光学フィルムのリサイクル装置であって、廃棄光学フィルムにおける第３ポリマーを溶解しない第２溶剤を用いて廃棄光学フィルムにおける第２ポリマーを溶解し、第１ポリマー溶液を形成するための第２処理タンクと、第１ポリマー溶液と第３溶剤とを混合して第２ポリマーを析出させ、析出した第２ポリマーと第２溶剤と第３溶剤との共存下で、第２溶剤と第３溶剤とを混合溶液とするための第３処理タンクと、析出した第２ポリマーを乾燥するための乾燥器と、を含むリサイクル装置を提供する。
本発明は、廃棄光学フィルムにおける複数の層構成の材料をリサイクルでき、且つリサイクル過程において使用された溶剤を回収して再利用することができるため、環境保全の目的が達成されるという効果を奏する。
以下、本発明の上記態様及び他の態様をより明白にするように、好ましい実施例及び対応する図面を挙げつつ詳細に説明する。
光学フィルムは複数のポリマー層を含む。本発明の実施例によれば、これらポリマー層の材料をリサイクルすることができ、廃棄物の再利用による環境保全及びコストダウンという効果が達成される。
図１は、本発明の一実施例に係る、廃棄光学フィルム１０内に浸透しているヨウ素のリサイクルを示すフローチャートである。
工程Ｓ１０２では、図２に示すような廃棄光学フィルム１０を供給する。図２は本発明の一実施例における廃棄光学フィルム１０の断面を示す図である。なお、本実施例では、廃棄光学フィルム１０について偏光フィルムを例として説明するが、これに限定されない。
廃棄光学フィルム１０（一次廃棄物）は、１つの第１ポリマー層１１、２つの第１接着層１２、２つの第２ポリマー層１３、２つの第２接着層１４、表面処理層１５、及び２つの第３ポリマー層１６を含む。第２ポリマー層１３は、第１接着層１２を介して第１ポリマー層１１と接着されている。表面処理層１５は、一方の第２ポリマー層１３上に形成されていると共に、第２接着層１４を介して一方の第３ポリマー層１６と接着されている。他方の第３ポリマー層１６は、別の第２接着層１４を介して他方の第２ポリマー層１３と接着されている。
一実施例において、第１ポリマー層１１は、ヨウ素が浸透した第１ポリマーを材料として含む。また、一実施例において、第１ポリマー層１１は、配向された二色性色素が浸透したポリビニルアルコール（ＰＶＡ）薄膜からなり、例えば、ヨウ素を二色性色素としたヨウ素系偏光シートであってもよい。偏光シートの形成には、通常、膨潤処理、染色処理、延伸処理、架橋処理、洗浄処理及び乾燥処理といった工程が含まれる。なお、延伸処理は、ポリビニルアルコールに偏光性を与える。
第１接着層１２は、粉状ポリビニルアルコールを含む材料からなる透明な水性粘着剤から作製した透明粘着層であってもよく、紫外線硬化性糊、例えば紫外線硬化性樹脂であってもよい。
第２ポリマー層１３は、例えば、三酢酸セルロース（Ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ＴＡＣ）またはポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）である第２ポリマーを含む。第２接着層１４は、例えばアクリル系糊、シリカゲル、紫外線硬化性糊（例えば紫外線硬化性樹脂）または熱硬化性糊（例えば熱硬化性樹脂）等である。一部の実施例では、第２接着層１４は、アクリル樹脂から形成された感圧性接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ，ＰＳＡ）である。
表面処理層１５は、第２ポリマー層１３における処理層であり、例えば、表面汚染を防止する防染層、表面上の静電気効果を抑制する静電気防止層、擦り切れを防止する硬質塗層等である。上記静電気防止層としては、例えば、（ａ）第４アンモニウム、ピリジニウム、第１級アミン基、第２級アミン基、第３級アミン基などのカチオン基を有する各種のカチオン静電気防止剤、（ｂ）スルホン酸塩基、サルフェート塩基、フォスフェート塩基、フォスフォン酸塩基などのアニオン基を有するアニオン静電気防止剤、（ｃ）アミノ酸類、スルファメート類などの両性静電気防止剤、（ｄ）アミノアルコール類、グリセリン類、ポリエチレングリコール類などの非イオン静電気防止剤、および（ｅ）上記の静電気防止剤を高分子化して得られた高分子型静電気防止剤等である。別の実施例では、第２ポリマー層１３の表面をコロナ放電によって改質し、第２接着層１４と第２ポリマー層１３との間の粘着性を向上させてもよい。或いは、接着性を発現させる化学的処理を第２ポリマー層１３上に行い、第２接着層１４から第２ポリマー層１３への接着を容易化すると共に、糊の残留を減少させ、乃至は防止してもよい。
また、第３ポリマー層１６は、例えばポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）である第３ポリマーを含む、例えば離型膜または保護膜である。
工程Ｓ１０４では、破砕機構１０９を用いて廃棄光学フィルム１０を破砕し、大きな廃棄光学フィルム１０を多数の小さな廃棄光学フィルム１０にしてもよい。リサイクルの効率向上のために、破砕後の廃棄光学フィルム１０のおける任意辺の辺長は１５ｃｍ以下であってもよく、また、破砕後の廃棄光学フィルム１０の面積は２２５ｃｍ２以下であってもよい。なお、別の実施例として、廃棄光学フィルム１０を破砕しない場合、または、破砕後の廃棄光学フィルム１０における任意辺の辺長が略１５ｃｍ以上、若しくは、面積が略２２５ｃｍ２以上の場合であっても、本発明の実施例におけるリサイクルの目的は影響されない。
工程Ｓ１０６では、第１溶剤を用い、第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解する。該工程は、図３に示すようなリサイクル装置１００によって実行されてもよい。図３は、本発明の一実施例に係るリサイクル装置１００の一部を示す模式図である。
光学フィルムのリサイクル装置１００は、第１濾過スクリーン１０１、第１処理タンク１０２、第２濾過スクリーン１０３、第１バルブ１０４、第１フィルタ１０６、第１ポンプ１０８、第２バルブ１１０、及び蒸発器１１２を含む。本工程では、廃棄光学フィルム１０を第１処理タンク１０２内に投入し、第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を第１溶剤Ｓ１で溶解することにより、ヨウ素溶液Ｓ２を形成してもよい。第１溶剤Ｓ１は、例えば熱水、氷酢酸、水酸化カリウム溶液、または、ヨウ素を溶解可能な他の液体であってもよい。中でも、熱水の温度は、約摂氏８０から約摂氏１００度までの範囲内であってもよい。
一実施例において、廃棄光学フィルム１０におけるヨウ素の全部、またはほぼ全部が第１溶剤Ｓ１中に溶解されるように、第１溶剤Ｓ１の重量を廃棄光学フィルム１０の重量の１０倍（１０倍を含む）以上とし、廃棄光学フィルム１０及び第１溶剤Ｓ１を約摂氏８０度まで加熱し、及び／又は、約５ｒｐｍ（回転数／毎分）から約６０ｒｐｍまでの範囲内のレートで廃棄光学フィルム１０及び第１溶剤Ｓ１を約３０分間以上、連続撹拌してもよい。なお、本明細書に言う「ほぼ全部」とは、少なくとも５０％の比率を指し、例えば約９０％から約９９％までの範囲内の比率である。
第１ポリマー及び第１接着層１２（その材質は第１ポリマーに類似する）は、第１溶剤Ｓ１を吸収することにより、重合体コロイドＰ１’となる。重合体コロイドＰ１’は軟性へと変化したものであるため、廃棄光学フィルム１０における第１ポリマー層１１の上側及び下側の層構成は、分離しやすくなり二次廃棄物１０’に変わる。なお、第１溶剤Ｓ１は、第２ポリマー層１３、第２接着層１４、表面処理層１５及び第３ポリマー層１６を溶解しないため、第２ポリマー層１３、第２接着層１４、表面処理層１５及び第３ポリマー層１６は、固体状態のまま維持される。このように、廃棄光学フィルム１０は、第１溶剤Ｓ１の作用により、ヨウ素溶液Ｓ２、重合体コロイドＰ１’及び二次廃棄物１０’に変わる。なお、重合体コロイドＰ１’及びヨウ素溶液Ｓ２は、該工程において混合され、ヨウ素含有コロイドＳ２’になる。
工程Ｓ１０８では、第１ポリマー内に浸透しているヨウ素が完全、またはほぼ完全に第１溶剤Ｓ１中に溶解した後、二次廃棄物１０’とヨウ素含有コロイドＳ２’とを分離してもよい。なお、ヨウ素含有コロイドＳ２’における重合体コロイドＰ１’及びヨウ素溶液Ｓ２は、後の工程において第１フィルタ１０６によって分離される。
まず、二次廃棄物１０’とヨウ素含有コロイドＳ２’とを分離する場合を例に挙げて説明する。二次廃棄物１０’とヨウ素含有コロイドＳ２’とは、強制吸気の方式を用い、第１処理タンク１０２内に配置された第１濾過スクリーン１０１で分離することができる。第１濾過スクリーン１０１のメッシュ内径が廃棄光学フィルム１０の何れの辺長よりも小さいため、二次廃棄物１０’は、第１濾過スクリーン１０１に阻まれて第１フィルタ１０６内に進入しない。一方、ヨウ素含有コロイドＳ２’は、第１濾過スクリーン１０１のメッシュを通過し、第１フィルタ１０６内に進入できる。また、強制吸気の吸引力は、第１ポンプ１０８または別のポンプによって提供されてもよい。別の実施例において、第１濾過スクリーン１０１は、第１処理タンク１０２の外部、例えば第１処理タンク１０２と第１バルブ１０４との間、または第１バルブ１０４と第１フィルタ１０６との間に配置されてもよい。
工程Ｓ１０９では、ヨウ素含有コロイドＳ２’が第１フィルタ１０６内に進入した後、第１フィルタ１０６内に配置された第２濾過スクリーン１０３が重合体コロイドＰ１’を吸着するため、重合体コロイドＰ１’は第２濾過スクリーン１０３を通過しない。一方、液体状態のヨウ素溶液Ｓ２は、第２濾過スクリーン１０３を通過できる。これにより、重合体コロイドＰ１’とヨウ素溶液Ｓ２とが分離される。一実施例において、第２濾過スクリーン１０３のメッシュは、略５μｍ以下であってもよいが、５μｍを超えて例えば１０μｍであってもよい。
工程Ｓ１１０では、ヨウ素溶液Ｓ２が完全、またはほぼ完全に第２濾過スクリーン１０３を通過した後、第２バルブ１１０を開いてヨウ素溶液Ｓ２を蒸発器１１２に進入させることにより、ヨウ素溶液Ｓ２におけるヨウ素の濃度を所定の濃度まで高めてもよい。該所定の濃度は、例えば１０％であってもよいが、１０％よりも低くまたは高くてもよい。ヨウ素の濃度が所定の濃度まで高められるため、ヨウ素のリサイクル効率が向上する。以上の処理により、廃棄光学フィルム１０内のヨウ素のリサイクルは完了する。
なお、別の実施例として、ヨウ素溶液Ｓ２が蒸発器１１２に進入する前に、冷却器１１１を用いてヨウ素溶液Ｓ２を冷却、及び／又は、調整タンク１１５内でヨウ素溶液Ｓ２のｐＨ値を調整してもよい。例えば、ヨウ素溶液Ｓ２の温度を約摂氏６５度に冷却、及び／又は、ヨウ素溶液Ｓ２のｐＨ値を１０から１１までの範囲内に調整する。これにより、ヨウ素溶液Ｓ２のリサイクル効率は向上する。
図３における拡大部に示すように、重合体コロイドＰ１’は、第２濾過スクリーン１０３に吸着されるため、第２濾過スクリーン１０３を通過しない。続いて、該重合体コロイドＰ１’を第１フィルタ１０６内から取り出し、図４に示すような乾燥器１６０を用いて重合体コロイドＰ１’を乾燥することにより、乾燥された第１ポリマーが得られる。これにより、第１ポリマーのリサイクルが完了する。また、別の実施例として、直接に第１フィルタ１０６内で重合体コロイドＰ１’を乾燥してもよい。リサイクルされた第１ポリマーは、吸水性を有するため、防湿剤、乾燥剤または培養土として用いることができる。
そして二次廃棄物１０’は、上記のようにヨウ素が含まれなくなったため、直接焼却してもよいが、二次廃棄物１０’の材料をリサイクルしてもよい。これについて以下に説明する。
図４及び図５を参照する。図４は、本発明の別の実施例に係るリサイクル装置１００を示す模式図であり、図５は、本発明の別の実施例において光学フィルム１０の第２ポリマー及び第３ポリマーのリサイクルを示すフローチャートである。
図４に示すように、リサイクル装置１００は、さらに、第２処理タンク１１４、第３バルブ１１６、第２フィルタ１１８、第２ポンプ１２０、第４バルブ１２２、第３処理タンク１２４、第５バルブ１２６、第３フィルタ１２８、第３ポンプ１３０、第６バルブ１３２、蒸留塔１３４、凝縮器１３６、再沸騰器１３８、溶剤タンク１４０、第７バルブ１４２、第４ポンプ１４４、第４フィルタ１４６、第８バルブ１４８、調整剤タンク１５０、第９バルブ１５２、第５ポンプ１５４、第１０バルブ１５６、及び第１１バルブ１５８を含む。
工程Ｓ２０２では、廃棄光学フィルムを供給する。該廃棄光学フィルムは、前記二次廃棄物１０’であってもよく、第２ポリマーと第３ポリマーとを含んだ別の光学フィルム、例えば第２ポリマーや第３ポリマーの原材料を含むフィルム材であってもよい。
工程Ｓ２０４では、第２溶剤Ｓ３を用いて第２ポリマーを溶解し、第１ポリマー溶液Ｓ４を形成する。例えば、第２ポリマー層１３における第２ポリマーを溶解可能であって第３ポリマーを溶解しない第２溶剤Ｓ３が予め格納されていてもよい第２処理タンク１１４内に、二次廃棄物１０’を投入してもよい。溶解の過程では、二次廃棄物１０’内の第２ポリマーがほぼ完全、または完全に第２溶剤Ｓ３中に溶解されるように、二次廃棄物１０’及び第２溶剤Ｓ３を約摂氏８０度まで加熱すると共に、約１０ｒｐｍから約６０ｒｐｍまでの範囲内のレートで二次廃棄物１０’及び第２溶剤Ｓ３を４５分間、連続撹拌してもよい。一実施例において、第２溶剤Ｓ３は例えば氷酢酸である。また、二次廃棄物１０’と第２溶剤Ｓ３との比率は、約１:３０であってもよく、別の比率値であってもよい。
第２溶剤Ｓ３に第２ポリマーが溶解することにより、第１ポリマー溶液Ｓ４が形成される。第２溶剤Ｓ３が第３ポリマー及び第２接着層１４を溶解しないため、第３ポリマー及び第２接着層１４は三次廃棄物Ｐ３’に変わる。このように、工程Ｓ２０４では、第２溶剤Ｓ３の作用により、二次廃棄物１０’は、第１ポリマー溶液Ｓ４及び三次廃棄物Ｐ３’に変わる。
二次廃棄物１０’内の第２ポリマーがほぼ完全、または完全に第２溶剤Ｓ３中に溶解してから、第３バルブ１１６及び第４バルブ１２２を開き、第２ポンプ１２０の駆動により第２処理タンク１１４内の第１ポリマー溶液Ｓ４を、第３バルブ１１６及び第４バルブ１２２を通過させて第３処理タンク１２４内に流してもよい。
工程Ｓ２０６では、第１ポリマー溶液Ｓ４がほぼ完全、または完全に第２処理タンク１１４から流れ出てから、三次廃棄物Ｐ３’を第２処理タンク１１４内から取り出す。その後、工程Ｓ２０８において、ナノレベルの無機粒子、有機アクリル系粒子、静電気防止剤または電磁波遮断剤を三次廃棄物Ｐ３’に添加することにより、三次廃棄物Ｐ３’の付着性を低下させてもよい。なお、添加前に、粉砕装置を用いて三次廃棄物Ｐ３’を粉末状に粉砕してもよい。続いて、工程Ｓ２１０において三次廃棄物Ｐ３’を乾燥することにより、第３ポリマーのリサイクルは完了する。なお、運用例として、第３ポリマーＰ３’を摂氏２６０度下で熱溶融し、透明な包装パッケージに再成型してそれを光学フィルム製品の包装に用いてもよい。
以下は、第１ポリマー溶液Ｓ４の処理について説明する。
図４に示すように、第２処理タンク１１４から流れ出た第１ポリマー溶液Ｓ４は、第３バルブ１１６を通過し、第２フィルタ１１８内に進入する。第２フィルタ１１８は、第１ポリマー溶液Ｓ４内の残留固形物を濾過し、第１ポリマー溶液Ｓ４の純度を高めることができる。
工程Ｓ２１２では、第１ポリマー溶液Ｓ４と第３溶剤Ｓ５とを混合し、第２ポリマーを析出させてもよい。例えば、第１ポリマー溶液Ｓ４を、第３処理タンク１２４内に予め格納された第３溶剤Ｓ５に混合することにより、第２ポリマーを顆粒状または球状の固体として析出させる。また、第１ポリマー溶液Ｓ４の流量を第４バルブ１２２によって制御することにより、第１ポリマー溶液Ｓ４を、滴下の形式で第３処理タンク１２４内に進入させて第３溶剤Ｓ５に混合してもよい。滴下の形式を用いているため、析出した第２ポリマーは、純度が高く（滴下の方式を用いない場合、析出した第２ポリマー内に氷酢酸溶液が含まれる可能性がある）、及び／又は粒が小さい。一実施例において、析出した第２ポリマーの外径が約５０μｍから約３ｍｍまでの範囲内であってもよい。小さな粒の第２ポリマーは、後の乾燥処理に有利であり、例えば第２ポリマーの乾燥に要される時間を短縮することができる（効率向上）。第２ポリマーを析出させた後、第３処理タンク１２４内には、析出した第２ポリマーと第２溶剤Ｓ３と第３溶剤Ｓ５とが同時に存在し、混合状態である。なお、第２溶剤Ｓ３及び第３溶剤Ｓ５は、混合溶液Ｓ６となる（混合溶液Ｓ６は、後の工程Ｓ２１６〜Ｓ２２０により、第２溶剤Ｓ３と第３溶剤Ｓ５とに分離することができるが、これについては後述する）。また、第３溶剤Ｓ５は、例えば水、氷酢酸、アルコール類、ケトン類、エステル類、または、氷酢酸のみを溶解して第２ポリマーを溶解しない別の液体であってもよく、アルコール類は例えばメタノールである。
工程Ｓ２１４では、第１ポリマー溶液Ｓ４内の第２ポリマーが完全、またはほぼ完全に析出してから、析出した第２ポリマーと混合溶液Ｓ６とを分離してもよい。混合溶液Ｓ６は、例えば、第５バルブ１２６及び第６バルブ１３２を開き、第３ポンプ１３０の駆動により第３処理タンク１２４内から排出されてもよい。排出された混合溶液Ｓ６は、先に第３フィルタ１２８を通過させて混合溶液Ｓ６中の残留固形物を濾過することにより、混合溶液Ｓ６の純度を高めてもよい。
工程Ｓ２１６では、第３ポンプ１３０の駆動により、混合溶液Ｓ６を蒸留塔１３４内に進入させ、第２溶剤Ｓ３と第３溶剤Ｓ５とを分離する。第２溶剤Ｓ３及び第３溶剤Ｓ５の沸点の相違により、第２溶剤Ｓ３と第３溶剤Ｓ５とを分離することができる。第３溶剤Ｓ５の沸点が第２溶剤Ｓ３よりも低い場合を例に挙げて説明する。工程Ｓ２１８において、再沸騰器１３８を制御することで蒸留塔１３４内の温度を調整し、沸点の低い第３溶剤Ｓ５を先に蒸発または気化させてもよい。ガス状態の第３溶剤Ｓ５は、凝縮器１３６を通過して液体に凝縮した後に、溶剤タンク１４０内へ回収される。溶剤タンク１４０内に格納されている第３溶剤Ｓ５は、回収して再利用することができる。
工程Ｓ２２０では、第３溶剤Ｓ５がほぼ完全、または完全に混合溶液Ｓ６中から蒸発した後、残っているのは沸点の高い第２溶剤Ｓ３である。第２溶剤Ｓ３は、第２処理タンク１１４内へ回収され、リサイクル効果が達成される。
図４に示すように第３処理タンク１２４内の混合溶液Ｓ６がほぼ完全、または完全に第３処理タンク１２４内から排出された後、析出した第２ポリマーの処理のために第５バルブ１２６を閉めてもよい。
工程Ｓ２２２では、例えば第９バルブ１５２及び第１０バルブ１５６を開き、第５ポンプ１５４の駆動によりｐＨ調整剤Ｓ７を第３処理タンク１２４内に進入させ、該ｐＨ調整剤Ｓ７と析出した第２ポリマーとを混合し、第２ポリマーを中和してもよい。析出した第２ポリマーの酸度が高すぎる場合、ｐＨ調整剤Ｓ７は、析出した第２ポリマーの酸度を低下させるアルカリ性液、例えば水酸化カリウムであってもよい。
工程Ｓ２２４では、析出した第２ポリマーに対する中和を行った後、第１０バルブ１５６を閉めて第２ポリマーに対する中和を停止すると共に、第７バルブ１４２及び第８バルブ１４８を開き、第４ポンプ１４４の駆動により第３処理タンク１２４内のｐＨ調整剤Ｓ７を、第７バルブ１４２を通過させて第４フィルタ１４６内へ流してもよい。第４フィルタ１４６は、ｐＨ調整剤Ｓ７中の残留固形物を濾過し、ｐＨ調整剤Ｓ７の純度を高めることができる。過濾を経たｐＨ調整剤Ｓ７は、第４ポンプ１４４の駆動により、第８バルブ１４８を通過して調整剤タンク１５０内に流れ、回収されて再利用される。
調整剤タンク１５０内に格納されているｐＨ調整剤Ｓ７を使用する場合は、第９バルブ１５２及び第１０バルブ１５６を開き、第５ポンプ１５４の駆動により、調整剤タンク１５０内に格納されているｐＨ調整剤Ｓ７を、第９バルブ１５２及び第１０バルブ１５６を通過させて第３処理タンク１２４内へ提供してもよい。なお、第１１バルブ１５８を選択的に開閉し、ｐＨ調整剤Ｓ７と、溶剤タンク１４０内に格納されている第３溶剤Ｓ５との混合比を調整してもよい。
工程Ｓ２２６では、第３処理タンク１２４内のｐＨ調整剤Ｓ７がほぼ完全、または完全に第３処理タンク１２４内から調整剤タンク１５０へ回収された後、析出した第２ポリマーＰ２を第３処理タンク１２４内から取り出し、乾燥器１６０を用いて乾燥すれば、第２ポリマーＰ２のリサイクルは完了する。一実施例において、乾燥条件は、例えば摂氏６０度から摂氏９０度の温度下で２４時間の連続乾燥であってもよい。また、別の実施例において、析出した第２ポリマーを第３処理タンク１２４内に残したまま、直接に第３処理タンク１２４内で加熱を行い、析出した第２ポリマーを乾燥して第２ポリマーのリサイクルを完了させてもよい。
応用として、第２ポリマーが例えば三酢酸セルロースである場合を例に挙げて説明すると、ジクロロメタンやクロロフォルムなど、三酢酸セルロースを完全に溶解可能な溶剤に第２ポリマーを混合して溶解させた後、紫外線吸收剤、可塑剤等の添加剤を添加して成膜、乾燥することで三酢酸セルロース薄膜を得てもよく、或いは、高温溶融した三酢酸セルロースを様々な形状の型に注入し、例えば酢酸セルロース製のミラーフレーム、自動車ハンドル、フィルタ芯等、様々な製品に製造してもよい。
図６及び図７を参照する。図６は、本発明の別の実施例に係るリサイクル装置１００を示す模式図であり、図７は、本発明の別の実施例において第２ポリマーＰ２が第４ポリマーＰ４になる反応を示すフローチャートである。
図６に示すように、リサイクル装置１００は、第２処理タンク１１４、第３バルブ１１６、第２フィルタ１１８、第２ポンプ１２０、第４バルブ１２２、第３処理タンク１２４、第５バルブ１２６、第３フィルタ１２８、第３ポンプ１３０、第６バルブ１３２、蒸留塔１３４、凝縮器１３６、再沸騰器１３８、溶剤タンク１４０、第１１バルブ１５８及び乾燥器１６０を含む。
工程Ｓ３０２では、第２ポリマーＰ２と第２溶剤Ｓ３とを混合し、第１ポリマー溶液Ｓ４を形成してもよい。例えば、第２溶剤Ｓ３が予め格納されている第２処理タンク１１４に第２ポリマーを添加し、第２ポリマーと第２溶剤Ｓ３とを第２処理タンク１１４内で混合してもよい。第２溶剤Ｓ３に第２ポリマーが溶解することにより、第１ポリマー溶液Ｓ４が形成される。溶解の過程では、第２ポリマーがほぼ完全、または完全に第２溶剤Ｓ３中に溶解されるように、第２ポリマー及び第２溶剤Ｓ３を摂氏８０度まで加熱すると共に、第２ポリマー及び第２溶剤Ｓ３を４５分間、連続撹拌してもよい。一実施例において、第２溶剤Ｓ３は例えば氷酢酸である。また、第２ポリマーＰ２と第２溶剤Ｓ３と比率は、約１：３０であってもよく、別の比率値であってもよい。なお、本工程における第２処理タンク１１４は、第１濾過スクリーン１０１が省略されていてもよい。また、本工程における第２ポリマーＰ２は、図５に示す工程Ｓ２２６において乾燥された後の第２ポリマーであってもよく、別の形式で得た第２ポリマーであってもよい。
工程Ｓ３０４では、第２ポリマーＰ２がほぼ完全、または完全に第２溶剤Ｓ３中に溶解して第１ポリマー溶液Ｓ４となった後、第１ポリマー溶液Ｓ４と酸液Ｓ８とを混合し、第２ポリマー溶液Ｓ９を形成する。例えば、第２処理タンク１１４内の第１ポリマー溶液Ｓ４を取り出さずに外部から酸液Ｓ８を第２処理タンク１１４内に添加し、第１ポリマー溶液Ｓ４と酸液Ｓ８とを混合してもよい。第１ポリマー溶液Ｓ４と酸液Ｓ８とが混合されると、第１ポリマー溶液Ｓ４中に含まれた第２ポリマーＰ２は、エステル化または加水分解して第４ポリマーＰ４になる。一実施例として、第２ポリマーＰ２が三酢酸セルロースである場合、第４ポリマーＰ４は二酢酸セルロース（ＤＡＣ）であってもよい。また、使用される酸液Ｓ８は硫酸であってもよい。なお、反応前後の化学的構造は以下に示す。
エステル化または加水分解の過程において、第１ポリマー溶液Ｓ４中に含まれた第２ポリマーＰ２がエステル化または加水分解してほぼ完全もしくは完全に第４ポリマーＰ４になるように、第１ポリマー溶液Ｓ４及び酸液Ｓ８を約摂氏７０度から９０度の範囲内の温度まで加熱すると共に、第１ポリマー溶液Ｓ４及び酸液Ｓ８を１時間以上、連続撹拌してもよい。
工程Ｓ３０６では、第２ポリマーＰ２がエステル化または加水分解してほぼ完全もしくは完全に第４ポリマーＰ４になった後、第２処理タンク１１４内で第２ポリマー溶液Ｓ９にｐＨ調整剤Ｓ１０を混合し、第２ポリマー溶液Ｓ９を中和する。一実施例において、ｐＨ調整剤Ｓ１０は酢酸ナトリウムであってもよい。
ｐＨ中和後、第３バルブ１１６及び第４バルブ１２２を開き、第２ポンプ１２０の駆動により第２ポリマー溶液Ｓ９を、第３バルブ１１６及び第４バルブ１２２を通過させて第３処理タンク１２４内に進入させてもよい。第２ポリマー溶液Ｓ９は、第３処理タンク１２４内に進入する前に、先に第２フィルタ１１８を通過させて残留固形物を濾過することにより、第２ポリマー溶液Ｓ９の純度を高めてもよい。
工程Ｓ３０８では、第２ポリマー溶液Ｓ９と第３溶剤Ｓ５とを混合し、第４ポリマーＰ４を固体として析出させる。例えば、第２ポリマー溶液Ｓ９を、第３処理タンク１２４内に予め格納されている第３溶剤Ｓ５に混合することにより、第４ポリマーＰ４を固体として析出させてもよい。また、第２ポリマー溶液Ｓ９の流量を第４バルブ１２２によって制御することにより、第２ポリマー溶液Ｓ９を滴下の形式で第３処理タンク１２４内に進入させてもよい。滴下の形式を用いているため、析出した第４ポリマーＰ４は、純度が高く（滴下の方式を用いない場合、析出した第４ポリマーＰ４内に氷酢酸溶液が含まれる可能性がある）、及び／又は粒が小さい。小さな粒の第４ポリマーＰ４は、後の乾燥処理に有利であり、例えば第４ポリマーＰ４の乾燥に要される時間を短縮することができる。第４ポリマーＰ４を析出させた後、第３処理タンク１２４内には、析出した第４ポリマーＰ４と第２溶剤Ｓ３と第３溶剤Ｓ５とが同時に存在し、混合状態である。なお、第２溶剤Ｓ３及び第３溶剤Ｓ５は、混合溶液Ｓ６となる。第２溶剤Ｓ３及び第３溶剤Ｓ５は、前記の工程Ｓ２１６〜Ｓ２２０と類似する工程により分離、回収してもよく、ここでは再び説明しない。
工程Ｓ３１０では、混合溶液Ｓ６がほぼ完全、または完全に第３処理タンク１２４内から排出されてから、析出した第４ポリマーＰ４を第３処理タンク１２４内から取り出し、乾燥器１６０を用いて乾燥する。乾燥条件は、前記の第２ポリマーＰ２と類似する条件としてもよく、ここでは再び説明しない。
以上のように、本発明の実施例に係るリサイクル装置、及びこれを用いるリサイクル方法によれば、廃棄光学フィルムにおける複数の層構成の材料をリサイクルでき、且つリサイクル過程において使用された溶剤を回収して再利用することができるため、環境保全の目的が達成される。また、一実施例における光学フィルムは、一般的に５〜１４層の材料から複合形成され、水性ポリビニルアルコール接着剤、アクリル系粘着剤または各種の架橋型接着剤が用いられたものであり、その複合方式は、例えば水素結合、ファンデルワールス力、湿潤性、粘着力など、化学的または物理的な結合を含む。また、本発明の実施例に係るリサイクル方法を用いれば、様々な架橋を崩して前記層構成の材料をリサイクルすることができる。
本発明の好ましい実施例を以上に説明したが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り、当業者は本発明に対して種々の変更や変形を行うことができる。したがって、本発明の保護範囲は、添付される特許請求の範囲によって規定されるべきである。
１０ 廃棄光学フィルム
１０’ 二次廃棄物
１１ 第１ポリマー層
１２ 第１接着層
１３ 第２ポリマー層
１４ 第２接着層
１５ 表面処理層
１６ 第３ポリマー層
１００ リサイクル装置
１０１ 第１濾過スクリーン
１０２ 第１処理タンク
１０３ 第２濾過スクリーン
１０４ 第１バルブ
１０６ 第１フィルタ
１０８ 第１ポンプ
１０９ 破砕機構
１１０ 第２バルブ
１１１ 冷却器
１１２ 蒸発器
１１４ 第２処理タンク
１１５ 調整タンク
１１６ 第３バルブ
１１８ 第２フィルタ
１２０ 第２ポンプ
１２２ 第４バルブ
１２４ 第３処理タンク
１２６ 第５バルブ
１２８ 第３フィルタ
１３０ 第３ポンプ
１３２ 第６バルブ
１３４ 蒸留塔
１３６ 凝縮器
１３８ 再沸騰器
１４０ 溶剤タンク
１４２ 第７バルブ
１４４ 第４ポンプ
１４６ 第４フィルタ
１４８ 第８バルブ
１５０ 調整剤タンク
１５２ 第９バルブ
１５４ 第５ポンプ
１５６ 第１０バルブ
１５８ 第１１バルブ
１６０ 乾燥器
Ｐ１’ 重合体コロイド
Ｐ２ 第２ポリマー
Ｐ３’ 三次廃棄物
Ｐ４ 第４ポリマー
Ｓ１ 第１溶剤
Ｓ２ ヨウ素溶液
Ｓ２’ ヨウ素含有コロイド
Ｓ３ 第２溶剤
Ｓ４ 第１ポリマー溶液
Ｓ５ 第３溶剤
Ｓ６ 混合溶液
Ｓ７、Ｓ１０ ｐＨ調整剤
Ｓ８ 酸液
Ｓ９ 第２ポリマー溶液
Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０８、Ｓ２１０、Ｓ２１２、Ｓ２１４、Ｓ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０、Ｓ２２２、Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０８ 工程
１０’ 二次廃棄物
１１ 第１ポリマー層
１２ 第１接着層
１３ 第２ポリマー層
１４ 第２接着層
１５ 表面処理層
１６ 第３ポリマー層
１００ リサイクル装置
１０１ 第１濾過スクリーン
１０２ 第１処理タンク
１０３ 第２濾過スクリーン
１０４ 第１バルブ
１０６ 第１フィルタ
１０８ 第１ポンプ
１０９ 破砕機構
１１０ 第２バルブ
１１１ 冷却器
１１２ 蒸発器
１１４ 第２処理タンク
１１５ 調整タンク
１１６ 第３バルブ
１１８ 第２フィルタ
１２０ 第２ポンプ
１２２ 第４バルブ
１２４ 第３処理タンク
１２６ 第５バルブ
１２８ 第３フィルタ
１３０ 第３ポンプ
１３２ 第６バルブ
１３４ 蒸留塔
１３６ 凝縮器
１３８ 再沸騰器
１４０ 溶剤タンク
１４２ 第７バルブ
１４４ 第４ポンプ
１４６ 第４フィルタ
１４８ 第８バルブ
１５０ 調整剤タンク
１５２ 第９バルブ
１５４ 第５ポンプ
１５６ 第１０バルブ
１５８ 第１１バルブ
１６０ 乾燥器
Ｐ１’ 重合体コロイド
Ｐ２ 第２ポリマー
Ｐ３’ 三次廃棄物
Ｐ４ 第４ポリマー
Ｓ１ 第１溶剤
Ｓ２ ヨウ素溶液
Ｓ２’ ヨウ素含有コロイド
Ｓ３ 第２溶剤
Ｓ４ 第１ポリマー溶液
Ｓ５ 第３溶剤
Ｓ６ 混合溶液
Ｓ７、Ｓ１０ ｐＨ調整剤
Ｓ８ 酸液
Ｓ９ 第２ポリマー溶液
Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０８、Ｓ２１０、Ｓ２１２、Ｓ２１４、Ｓ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０、Ｓ２２２、Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０８ 工程
Claims (13)
- 光学フィルムのリサイクル方法であって、
ヨウ素が浸透した第１ポリマーと、第２ポリマーとを含む廃棄光学フィルムを供給する工程と、
前記第２ポリマーを溶解しない第１溶剤を用いて、前記第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解し、ヨウ素溶液を形成する工程と、
前記ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高める工程と、を含むリサイクル方法。 - 前記第１ポリマーは、ポリビニルアルコールであり、
前記第１溶剤は、水、氷酢酸または水酸化カリウム溶液である、請求項１に記載のリサイクル方法。 - 前記第１溶剤を用いて前記第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解する工程において、前記第１ポリマーは、前記第１溶剤を吸収して重合体コロイドになり、前記重合体コロイドは、前記ヨウ素溶液と混合されてヨウ素含有コロイドになり、
さらに、
前記第２ポリマーと前記ヨウ素含有コロイドとを分離する工程、及び／又は、
前記ヨウ素含有コロイドから前記重合体コロイド及び前記ヨウ素溶液を分離し、分離された前記重合体コロイドを乾燥する工程を含む、請求項１に記載のリサイクル方法。 - 前記ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高める工程の前において、更に、
前記ヨウ素溶液を冷却する工程と、
前記ヨウ素溶液のｐＨ値を１０から１１までの範囲内に調整する工程と、を含む、請求項１に記載のリサイクル方法。 - 光学フィルムのリサイクル方法であって、
第２ポリマーと第３ポリマーとを含む廃棄光学フィルムを供給する工程と、
前記第３ポリマーを溶解しない第２溶剤を用いて前記第２ポリマーを溶解し、第１ポリマー溶液を形成する工程と、
前記第１ポリマー溶液と第３溶剤とを混合して前記第２ポリマーを析出させ、析出した前記第２ポリマーと前記第２溶剤と前記第３溶剤との共存下で、前記第２溶剤と前記第３溶剤とを混合溶液とする工程と、
析出した前記第２ポリマーを乾燥する工程と、を含むリサイクル方法。 - 前記第２ポリマーは三酢酸セルロースまたはポリメチルメタクリレートであり、前記第２溶剤は氷酢酸であり、
及び／又は、
前記第２溶剤を用いて前記第２ポリマーを溶解する工程において、前記第２ポリマーと前記第２溶剤との比率が１：３０である、請求項５に記載のリサイクル方法。 - 前記第３ポリマーは、ポリエチレンテレフタレートであり、
前記第３溶剤は、水、メタノールまたは氷酢酸である、請求項５に記載のリサイクル方法。 - 前記第２溶剤を用いて前記第２ポリマーを溶解する工程は、
前記第２ポリマー及び前記第２溶剤を摂氏８０度まで加熱する工程と、
前記第２ポリマー及び前記第２溶剤を４５分間、連続撹拌する工程と、を含む、請求項５に記載のリサイクル方法。 - 前記第２ポリマーがほぼ完全に前記第２溶剤中に溶解した後において、更に、
前記第３ポリマーの付着性を低下させると共に前記第３ポリマーを乾燥し、及び／又は、析出した前記第２ポリマーと前記混合溶液とを分離すると共に、析出した前記第２ポリマーを中和するために該第２ポリマーにｐＨ調整剤を混合する工程と、
前記ｐＨ調整剤を回収する工程と、を含む、請求項５に記載のリサイクル方法。 - 前記混合溶液を蒸留することにより、前記第２溶剤と前記第３溶剤とを分離する工程を更に含む、請求項５に記載のリサイクル方法。
- 前記第２ポリマーを乾燥する工程の後において、更に、
乾燥された前記第２ポリマーと前記第２溶剤とを混合して前記第１ポリマー溶液を形成する工程と、
前記第２ポリマーが反応して第４ポリマーになるように、前記第１ポリマー溶液と酸液とを混合して第２ポリマー溶液を形成する工程と、
前記第２ポリマー溶液を中和する工程と、
前記第２ポリマー溶液と前記第３溶剤とを混合して前記第４ポリマーを析出させる工程と含む、請求項５に記載のリサイクル方法。 - 光学フィルムのリサイクル装置であって、
廃棄光学フィルムにおける第２ポリマーを溶解しない第１溶剤を用い、前記廃棄光学フィルムにおける第１ポリマー内に浸透しているヨウ素を溶解してヨウ素溶液を形成するための第１処理タンクと、
前記ヨウ素溶液におけるヨウ素の濃度を高めるための蒸発器と、を含むリサイクル装置。 - 光学フィルムのリサイクル装置であって、
廃棄光学フィルムにおける第３ポリマーを溶解しない第２溶剤を用いて前記廃棄光学フィルムにおける第２ポリマーを溶解し、第１ポリマー溶液を形成するための第２処理タンクと、
前記第１ポリマー溶液と第３溶剤とを混合して前記第２ポリマーを析出させ、析出した前記第２ポリマーと前記第２溶剤と前記第３溶剤との共存下で、前記第２溶剤と前記第３溶剤とを混合溶液とするための第３処理タンクと、
析出した前記第２ポリマーを乾燥するための乾燥器と、を含むリサイクル装置。
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|---|---|---|---|
| TW105121630A TWI570165B (zh) | 2016-07-07 | 2016-07-07 | 廢棄光學膜的回收方法及其回收設備 |
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| TW105121630 | 2016-07-07 |
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2017
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- 2017-04-19 KR KR1020170050531A patent/KR20180006279A/ko not_active Ceased
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| KR20180006279A (ko) | 2018-01-17 |
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