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JP2019531388A - 再生利用ポリマー組成物 - Google Patents

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JP2019531388A
JP2019531388A JP2019518934A JP2019518934A JP2019531388A JP 2019531388 A JP2019531388 A JP 2019531388A JP 2019518934 A JP2019518934 A JP 2019518934A JP 2019518934 A JP2019518934 A JP 2019518934A JP 2019531388 A JP2019531388 A JP 2019531388A
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JP2019518934A
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Inventor
ハルジャント,アントン
クナピッチ,ファビアン
マウラー,アンドレアス・ベルント
ノイバウアー,ヨッヒェン
Original Assignee
ユニリーバー・ナームローゼ・ベンノートシヤープ
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Abstract

ポリエチレン及びポリプロピレンを含む均質な再生利用ポリオレフィンであって、a)1〜10,000ppmの可溶性不純物;b)20ミクロン〜1mmの最大寸法を有する微粒子である、再生利用ポリオレフィンの総重量基準で、0.001〜5重量%の不溶性不純物;c)0〜3のハンセンパラメータδHを有する0.0005〜1%(5〜10,000ppm)の溶媒;及びd)>10のハンセンパラメータδHを有する0.1ppm〜10,000ppmの濾過助剤;を含むことを特徴とし、a)ポリオレフィン含有廃棄物を0〜3のハンセンパラメータδHを有する溶媒と混合する工程;b)この混合物を10を超えるハンセンパラメータδHを有する濾過助剤と接触させる工程;及びc)ポリオレフィンを混合物から分離する工程を含む方法から得られ得る、再生利用ポリオレフィン。

Description

本発明は、再生利用ポリオレフィン材料及び包装におけるその使用に関する。
プラスチック及びプラスチック含有材料は、パーソナルケア製品及びホームケア製品のような本質的に寿命が短い包装製品の製造に広く使用されている。したがって、プラスチック含有材料の処分又は再生利用は、特に環境上及び経済上の理由からとりわけ重要である。
再生利用ポリマーの製造及び使用が望ましいことは明らかである。これらの再生利用品の品質及び有用性は、ポリマー資源及びそれらを再生利用するために使用されるプロセスに依存する。
埋め立て資源再生利用は、資源プラスチックに影響を与える高レベルで多様な汚染物質のために特に困難である。不要な汚染物質は、処理に破壊的な影響を及ぼし、プラスチックを多くの再生利用プロセスに不適切なものにする可能性がある。プラスチックマトリックスに埋め込まれた不要成分は、例えば、加工を補助するために使用される異物ポリマー、製造添加剤、汚染物、及び他の埋め立て廃棄物品からプラスチックに移動する物質であり得る。汚染物質、例えば多環式芳香族炭化水素(PAH)、ポリハロゲン化芳香族炭化水素、及び重金属は、毒性であり得る。染料及び酸化剤のようないくつかの汚染物質は、再生利用材料の光学的性質の干渉を引き起こす。
したがって、埋め立て廃棄物の組成は、高品質で純粋なポリオレフィンを回収するには、あまりにも不均一で予測不可能である。
結果として、不均一ポリオレフィンに富む廃棄物流は、通常、機械的に低品質の製品、例えば、ドイツの包装廃棄物のグリーンドットコレクションからのポリオレフィン再生利用に再生利用されるか、代替燃料として用いられるか、又はエネルギー回収の有無にかかわらず焼却されるかのいずれかである。
ポリオレフィン(PO)含有廃棄物の商業再生利用プロセスは、典型的には機械的再生利用、すなわち再配合を使用する。再配合において、ポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)廃棄物は、通常、自動近赤外(NIR)分光法によって分離され、選別された材料は、粉砕、浮遊、洗浄、及び乾燥の工程後に配合される。
再配合の欠点は、このアプローチがモノマテリアルにしか適用できないことである。しかしながら、今日のプラスチック包装は、通常、多くの異なる材料から作製されている。可撓性フィルム包装用途については、使用済みプラスチックの大部分は、それ自体混合物である。これらの混合物は、しばしば相溶性及び非相溶性ポリマーの多層であり、高価な改質剤なしには再配合することはできない。これらの製品は、純粋なポリマー及びそれらの相溶性ポリマーブレンドと比較して悪い機械的性質を示す。
したがって、多層包装の使用が増えるにつれて、POの再生利用は、より困難になってきている。分光学的又は密度選別のような一般的な分離技術は、これらの材料の複雑さゆえ、うまくいかない。したがって、多層からの混合ポリマーは、ダウンサイクルによってのみ回収され、低価値市場、例えば、セメントレンガ又はプロファイルの代替物としての厚いプラスチック部品においてのみ使用することができる。
上記の問題のいくつかを軽減するために、改善された純度を有する再生利用品を製造するためのいくつかのプロセスが開発されてきた。
機械的回収アプローチとは対照的に、溶媒ベースの再生利用は、ポリオレフィンに対して選択的であり、混合消費後廃棄物から純粋で高品質の回収ポリマーを生成する。
溶解ベースのプロセス及びその製品は、ポリオレフィン含有廃棄物流についての種々の特許に記載されている。米国特許第4,031,039号(Mizumoto)及び欧州特許第664314号(Naumann 1990)から、混ぜ合わせた消費後プラスチックを芳香族溶媒(キシレン、トルエン)と選択的溶解によって分離することが知られている。あるいは、Naumannは、不適合の共抽出ポリマーを微分散させることを提案した(米国特許第4,666,961号及び米国特許第4,594,371号)。しかしながら、どちらのアプローチも、限られた製品品質しか提供することができず、残留溶媒の痕跡が回収ポリマーの適用性に悪影響を及ぼす。
異物ポリマーを予備抽出すること、又はより選択的な溶媒若しくは溶媒混合物を使用することを試みても、依然として製品中に共溶解した異物ポリマーの痕跡が残る、例えば、国際公開第2011/082802号。このようにして製造された異物ポリマーは、標的ポリマーと相溶性がなく、特に、高温及び摩擦を伴う溶融乾燥及び押出しの間に、回収ポリマー中に粘着物、外皮、又はゲル微粒子のような望ましくない不純物を生じる。
米国特許第4,031,039号 欧州特許第664314号 米国特許第4,666,961号 米国特許第4,594,371号 国際公開第2011/082802号
しかしながら、これらの進歩にもかかわらず、埋め立て資源から誘導することができるさらなる改善された再生利用材料が依然として必要とされている。そのような材料は、バージンプラスチック用の「ドロップイン」として使用できなければならない。
本発明者らは、ここで低レベルの不純物及びいくらかの残留溶媒を含む埋め立て資源廃棄物から製造された再生利用ポリオレフィンがバージン材料と同様の性質を有することを見出した。再生利用品は、ポリオレフィン含有廃棄物を0〜3のハンセンパラメータδを有する溶媒と混合する工程;この混合物を>10のハンセンパラメータδを有する濾過助剤と接触させる工程;及びポリオレフィンを混合物から分離する工程を含む方法から生じる。
本発明の第1の態様は、ポリエチレン及びポリプロピレンを含む再生利用ポリオレフィンであって、
i)1〜10,000ppmの可溶性不純物;
ii)20ミクロン〜1mmの最大寸法を有する微粒子である、再生利用ポリオレフィンの総重量に対して、0.001〜5重量%の不溶性不純物;
iii)0〜3のハンセンパラメータδを有する5〜10,000ppmの溶媒;及び
iv)>10のハンセンパラメータδを有する0.1ppm〜10,000ppmの濾過助剤
を含むことを特徴とする、再生利用ポリオレフィンを提供する。
本発明の第2の態様は、
a)ポリオレフィン含有廃棄物を0〜3のハンセンパラメータδを有する溶媒と混合する工程;
b)この混合物を>10のハンセンパラメータδを有する濾過助剤と接触させる工程;及び
c)ポリオレフィンを混合物から分離する工程
を含む方法によってポリオレフィン含有廃棄物から得られる、第1の態様で定義したような再生利用ポリオレフィンを提供する。
ポリオレフィンは、PE、PP、LDPE、HDPE、LLDPE、及びそれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。
本発明の第3の態様は、第1の態様の再生利用ポリオレフィンを含む容器を提供する。
本発明は、再生利用ポリオレフィンに関する。ポリオレフィンは、好ましくはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、及びそれらの混合物からなる群から選択され、最も好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの混合物から選択される。
可溶性不純物
本発明の再生利用ポリオレフィンは、1〜10,000ppm、好ましくは1〜5,000ppm、より好ましくは1〜1,000ppm、さらにより好ましくは1〜200ppm、さらにより好ましくは1〜100ppm、最も好ましくは1〜50ppmの可溶性不純物を含む。
可溶性不純物は、好ましくは、非異物ポリマー、異物ポリマー、及びそれらの混合物から選択される。
非異物ポリマーは、ポリオレフィン系ポリマーであり、好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、及びそれらの混合物から選択される。
異物ポリマーは、天然ポリマー、合成ポリマー、又はそれらの混合物であり得る。
異物ポリマーは、多種多様な資源、すなわち廃棄物資源に存在するプラスチック材料から生じ得る。一般的な例としては、非包装用プラスチック、構造用プラスチック、多層プラスチック、塗料、インキ、染料、印刷用ポリマー、ワニス、及び接着剤などが挙げられる。
好ましい異物ポリマーは、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリカーボネート、芳香族ポリマー、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、並びにそれらのブレンド又はコポリマー及びそれらの混合物、好ましくはポリスチレン、ポリ塩化ビニル、並びにそれらのブレンド又はコポリマー及びそれらの混合物から選択される。
不溶性不純物
本発明の再生利用ポリオレフィンは、再生利用ポリオレフィンの総重量基準で、0.001〜5重量%、好ましくは0.005〜2重量%、最も好ましくは0.01〜1重量%の不溶性不純物を含み、これらは20ミクロン〜1mm、好ましくは20〜150ミクロンの最大寸法を有する微粒子である。
微粒子は、好ましくは、廃棄有機汚染物質、廃棄無機汚染物質、及びそれらの混合物から選択される。
好ましくは、廃棄有機汚染物質及び廃棄無機汚染物質は、ガラス、充填剤、難燃剤、紙、着色剤、印刷インキ、ホワイトナー(二酸化チタンなど)、結合剤、コーティング、不活性汚染物質、フォーム、接着剤、金属、重金属、揮発性有機物質、芳香族物質、ハロゲン化芳香族物質、ハロゲン化炭化水素、生物学的に分解可能な汚れ、木材、ダスト、土、ゴム、織物、及びそれらの混合物から選択される。
溶媒
本発明の再生利用ポリオレフィンは、0〜3のハンセンパラメータδを有する5〜10,000ppm、好ましくは10〜5,000ppm、より好ましくは30〜3,000ppmの溶媒を含む。
好ましくは、溶媒は、脂肪族化合物、好ましくは脂環式、直鎖状又は分岐状炭化水素、より好ましくは5〜18個の炭素原子を有する脂環式、直鎖状又は分岐状炭化水素、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
濾過助剤
本発明の再生利用ポリオレフィンは、>10のハンセンパラメータδを有する0.1ppm〜10,000ppm、好ましくは0.5〜5,000ppm、より好ましくは1〜2,000ppmの濾過助剤を含む。
好ましくは、濾過助剤は、15〜38、好ましくは25〜35のハンセンパラメータδを有する流体又は流体の混合物、より好ましくは溶媒と不混和性である20〜35のハンセンパラメータδを有する流体又は流体の混合物であり、特に、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、脂肪族モノ−/ポリ−ヒドロキシ炭化水素、脂肪族ケトン、2〜8個の炭素原子を有する脂肪族エステル及び/若しくは水、並びに/又はそれらの混合物からなる群から選択される流体である。
再生利用品の調製方法
本発明の再生利用ポリオレフィンは、好ましくは、
a)ポリオレフィン含有廃棄物を0〜3のハンセンパラメータδを有する溶媒と混合する工程;
b)この混合物を>10のハンセンパラメータδを有する濾過助剤と接触させる工程;及び
c)ポリオレフィンを混合物から分離する工程
を含む方法によってポリオレフィン含有廃棄物から得られる。
ポリオレフィンは、PE、PP、LDPE、HDPE、LLDPE、及びそれらの混合物からなる群から選択されることが好ましい。
好ましい実施形態では、溶媒は、脂肪族化合物、好ましくは脂環式、直鎖状又は分岐状炭化水素、より好ましくは5〜18個の炭素原子を有する脂環式、直鎖状又は分岐状炭化水素、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
濾過助剤は、15〜38、好ましくは25〜35のハンセンパラメータδを有する流体又は流体の混合物、より好ましくは溶媒と不混和性である20〜35のハンセンパラメータδを有する流体又は流体の混合物であり、特に、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、脂肪族モノ−/ポリ−ヒドロキシ炭化水素、脂肪族ケトン、2〜8個の炭素原子を有する脂肪族エステル及び/若しくは水、並びに/又はそれらの混合物からなる群から選択される流体であることがさらに好ましい。
好ましくは、ポリオレフィン含有廃棄物は、DSD廃棄物、産業廃棄物、消費後廃棄物、家庭廃棄物、嵩高廃棄物、包装廃棄物、硬質プラスチック廃棄物、及びそれらの混合物からなる群から選択され、多層プラスチック材料及び汚染物質を含むか又はそれらからなり、多層プラスチック材料は、少なくとも90重量%のポリオレフィンを含む少なくとも1つの層、及び少なくとも90重量%の別のポリマー若しくはポリマーブレンドを含む少なくとも別の層、並びに/又は金属及び/若しくは紙並びに/又は任意の他のコーティング材料を含む少なくとも別の層を含有する。
好ましい実施形態では、他のポリマー又はポリマーブレンドは、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリカーボネート、芳香族ポリマー、好ましくはポリスチレン、ポリ塩化ビニル、及びそのブレンド又はコポリマーからなる群から選択される。
汚染物質は、好ましくはガラス、充填剤、難燃剤、紙、着色剤、印刷インキ、ホワイトナー(例えば二酸化チタン;下記参照;実施例A)、結合剤(下記参照;実施例C)、コーティング、不活性汚染物質、フォーム、接着剤、金属、重金属、揮発性有機物質、芳香族物質、ハロゲン化芳香族物質、ハロゲン化炭化水素、生物学的に分解可能な汚れ、木材、及びその混合物からなる群から選択される。
工程a)の混合物は、好ましくは5〜40重量%、より好ましくは5〜15重量%のポリマーを含む。
工程a)〜b)において75〜170℃の温度、好ましくは90〜160℃の温度が適用されることが好ましい。プロセスを安全に、技術的に可能な限り単純に保ち、ポリオレフィン含有量の変動に適応できるようにするために、温度は、急激な水の蒸発を引き起こさず、好ましくは低い粘度を達成するように慎重に選択される。
工程c)において25〜260℃の温度が適用されることが好ましい。
好ましくは、工程a)の混合物は、5〜40重量%のポリマーを含み、工程b)における濾過助剤との接触時間は、少なくとも0.5分、好ましくは0.5〜180分、より好ましくは1〜100分、特に5〜60分である。接触時間は、メンテナンス作業を最適化し、プロセス効率を最大化するために、ポリオレフィン含有量、汚染度、運転モード(連続式若しくはバッチ式)、並びに任意の下流のポリスフィルター及び/又は精密フィルターユニットの耐用年数の変動に適応可能である。
濾過助剤の量は、工程a)から生じる混合物に対して0.5〜50重量%、より好ましくは2〜25重量%であることが好ましい。さらに、精製能力とは別に、濾過助剤の高い導電率は、プロセスの安全上のリスクを低減する。
混合物は、工程c)の前に分離プロセス、好ましくは多工程分離プロセス、より好ましくは濾過プロセス、特にふるい又は10〜5000μmの間隙を有する間隙フィルターを使用する濾過プロセス、沈降プロセス及びデカンテーションプロセス、並びに/又はそれらの組合せに供されることが好ましい。
可能な添加に続いて、工程c)における分離は、好ましくは溶媒の蒸発により並びに/又はポリオレフィンの沈殿及び機械的分離により実行される。
好ましい実施形態では、分離ポリオレフィンを直接押出機に供給し、ポリオレフィン粒状化合物若しくはマスターバッチ若しくはフィルムに加工するか、又はポリオレフィンを乾燥プロセスで乾燥させて室温に冷却する。
容器
本発明は、本発明の再生利用ポリオレフィンを含む容器を提供する。
容器は、瓶、サシェ、又はバッグであり得る。
好ましくは、容器は、可撓性である。
本発明の容器は、好ましくは動きの速い消費財製品を含有するために、好ましくは家庭用及びパーソナルケア用途に使用するために好適である。含有され得る好ましい製品としては、液体製剤、ゲル、ローション、粉末、ペースト、並びにペレットなどの液体及び固体が挙げられる。例えば、ヘアトリートメント組成物、シャンプー、及びヘアコンディショナーなどの個人用洗浄製品;粉末及び液体洗浄製品などの洗濯用洗剤;並びに食器用洗浄製品、石鹸、及び洗浄液などの家庭用洗剤。
本発明の再生利用ポリオレフィンは、バージンポリオレフィンとブレンドしてポリオレフィンブレンドを形成し得る。好ましくは、再生利用ポリオレフィンの量は、全ポリオレフィンブレンドの重量基準で、10〜80重量%、好ましくは40〜80重量%、最も好ましくは50〜75重量%の再生利用品である。本発明の容器は、好ましくはポリオレフィンブレンドから作製される。
[実施例]
様々な資源からのフィルムを以下のように調製した:
1.従来技術:DSDソーティング(グリーンドット)、以下の方法で調製した:
a)分画−95%超のPO含有量を有する柔軟画分
b)洗浄工程
c)密度分離
d)アグロメレーション
e)溶融濾過(150μ)による配合
2.液体濾過助剤なしの粗濾過
3.液体濾過助剤を用いた粗濾過
4.液体濾過助剤を用いた粗濾過及び精密濾過。(本発明に従って)
5.バージンポリオレフィン材料
試料フィルムは、100〜150ミクロンの厚さを有していた。フィルムは、異なるレベルの不純物を有していた。
以下のように試料を目視比較のために調製した:
フィルム試料を、ローレムイプサムテキストで紙に適用した(ページフォーマットDIN A4、フォントタイプカリブ、フォントサイズ11を使用)。
次いで、試料を600dpi(4960×7015px)の一定解像度、及び326×434ピクセルのセクションフレームサイズを使用して走査した。
結果を図1に示す。
図1:上に詳述した方法から調製したように異なる純度を有するフィルムを示す。
1.再粒状化した材料。(従来技術に特有)
2.液体濾過助剤なしの粗濾過
3.液体濾過助剤を用いた粗濾過
4.液体濾過助剤を用いた粗濾過及び精密濾過。(本発明に従って)
5.バージンポリオレフィン材料
本発明によるフィルム(4)は、比較フィルム(1〜3)よりも少ない不純物を含み、フィルムの品質の点から見てバージン材料に視覚的に非常に近いことが分かった。

Claims (15)

  1. ポリエチレン及びポリプロピレンを含む均質な再生利用ポリオレフィンであって、
    i)1〜10,000ppmの可溶性不純物;
    ii)20ミクロン〜1mmの最大寸法を有する微粒子である、再生利用ポリオレフィンの総重量基準で、0.001〜5重量%の不溶性不純物;
    iii)0〜3のハンセンパラメータδを有する5〜10,000ppmの溶媒;及び
    iv)10を超えるハンセンパラメータδを有する0.1ppm〜10,000ppmの濾過助剤
    を含むことを特徴とする、再生利用ポリオレフィン。
  2. 1〜200ppmの可溶性不純物を含有する、請求項1に記載の再生利用ポリオレフィン。
  3. 前記可溶性不純物が、非異物ポリオレフィンポリマー、異物ポリマー、及びそれらの混合物から選択される、請求項1又は2に記載の再生利用ポリオレフィン。
  4. 前記異物ポリマーが、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリカーボネート、芳香族ポリマー、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、及びそれらのブレンド又はコポリマー、並びにそれらの混合物から選択される、請求項3に記載の再生利用ポリオレフィン。
  5. 前記微粒子が、廃棄有機汚染物質、廃棄無機汚染物質、及びそれらの混合物から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
  6. 前記廃棄有機汚染物質及び廃棄無機汚染物質が、ガラス、充填剤、難燃剤、紙、着色剤、印刷インキ、ホワイトナー(二酸化チタンなど)、結合剤、コーティング、不活性汚染物質、フォーム、接着剤、金属、重金属、揮発性有機物質、芳香族物質、ハロゲン化芳香族物質、ハロゲン化炭化水素、生物学的に分解可能な汚れ、木材、ダスト、土、ゴム、織物、及びそれらの混合物から選択される、請求項5に記載の再生利用ポリオレフィン。
  7. 前記溶媒が、脂肪族化合物、好ましくは脂環式、直鎖状又は分岐状炭化水素、より好ましくは5〜18個の炭素原子を有する脂環式、直鎖状又は分岐状炭化水素、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
  8. a)ポリオレフィン含有廃棄物を0〜3のハンセンパラメータδを有する溶媒と混合する工程;
    b)この混合物を10を超えるハンセンパラメータδを有する濾過助剤と接触させる工程;及び
    c)前記ポリオレフィンを前記混合物から分離する工程
    を含む方法から得られる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の均質な再生利用ポリオレフィン。
  9. 工程a)の前記混合物が、好ましくは5〜40、より好ましくは5〜15重量%のポリマーを含む、請求項8に記載の再生利用ポリオレフィン。
  10. 工程a)及びb)が、75〜170℃の温度、好ましくは90〜160℃の温度で行われ、25〜260℃の温度が、工程c)で適用される、請求項8又は9に記載の再生利用ポリオレフィン。
  11. 工程a)の前記混合物が、5〜40重量%のポリマーを含み、工程b)における前記濾過助剤との接触時間が少なくとも0.5分、好ましくは0.5〜180分である、請求項8〜10のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
  12. 前記濾過助剤の容量が、工程a)から生じる前記混合物の重量基準で、0.5〜50重量%である、請求項8〜11のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
  13. 前記混合物が、工程c)の前に分離プロセス、好ましくは多工程分離プロセス、より好ましくは濾過プロセス、特にふるい又は10〜5000μmの間隙を有する間隙フィルターを使用する濾過プロセス、沈降プロセス及びデカンテーションプロセス、並びに/又はそれらの組合せに供される、請求項8〜12のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
  14. 可能な添加に続いて、工程c)における前記分離が、前記溶媒の蒸発により、かつ/又は前記ポリオレフィンの沈殿及び機械的分離により実行される、請求項8〜13のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
  15. 前記分離ポリオレフィンが、直接押出機に供給され、ポリオレフィン粒状化合物若しくはマスターバッチ若しくはフィルムに加工されるか、又は前記ポリオレフィンが、乾燥プロセスで乾燥されて室温に冷却される、請求項8〜14のいずれか一項に記載の再生利用ポリオレフィン。
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