炭素−炭素鎖分子の機械的破壊による物質の形成
短鎖炭素分子を含む製品物質を製造するための、相対的に長い炭素鎖分子を含む資源物質の機械的破壊を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、主に炭素鎖を含む物質を他の物質、たとえば限定されないが、燃料などに変換するための新規な工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
炭素は、炭素−炭素結合の相互結合を含む長鎖を形成する能力を有する。炭素−炭素結合は極めて強力である。この特性は、炭素が膨大な数の化合物の形成を可能とする点で重要である。そのような化合物の非限定的な例は、炭水化物、炭化水素、アルカン、アルケン、単糖類、多糖、天然ポリマー、合成されたポリマー、合成ポリマー、化石燃料、アルコール、複合アルコール、ポリアルコール、天然ゴム、合成ゴム、動物、植物、セルロース、リグニン、デンプン、および、その他である。
【０００３】
化学地質学的工程を通して、有機物は化石燃料に変換され得る。化学的工程を通して、石油化学工業は石油燃料を多くの留分（たとえば限定されないが気体、液体、種々の粘性および固形製品）に精製し得る。
【０００４】
そのようなガスの非限定的な例は、天然ガス、石油ガス、炭素数５以下のアルカン、炭素数５以下のアルケン、メタン、メタノール、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレン、ペンタン、ペンテンなどを含む。そのような液体の非限定的な例は、ナフサ、ガソリン（gasoline）、ガソリン（petrol）、燃料オイル、６以上の炭素のアルカン、６以上の炭素のアルケン、２以上の炭素のアルコールなどを含む。そのような粘性の液体は重燃料油、ろう蒸留物、基油、炭素数１６以上のアルカン、炭素数１６以上のアルケン、炭素数１６以上のアルコールなどを含む。そのような固体の非限定的な例はろう蒸留物、ろう、瀝青、炭素数２５以上のアルカン、炭素数２５以上のアルケン、炭素数２５以上のアルコールなどを含む。
【０００５】
多くの化学的工程を通して、触媒を用いるか又は用いないで、石油化学工業は精製された製品を多くの派生的な製品に変換し得る。
【０００６】
そのような化学的工程のための非限定的な例は、沈殿、抽出、クラッキング（cracking）、架橋、重合化、Fisher-Tropsch、および、より多くのものを含む。そのような派生的製品の非限定的な例は、ポリマー、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、合成ゴム、ＳＢＳ、ＳＢＲ、パラフィンろう、潤滑油、および、その他のものを含む。
【０００７】
他の化学的工程、たとえば限定されないが、「発酵」を通して、植物および動物に含まれる多糖はアルコール燃料、たとえば限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなど、または、それらの混合物に変換され得る。さらに他の化学的工程、たとえば限定されないが、「エステル交換」を通して、植物および動物油は、例えば一般にディーゼルエンジン、ヒータおよびその他に用いられる燃料を形成する「バイオディーゼル」に変換され得る。
【０００８】
化石燃料の資源の減少とエネルギ価格の高騰により、再生可能な燃料資源を実現する技術が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明の概要
本願発明は、以下にさらに詳細に説明するように、炭素鎖を含む物体を他の物質、たとえば限定されないが、燃料などに変換するための新規な方法を供給することを目的とする。相対的に長い炭素鎖分子を含む多くの物質は、機械的に破壊されて短い炭素鎖を含むものに変換され得る。「機械的破壊」の用語は、明細書および請求の範囲を通して用いられているように、物理的力の物質への適用を指し、その力は、相対的に長い鎖を有する分子をより短い鎖分子に破壊するものである。相対的に長い鎖分子は、物理的力の直接的結果として短鎖分子に破壊され得、および／または、物理的力の適用によって生じる副次的効果により破壊され得る（「副次的効果」の用語は、同時であれ、同時でない場合であれ、物理的力の適用の結果として生じる間接的効果を指す）。物理的力の適用の結果である副次的効果の非限定的な例は、化学的反応または熱エネルギ（加熱）である。単に説明の目的のために、本発明を限定することなく、相対的に長い炭素分子の物理的力の適用による機械的破壊は、破壊点における化学的に不安定な端部を作ることが可能である。これらの端部は、物質における不安定性を均衡するために化学的反応（および可能な熱および他の反応）を生じさせることができる。
【００１０】
機械的破壊、物理的破壊、機械的分子破壊、または物理的分子破壊の用語は、全体を通して相互変換可能に用いられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
炭素鎖の断片を含むどのような材料も、より短い炭素鎖を含む個々の留分に機械的に破壊され得、それは、燃料または他の工程のための資源材料として用いられ得る。
【００１２】
本願発明の実施形態に従えば、炭素鎖を含む第１の物質（「資源」とも呼ばれる）（たとえば、炭化水素、炭水化物、ポリマー、木材など、または、それらの組合せ）を、物理的な力を適用することによって、その炭素鎖分子を機械的に破壊することにより、機械的に変換するための方法が提供され、それにより第１の物質よりも短い長さの炭素鎖分子を含む第２の物質（「製品」とも呼ばれる）（たとえば、燃料または他のものを含む燃料、および、その他多くのもの）を得ることができる。
【００１３】
短鎖炭素分子を含む製品物質を製造するための、相対的に長い炭素鎖を含む資源物質の機械的破壊を含む方法が、本願発明の実施形態に従って提供される。
【００１４】
その機械的破壊は、粉砕（milling）、押潰し（crushing）、粉砕（comminuting）、摩耗（wearing）、引裂き（tearing）、崩壊（crumbling）、圧搾（squeezing）、微粉砕（pulverizing）、すり潰し（grinding）、衝突（impacting）、破壊（breaking）、超音波の適用（applying ultra-sonic waves）、電圧変換（voltage altering）、および、コールドプラズマ粉砕（cold plasma milling）の少なくとも１つを含み得る。
【００１５】
相対的に長い炭素鎖分子は機械的破壊の物理的力による直接的な結果としてより短い炭素鎖分子に破壊され得る。相対的に長い炭素鎖分子は機械的破壊の物理的力の適用によって生じる副次的な効果によって、より短い炭素鎖分子に破壊され得る。その副次的効果は、化学的効果および熱的効果の少なくとも１つを含むことができる。
【００１６】
本願発明の実施形態に従って、相対的に長い炭素鎖分子の短鎖炭素分子への破壊は、１００℃以下、５０℃以下、気温、０℃以下、−５０℃以下、−１００℃以下、または、選択的に−１５０℃以下の温度下で行なわれ得る。
【００１７】
相対的に長い炭素鎖分子の短鎖分子への破壊は、資源物質の融点以下、資源物質のガラス転移温度以下、または製品物質の融点以下の温度で行なわれ得る。
【００１８】
相対的に長い炭素鎖分子の短鎖炭素分子への破壊は、非液体環境下または液体環境下で行なわれ得る。非液体環境は、空気、ＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2、Ｈ2、Ｈ2ＯおよびＨｅ、または、それらの混合物の少なくとも１つを含み得る。非液体環境の圧力は、大気圧以下、または、代替的に大気圧以上であり得る。
【００１９】
液体環境と製品物質とは混和できないものであってもよい。代わりに、液体環境と製品物質は混和できるものであってもよい。液体環境は製品物質を含み得る。
【００２０】
本願発明の実施形態に従えば、機械的破壊は、炭素鎖を含む資源物質の少なくともいくらかを、１０００ナノメータより小さい、１００ナノメータより小さい、１０ナノメータより小さい、または、１ナノメータより小さい粒子にすることを含み得る。（上記の非限定的な例は、少なくとも資源物質の１％、代わりに資源物質の少なくとも１０％、代わりに資源物質の少なくとも３０％、代わりに資源物質の少なくとも５０％、または、代わりに資源物質の少なくとも７０％のサイズ減少である。）
本願発明の実施形態に従えば、資源物質の少なくとも０．２％、２％、１０％または２０％は、５０より低い炭素数（１分子中の炭素原子の数）、代わりに１５０より低い炭素数、代わりに５００より低い炭素数、または代わりに１０００よりも低い炭素数の製品に変換され得る。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明の実施形態に従えば、資源物質の相対的に長い炭素鎖が短鎖炭素分子に機械的に破壊されることによって製造される製品を含む物品が提供される。
【００２２】
その製品は、１０００より短い炭素数、５００より短い炭素数、１５０より短い炭素数、または、５０よりも短い炭素数の炭素鎖を含み得る。製品に含まれる短鎖炭素分子の少なくとも０．２％、２％、１０％または２０％は、５０より低い炭素数、代わりに１５０より低い炭素数、代わりに５００より低い炭素数、または、代わりに１０００より低い炭素数であり得る。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施形態の詳細な説明
本願発明の新規な工程は、相対的に長い炭素鎖を含むどのような資源物質も相対的に短い炭素鎖を含む製品物質に変換することができる。そのプロセスは、相対的に長い炭素鎖を持つ物質を使用可能な燃料に変換することができ、このように、これまで考えられなかったエネルギ資源を実現可能および再生可能なエネルギ資源に変えるものである。
【００２４】
炭素は、連鎖化能力、すなわち、炭素−炭素結合の相互結合により長鎖を形成する能力を有している。炭素−炭素結合は極めて強く、相対的に安定である。この特性は炭素が膨大な数の化合物を形成することを可能にしている。炭素鎖を有する分子の非限定的な１つの例は、炭化水素−炭素原子の鎖に結合した水素原子からなる多くの種類の有機分子。鎖の長さ、側鎖／枝、鎖中の環、置換および官能基のすべてがそれらの分子の特性に影響を与えている。
【００２５】
炭素鎖分子の他の非限定的な例は、炭化水素、すなわち、鎖を含み炭素、水素および酸素原子から構成される多くの種類の有機分子である。鎖の長さ、側鎖／枝、鎖中の環、置換および官能基のすべてがそれらの分子の特性に影響を与えている。
【００２６】
このように、炭素鎖は、主に炭素、水素、酸素原子を含み、直鎖、分岐鎖、環、および他の多くの形態に結合された多くの分子（材料）に含まれている。１分子中の炭素原子の数（「炭素数」とも呼ばれる）は、１（たとえば、メタン、メタノールなど）から１００万（たとえば、ポリマー、デンプンなど）まで変化し得る。
【００２７】
長い炭素鎖は、その中で分子が互いに巻かれ、もつれ合った複合的構造を形成し得る。燃料は比較的短い炭素鎖から作られるため、長い炭素鎖の留分への機械的破壊は、使用可能な燃料を製造し得る。
【００２８】
驚くべきことに、相対的に長い炭素鎖を含む資源物質の、１ミクロン（１０００ナノメータ）より小さい、好ましくは１００ナノメータより小さい、より好ましくは１０ナノメータより小さい、任意に１ナノメータより小さい粒子への機械的破壊（非限定的な例は、粉砕（comminuting）、粉砕（milling）、押潰し（crushing）、摩擦粉砕(rubbing grinding)など）が、短い長さのさまざまな炭素鎖を含む物質を製造できることを見出した。さらに、資源物質に比べて、これらの製品物質は、燃料として使用するために適した高い濃度の留分（たとえば、異なる長さの炭素鎖）を有することを見出した。これら燃料様の留分は、使用可能ないずれかの方法によって変換および／または部分的に変換された物質から、分離することができる。この燃料様の留分は、商業上の必要性または適用に応じて、さらに精製、分離および／または品質向上の工程に付されてもよい。
【００２９】
粉砕の細かさが増すことによって、破壊される分子断片の量も増加し、このようにして、より短い炭素長さ特性の分子がさらに作り出される。機械的破壊工程は、繰返し行なわれてもよく、得られた生成物分子はさらにより短い炭素鎖分子に繰返し破壊されてもよい。
【００３０】
製品分子のどのような付加的断片化も行うことができる。たとえば、約２５より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、液体燃料と同様の混合物を形成し得る。その混合物は、後でさらに精製、改質および／または他の公知の液体燃料に用いられる手段および装置によって処理されてもよい。約５０より小さい炭素数の分子に機械的に変換された多種の分子は、粘性液体燃料と同様の混合物を形成し得る。約１００より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、原油と同様の混合物を形成し得る。約１５０より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種分子は、重質原油と同様の混合物を形成し得る。約５００より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、重油砂、または瀝青岩と同様の混合物を形成し得る。約１０００より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、アスファルトと同様の混合物を形成し得る。上記混合物は、すべて、後でさらに他の生産物および装置によって精製、処理および／または改質されてもよい。
【００３１】
機械的破壊の用語は、物理的力、たとえば限定されないが、粉砕（milling）、押潰し（crushing）、粉砕（comminuting）、摩耗（wearing）、引裂き（tearing）、崩壊（crumbling）、圧搾（squeezing）、微粉砕（pulverizing）、すり潰し（grinding）、衝突（impacting）、破壊（breaking）、超音波の適用（applying ultra-sonic waves）、電圧変換（voltage altering）、および、コールドプラズマ粉砕（cold plasma milling）など、または、それらのいくつかの組合せによって、資源物質の粒子サイズをサブミクロンの大きさにするためのどのような方法も包含する。資源材料の大きさを１０００ｎｍより小さい粒子に減少させることのできるどのような機械的分子破壊方法も、その工程、たとえば限定されないが、ボールミル、ハンマーミル、コロイドミル、インパクトミル、グラインダー（grinder）、クラッシャー（crusher）、振動ミル、超音ミル（ultrasound mill）、超音波ミル、ジェットミル、低温ミル、ビーズミル、スプリッタ（splitters）、クリーバー（cleaver）、ミンサー（mincers）、マッシャー（mashers）、パウンダー（pou
nders）、シュレッダー、摩擦（rubbing）、圧搾、摩耗（wear）、削摩（abrasion）、浸食（erosion）、破裂（explosion）、コールドプラズマ粉砕によって粒子サイズを減少させる装置、および他の方法、または、それらの組合せに適用することができる。
【００３２】
本願発明に係る機械的分子破壊は、資源が固体状態にある温度、資源がそのガラス転移温度より下にある温度、または、製品が固体状態にある温度で行なわれ得る。その条件は種々の資源に応じて変化させることができ、１００℃より低い温度、５０℃より低い温度、代わりに気温、代わりに０℃より低い温度、代わりに−５０℃より低い温度、代わりに−１００℃より低い温度、または、代わりに−１５０℃より低い温度であることができる。
【００３３】
本願発明に係る機械的分子破壊は、資源物質を液体に分散または溶解させ、資源と液体の上記混合物をその凍結温度以下に冷却し、および、凍結した資源および液体の固体混合物を製品物質を含む微小な粒子に機械的に破壊することによって行なわれてもよい。単に説明のために、本発明を限定することなく、長い複雑な資源分子は、液体の凍結した分子間で互いに巻かれ、および／または、もつれ合っていることで、物理的分子破壊を受けやすくしてもよい。そのような液体の非限定的な例は、水、燃料、アルコール、シクロヘキサンなどである。
【００３４】
機械的分子破壊は、気体環境中（たとえば限定されないが、空気、ＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、Ｈｅ、またはそれらの混合物）で、大気圧より上、または、それ以下の気圧で、または、液体環境（たとえば限定されないが、製品と混和しない液体、製品と混和する液体燃料、溶媒、または、それらの混合物）中で行なわれる。
【００３５】
液体環境の非限定的な例は：
ａ． 非混和性液体−最終産物（燃料であり得る）は、周囲の液体に溶解しない。
【００３６】
ｂ． 混和性液体−資源物質が溶媒であり、結果として生ずる物質（燃料であり得る）が周囲の液体に溶解する。
【００３７】
ｃ． 混和性分散−ちょうどほぼ液体の大きさの粒子が周囲の液体中で安定に分散した状態を維持していること以外は、混和性液体と同様。
【００３８】
驚くべきことに、本願発明は、多種の資源分子を異なるより小さい分子に破壊することに成功した。
【００３９】
炭素鎖を含むどのような材料も、より短い炭素鎖を含む材料に機械的に破壊され得る。そのような資源の非限定的な例は：
ａ． 有機物
ｂ． 合成物
ｃ． ポリマーリサイクル（Polymer recycling）
ｄ． 精製残渣（陰圧吸引底部（vaccum bottom）、瀝青、接触分解への供給物）−接触分解の代替物
ｅ． 多糖（または炭化水素、この用語は相互変換可能に用いられる）、たとえば限定されないが、セルロース、イグニン、デキストリン、デンプン、グリコーゲン、脂肪、アミロース、アミロペクチン、木材
ｆ． 飽和炭化水素、天然の、合成されたまたは合成の、たとえば限定されないが、油脂、油、
ｇ． 飽和ポリマー、天然の、合成されたまたは合成の、たとえば限定されないが、ポリオレフィンなど
ｈ． 不飽和炭化水素、天然の、合成されたまたは合成の、たとえば限定されないが、天然ゴム、合成ゴム、加硫ゴム、炭化水素を含む芳香物（aromatic）（たとえば、ポリスチレン、ラテックス）
ｉ． 天然、合成されたまたは合成のポリマー−たとえば限定されないが、天然ゴム、合成ゴム、加硫ゴムなど
ｊ． 家庭廃物
ｋ． 家畜廃物／余剰物
ｌ． 農業廃物／余剰物
ｍ． 上記の少なくとも２つ、または、上記の１つと他の物質との組合せを含む混合物。
【実施例】
【００４０】
上記新規な工程は、以下の非限定的な例によりさらに理解されるであろう。
ＡＳＴＭ Ｄ−５４４２に準じたガスクロマトグラフィ（ＧＣ）のための標準キットである、Ｃ１６−Ｃ４４の定性的保持時間混合物（qualitative retention time mix）は、シグマ−アルドリッチ社から購入することができ、シクロヘキサンで希釈することで各成分の４１６ｐｐｍを含む「対照液」が調製される。この標準キットは、同じ重量の炭素数１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３６、４０、４４の直鎖炭水化物を含み、ＧＣ測定に用いられる。
【００４１】
その液の１マイクロリットルがＧＣ（ＡＳＴＭ Ｄ−５４４２規格に準じたガスクロマトグラフ試験）に、以下の実施例の定性的および定量的測定法のための対照記録（reference readings）の作成のために注入された。すべての実施例において、ＧＣ試験の測定を行なうために同じ対照液が使用された。すべての実施例において、ＧＣ試験はＡＳＴＭ Ｄ−５４４２基準に準じて行なわれた。
【００４２】
実施例１：
１ミリリットルの対照液は、４００ミリリットルの傾斜したドラムボールミル中の直径２ｍｍのガラスビーズ１００グラムに注がれた（ガラスビーズはミルの閉じたドラム内で分子を機械的に破壊するボールである）。湿らされた（対照液で被覆された）ガラスビーズはミルの底をドラム容量の約１０％の量まで満たした。ボールミルのドラムは約−１５０℃まで冷却され、６０Ｈｚで１２時間回転された。その温度では、その液体の周囲の液体被覆は固体形態に凍結する。ドラムの回転は、ガラスビーズおよびドラムの間およびビーズ自体の間での多様な衝突を作り出した。これらの衝突は機械的破壊を生じ、したがって、対照液の分子のかなりの部分の鎖サイズの減少を生じた。
【００４３】
非粉砕液と比較するために粉砕された液について行なわれたＧＣ試験は、その衝突が、対照液の分子の少なくとも約４０％を、異なるより短い分子に破壊したことを示す。その衝突は、資源物質には存在しなかった炭素数７、１２、１９、２１、２３および２７の分子を形成した。
【００４４】
実施例２：
「モンタンワックス」（「Romonta Ｎ」、Romonta、ドイツ、大部分は１分子に約１００の炭素数の直鎖状飽和炭化水素）は、以下のようにして振動ボールミル中で粉砕された：
粉末のモンタンワックスおよび直径２ｍｍのガラスビーズ５０グラムは、ミルの１００ミリリットル金属シリンダ内に投入された（ガラスビーズは粉砕ボールである）。ガラスビーズおよびモンタンパウダーは、シリンダの容量の約半分を満たした。ミルは、以下に詳細に示すように、８ｃｍの大きさで、１０Ｈｚで、さまざまな継続時間および温度で操作された。そのドラムの振動が、ガラスビーズおよびドラムの間およびそれ自体同士の間
の多様な衝突を生じた。これらの衝突は機械的破壊を生じ、したがってモンタンワックスの分子のかなりの部分の鎖サイズの減少を生じた。
【００４５】
モンタンワックスの１５グラムは、直径２ｍｍのガラスビーズ５０グラムとともに、−５０℃で３時間、ミルにかけられた。
【００４６】
他の粉末のモンタンワックスの１５グラムは、直径２ｍｍのガラスビーズの５０グラムとともに、−５０℃で１２時間、ミルにかけられた。
【００４７】
物理的分子破壊工程に入った、モンタンを含まない流れる粉末は破壊され、ガラスビーズおよびシリンダの表面のより柔軟な継続的被覆に変換された。
【００４８】
粉砕されたモンタンワックスは、Ｕ．Ｓ． ＥＰＡ ４１８．１ 試験方法（石油炭化水素の試験方法）に準じて、ＦＴＩＲ（赤外線フーリエ変換）装置を用いて、ＴＨ（総炭化水素）およびＴＰＨ（総石油炭化水素）試験を受けた。粉砕されたモンタンワックスはＧＣ試験にも付された。
【００４９】
ＦＴＩＲ試験から得られたＴＨおよびＴＰＨの結果を、以下の表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
未処理モンタンワックスは、およその炭素数がその試験において検出するにはかなり高いものが大部分である分子を含む。未処理モンタンのＦＴＩＲ結果は、ＴＨ検査で検出可能な炭化水素分子がたった４．５重量％であり、ＴＰＨ検査で検出可能な石油分子がたった１．３％であることを示す。
【００５２】
モンタンワックスの−５０℃での３時間の粉砕は、元のモンタンワックスの分子のかなりの部分を破壊し、５の大きさ（magnitude）によって小さな分子の量を増加させる（ＴＨ検査によって検出可能なより短い炭化水素分子の４．５％は２６％に変わり、ＴＰＨ検査によって検出可能な石油分子の定義は６％に対応する）。さらに、−５０℃で合計１２時間のモンタンワックスの粉砕は、元の分子の５０％近くを破壊し（４．５％が粉砕後４９％になった）、それらはＴＨ検査で検出可能なより短い炭化水素分子に変換され、その１１．７％はＴＰＨ検査で検出可能な石油分子の記述（definition）に適合する。
【００５３】
ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験の結果を以下に示す：
非粉砕と比べて、粉砕されたモンタンは、様々かつ石油の性質の炭素数１９−２１および３４−７４の新たな存在を示した。粉砕されたモンタンは、炭素数２２−３３の極めて
大きな変化と多量化をも示す。
【００５４】
実施例３：
「低密度ポリエチレン」（ＬＤＰＥ、Ipethene ３２３のカーメルオレフィン、Ｍ．Ｆ．Ｒ−２．０）は上記実施例２のようのボールミル内に設置された。４グラムの粉末ＬＤＰＥは、５０グラムの２ｍｍ直径のガラスビーズとともに気温下で１２時間粉砕された。他方の４グラムの粉末ＬＤＰＥは、５０グラムの直径２ｍｍのガラスビーズとともに８時間−５０℃で粉砕された。粉砕に入ったＬＤＰＥを含まない流れる粉末は、ガラスビーズおよびシリンダ表面のワックス用のコーティングに変換された。その粉砕されたＬＤＰＥは、上記実施例２に記載されたようにＥＰＡ ４１８．１標準に準じたＴＨおよびＴＰＨ検査に付された：
ＦＴＩＲ試験から得られたＴＨおよびＴＰＨの結果を以下の表２に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
未処理ＬＤＰＥ粉末は炭素数が１００００より高い巨大分子を大部分に含む。約０．７５％のみがＴＨ検査で検出可能な分子であり、その０．６３％のみがＴＰＨ検査で検出可能な石油分子である。
【００５７】
ＴＨおよびＴＰＨ検査は、ＬＤＰＥの粉砕が元のポリマーの巨大分子の部分を破壊し、長鎖分子の量を減少させ、小さい分子の量を増加させる。
【００５８】
得られた結果は、ＬＤＰＥが物理的分子破壊の影響を受けやすいことを示す。周囲の温度での１２時間の粉砕の後、ＴＨは７５００ｐｐｍから１０３００ｐｐｍへ３７％増加し、ＴＰＨは６３４６ｐｐｍから７４４０ｐｐｍへ１７％増加した。−５０℃における８時間の粉砕の後、ＴＨは７５００ｐｐｍから９２００ｐｐｍへ２２％増加し、ＴＰＨは６３４６ｐｐｍから７４００ｐｐｍへ１７％増加した。
【００５９】
粉砕されたＬＤＰＥは、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験に付された。非粉砕と比べて、粉砕されたＬＤＰＥは、炭素数８、１０、１２、１５、１８、２０、２１、２４、２５、２８、３０および３１の新たな存在を示す。
【００６０】
実施例４：
ポリプロピレンホモポリマー（ＰＰ、カーメル・オレフィンズ社のCapilene Ｅ６３Ｆ、Ｍ．Ｆ．Ｒ−１．９）は、上記実施例２のように振動ボール内で粉砕された。５グラムの粉末ＰＰは、直径２ｍｍのグラスビーズ５０グラムとともに、−１５０℃で２時間粉砕された。その粉砕されたＰＰは、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験に付され、未処理Ｐ
Ｐと比較された。
【００６１】
未処理ＰＰ粉末は、大部分に１００００より高い炭素数の巨大分子を含む。約０．５％のみがＧＣ試験で検出可能な分子である。
【００６２】
非粉砕と比べて、粉砕されたＰＰは、炭素数２０および２５の分子の新たな存在を示す。これらの炭素数の出現は、この試験で検出された分子の約２０．５％に相当する。
【００６３】
実施例５：
小麦粉は、上記実施例２のように振動ボールミル中で粉砕された：
１０グラムの小麦粉は、直径２ｍｍのガラスビーズ５０グラムとともに、−５０℃で１２時間粉砕された。機械的分子破壊工程に入った自由に流れる小麦粉は、粉砕され、ガラスビーズ上およびシリンダ表面の被覆に変換された。粉砕された粉は、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験に付された。未処理の小麦粉の粉末は、大部分にデンプン、１００００より高い炭素数の多糖の巨大分子を含む。約０．８％のみがＧＣ試験で検出可能な分子である。非粉砕と比べて、粉砕された小麦粉は炭素数８、１０、２５および３２の分子の新たな存在を示す。これらの炭素数の出現は、この試験で検出された分子の約４５．５％に相当する。
【００６４】
本願発明は、当業者であれば、上述のように具体的に示され、記載されたものに限定されないことが理解されるものである。むしろ、本願発明の範囲は、上記記載を読んだ当業者に生じ、従来の技術にはない、上述した特徴の結合および副次的結合の両者、ならびに、それらの修飾および変形を包含する。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、主に炭素鎖を含む物質を他の物質、たとえば限定されないが、燃料などに変換するための新規な工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
炭素は、炭素−炭素結合の相互結合を含む長鎖を形成する能力を有する。炭素−炭素結合は極めて強力である。この特性は、炭素が膨大な数の化合物の形成を可能とする点で重要である。そのような化合物の非限定的な例は、炭水化物、炭化水素、アルカン、アルケン、単糖類、多糖、天然ポリマー、合成されたポリマー、合成ポリマー、化石燃料、アルコール、複合アルコール、ポリアルコール、天然ゴム、合成ゴム、動物、植物、セルロース、リグニン、デンプン、および、その他である。
【０００３】
化学地質学的工程を通して、有機物は化石燃料に変換され得る。化学的工程を通して、石油化学工業は石油燃料を多くの留分（たとえば限定されないが気体、液体、種々の粘性および固形製品）に精製し得る。
【０００４】
そのようなガスの非限定的な例は、天然ガス、石油ガス、炭素数５以下のアルカン、炭素数５以下のアルケン、メタン、メタノール、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレン、ペンタン、ペンテンなどを含む。そのような液体の非限定的な例は、ナフサ、ガソリン（gasoline）、ガソリン（petrol）、燃料オイル、６以上の炭素のアルカン、６以上の炭素のアルケン、２以上の炭素のアルコールなどを含む。そのような粘性の液体は重燃料油、ろう蒸留物、基油、炭素数１６以上のアルカン、炭素数１６以上のアルケン、炭素数１６以上のアルコールなどを含む。そのような固体の非限定的な例はろう蒸留物、ろう、瀝青、炭素数２５以上のアルカン、炭素数２５以上のアルケン、炭素数２５以上のアルコールなどを含む。
【０００５】
多くの化学的工程を通して、触媒を用いるか又は用いないで、石油化学工業は精製された製品を多くの派生的な製品に変換し得る。
【０００６】
そのような化学的工程のための非限定的な例は、沈殿、抽出、クラッキング（cracking）、架橋、重合化、Fisher-Tropsch、および、より多くのものを含む。そのような派生的製品の非限定的な例は、ポリマー、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、合成ゴム、ＳＢＳ、ＳＢＲ、パラフィンろう、潤滑油、および、その他のものを含む。
【０００７】
他の化学的工程、たとえば限定されないが、「発酵」を通して、植物および動物に含まれる多糖はアルコール燃料、たとえば限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなど、または、それらの混合物に変換され得る。さらに他の化学的工程、たとえば限定されないが、「エステル交換」を通して、植物および動物油は、例えば一般にディーゼルエンジン、ヒータおよびその他に用いられる燃料を形成する「バイオディーゼル」に変換され得る。
【０００８】
化石燃料の資源の減少とエネルギ価格の高騰により、再生可能な燃料資源を実現する技術が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明の概要
本願発明は、以下にさらに詳細に説明するように、炭素鎖を含む物体を他の物質、たとえば限定されないが、燃料などに変換するための新規な方法を供給することを目的とする。相対的に長い炭素鎖分子を含む多くの物質は、機械的に破壊されて短い炭素鎖を含むものに変換され得る。「機械的破壊」の用語は、明細書および請求の範囲を通して用いられているように、物理的力の物質への適用を指し、その力は、相対的に長い鎖を有する分子をより短い鎖分子に破壊するものである。相対的に長い鎖分子は、物理的力の直接的結果として短鎖分子に破壊され得、および／または、物理的力の適用によって生じる副次的効果により破壊され得る（「副次的効果」の用語は、同時であれ、同時でない場合であれ、物理的力の適用の結果として生じる間接的効果を指す）。物理的力の適用の結果である副次的効果の非限定的な例は、化学的反応または熱エネルギ（加熱）である。単に説明の目的のために、本発明を限定することなく、相対的に長い炭素分子の物理的力の適用による機械的破壊は、破壊点における化学的に不安定な端部を作ることが可能である。これらの端部は、物質における不安定性を均衡するために化学的反応（および可能な熱および他の反応）を生じさせることができる。
【００１０】
機械的破壊、物理的破壊、機械的分子破壊、または物理的分子破壊の用語は、全体を通して相互変換可能に用いられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
炭素鎖の断片を含むどのような材料も、より短い炭素鎖を含む個々の留分に機械的に破壊され得、それは、燃料または他の工程のための資源材料として用いられ得る。
【００１２】
本願発明の実施形態に従えば、炭素鎖を含む第１の物質（「資源」とも呼ばれる）（たとえば、炭化水素、炭水化物、ポリマー、木材など、または、それらの組合せ）を、物理的な力を適用することによって、その炭素鎖分子を機械的に破壊することにより、機械的に変換するための方法が提供され、それにより第１の物質よりも短い長さの炭素鎖分子を含む第２の物質（「製品」とも呼ばれる）（たとえば、燃料または他のものを含む燃料、および、その他多くのもの）を得ることができる。
【００１３】
短鎖炭素分子を含む製品物質を製造するための、相対的に長い炭素鎖を含む資源物質の機械的破壊を含む方法が、本願発明の実施形態に従って提供される。
【００１４】
その機械的破壊は、粉砕（milling）、押潰し（crushing）、粉砕（comminuting）、摩耗（wearing）、引裂き（tearing）、崩壊（crumbling）、圧搾（squeezing）、微粉砕（pulverizing）、すり潰し（grinding）、衝突（impacting）、破壊（breaking）、超音波の適用（applying ultra-sonic waves）、電圧変換（voltage altering）、および、コールドプラズマ粉砕（cold plasma milling）の少なくとも１つを含み得る。
【００１５】
相対的に長い炭素鎖分子は機械的破壊の物理的力による直接的な結果としてより短い炭素鎖分子に破壊され得る。相対的に長い炭素鎖分子は機械的破壊の物理的力の適用によって生じる副次的な効果によって、より短い炭素鎖分子に破壊され得る。その副次的効果は、化学的効果および熱的効果の少なくとも１つを含むことができる。
【００１６】
本願発明の実施形態に従って、相対的に長い炭素鎖分子の短鎖炭素分子への破壊は、１００℃以下、５０℃以下、気温、０℃以下、−５０℃以下、−１００℃以下、または、選択的に−１５０℃以下の温度下で行なわれ得る。
【００１７】
相対的に長い炭素鎖分子の短鎖分子への破壊は、資源物質の融点以下、資源物質のガラス転移温度以下、または製品物質の融点以下の温度で行なわれ得る。
【００１８】
相対的に長い炭素鎖分子の短鎖炭素分子への破壊は、非液体環境下または液体環境下で行なわれ得る。非液体環境は、空気、ＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2、Ｈ2、Ｈ2ＯおよびＨｅ、または、それらの混合物の少なくとも１つを含み得る。非液体環境の圧力は、大気圧以下、または、代替的に大気圧以上であり得る。
【００１９】
液体環境と製品物質とは混和できないものであってもよい。代わりに、液体環境と製品物質は混和できるものであってもよい。液体環境は製品物質を含み得る。
【００２０】
本願発明の実施形態に従えば、機械的破壊は、炭素鎖を含む資源物質の少なくともいくらかを、１０００ナノメータより小さい、１００ナノメータより小さい、１０ナノメータより小さい、または、１ナノメータより小さい粒子にすることを含み得る。（上記の非限定的な例は、少なくとも資源物質の１％、代わりに資源物質の少なくとも１０％、代わりに資源物質の少なくとも３０％、代わりに資源物質の少なくとも５０％、または、代わりに資源物質の少なくとも７０％のサイズ減少である。）
本願発明の実施形態に従えば、資源物質の少なくとも０．２％、２％、１０％または２０％は、５０より低い炭素数（１分子中の炭素原子の数）、代わりに１５０より低い炭素数、代わりに５００より低い炭素数、または代わりに１０００よりも低い炭素数の製品に変換され得る。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明の実施形態に従えば、資源物質の相対的に長い炭素鎖が短鎖炭素分子に機械的に破壊されることによって製造される製品を含む物品が提供される。
【００２２】
その製品は、１０００より短い炭素数、５００より短い炭素数、１５０より短い炭素数、または、５０よりも短い炭素数の炭素鎖を含み得る。製品に含まれる短鎖炭素分子の少なくとも０．２％、２％、１０％または２０％は、５０より低い炭素数、代わりに１５０より低い炭素数、代わりに５００より低い炭素数、または、代わりに１０００より低い炭素数であり得る。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施形態の詳細な説明
本願発明の新規な工程は、相対的に長い炭素鎖を含むどのような資源物質も相対的に短い炭素鎖を含む製品物質に変換することができる。そのプロセスは、相対的に長い炭素鎖を持つ物質を使用可能な燃料に変換することができ、このように、これまで考えられなかったエネルギ資源を実現可能および再生可能なエネルギ資源に変えるものである。
【００２４】
炭素は、連鎖化能力、すなわち、炭素−炭素結合の相互結合により長鎖を形成する能力を有している。炭素−炭素結合は極めて強く、相対的に安定である。この特性は炭素が膨大な数の化合物を形成することを可能にしている。炭素鎖を有する分子の非限定的な１つの例は、炭化水素−炭素原子の鎖に結合した水素原子からなる多くの種類の有機分子。鎖の長さ、側鎖／枝、鎖中の環、置換および官能基のすべてがそれらの分子の特性に影響を与えている。
【００２５】
炭素鎖分子の他の非限定的な例は、炭化水素、すなわち、鎖を含み炭素、水素および酸素原子から構成される多くの種類の有機分子である。鎖の長さ、側鎖／枝、鎖中の環、置換および官能基のすべてがそれらの分子の特性に影響を与えている。
【００２６】
このように、炭素鎖は、主に炭素、水素、酸素原子を含み、直鎖、分岐鎖、環、および他の多くの形態に結合された多くの分子（材料）に含まれている。１分子中の炭素原子の数（「炭素数」とも呼ばれる）は、１（たとえば、メタン、メタノールなど）から１００万（たとえば、ポリマー、デンプンなど）まで変化し得る。
【００２７】
長い炭素鎖は、その中で分子が互いに巻かれ、もつれ合った複合的構造を形成し得る。燃料は比較的短い炭素鎖から作られるため、長い炭素鎖の留分への機械的破壊は、使用可能な燃料を製造し得る。
【００２８】
驚くべきことに、相対的に長い炭素鎖を含む資源物質の、１ミクロン（１０００ナノメータ）より小さい、好ましくは１００ナノメータより小さい、より好ましくは１０ナノメータより小さい、任意に１ナノメータより小さい粒子への機械的破壊（非限定的な例は、粉砕（comminuting）、粉砕（milling）、押潰し（crushing）、摩擦粉砕(rubbing grinding)など）が、短い長さのさまざまな炭素鎖を含む物質を製造できることを見出した。さらに、資源物質に比べて、これらの製品物質は、燃料として使用するために適した高い濃度の留分（たとえば、異なる長さの炭素鎖）を有することを見出した。これら燃料様の留分は、使用可能ないずれかの方法によって変換および／または部分的に変換された物質から、分離することができる。この燃料様の留分は、商業上の必要性または適用に応じて、さらに精製、分離および／または品質向上の工程に付されてもよい。
【００２９】
粉砕の細かさが増すことによって、破壊される分子断片の量も増加し、このようにして、より短い炭素長さ特性の分子がさらに作り出される。機械的破壊工程は、繰返し行なわれてもよく、得られた生成物分子はさらにより短い炭素鎖分子に繰返し破壊されてもよい。
【００３０】
製品分子のどのような付加的断片化も行うことができる。たとえば、約２５より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、液体燃料と同様の混合物を形成し得る。その混合物は、後でさらに精製、改質および／または他の公知の液体燃料に用いられる手段および装置によって処理されてもよい。約５０より小さい炭素数の分子に機械的に変換された多種の分子は、粘性液体燃料と同様の混合物を形成し得る。約１００より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、原油と同様の混合物を形成し得る。約１５０より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種分子は、重質原油と同様の混合物を形成し得る。約５００より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、重油砂、または瀝青岩と同様の混合物を形成し得る。約１０００より小さい炭素数の分子に機械的に破壊された多種の分子は、アスファルトと同様の混合物を形成し得る。上記混合物は、すべて、後でさらに他の生産物および装置によって精製、処理および／または改質されてもよい。
【００３１】
機械的破壊の用語は、物理的力、たとえば限定されないが、粉砕（milling）、押潰し（crushing）、粉砕（comminuting）、摩耗（wearing）、引裂き（tearing）、崩壊（crumbling）、圧搾（squeezing）、微粉砕（pulverizing）、すり潰し（grinding）、衝突（impacting）、破壊（breaking）、超音波の適用（applying ultra-sonic waves）、電圧変換（voltage altering）、および、コールドプラズマ粉砕（cold plasma milling）など、または、それらのいくつかの組合せによって、資源物質の粒子サイズをサブミクロンの大きさにするためのどのような方法も包含する。資源材料の大きさを１０００ｎｍより小さい粒子に減少させることのできるどのような機械的分子破壊方法も、その工程、たとえば限定されないが、ボールミル、ハンマーミル、コロイドミル、インパクトミル、グラインダー（grinder）、クラッシャー（crusher）、振動ミル、超音ミル（ultrasound mill）、超音波ミル、ジェットミル、低温ミル、ビーズミル、スプリッタ（splitters）、クリーバー（cleaver）、ミンサー（mincers）、マッシャー（mashers）、パウンダー（pou
nders）、シュレッダー、摩擦（rubbing）、圧搾、摩耗（wear）、削摩（abrasion）、浸食（erosion）、破裂（explosion）、コールドプラズマ粉砕によって粒子サイズを減少させる装置、および他の方法、または、それらの組合せに適用することができる。
【００３２】
本願発明に係る機械的分子破壊は、資源が固体状態にある温度、資源がそのガラス転移温度より下にある温度、または、製品が固体状態にある温度で行なわれ得る。その条件は種々の資源に応じて変化させることができ、１００℃より低い温度、５０℃より低い温度、代わりに気温、代わりに０℃より低い温度、代わりに−５０℃より低い温度、代わりに−１００℃より低い温度、または、代わりに−１５０℃より低い温度であることができる。
【００３３】
本願発明に係る機械的分子破壊は、資源物質を液体に分散または溶解させ、資源と液体の上記混合物をその凍結温度以下に冷却し、および、凍結した資源および液体の固体混合物を製品物質を含む微小な粒子に機械的に破壊することによって行なわれてもよい。単に説明のために、本発明を限定することなく、長い複雑な資源分子は、液体の凍結した分子間で互いに巻かれ、および／または、もつれ合っていることで、物理的分子破壊を受けやすくしてもよい。そのような液体の非限定的な例は、水、燃料、アルコール、シクロヘキサンなどである。
【００３４】
機械的分子破壊は、気体環境中（たとえば限定されないが、空気、ＣＯ2、Ｎ2、Ｏ2、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、Ｈｅ、またはそれらの混合物）で、大気圧より上、または、それ以下の気圧で、または、液体環境（たとえば限定されないが、製品と混和しない液体、製品と混和する液体燃料、溶媒、または、それらの混合物）中で行なわれる。
【００３５】
液体環境の非限定的な例は：
ａ． 非混和性液体−最終産物（燃料であり得る）は、周囲の液体に溶解しない。
【００３６】
ｂ． 混和性液体−資源物質が溶媒であり、結果として生ずる物質（燃料であり得る）が周囲の液体に溶解する。
【００３７】
ｃ． 混和性分散−ちょうどほぼ液体の大きさの粒子が周囲の液体中で安定に分散した状態を維持していること以外は、混和性液体と同様。
【００３８】
驚くべきことに、本願発明は、多種の資源分子を異なるより小さい分子に破壊することに成功した。
【００３９】
炭素鎖を含むどのような材料も、より短い炭素鎖を含む材料に機械的に破壊され得る。そのような資源の非限定的な例は：
ａ． 有機物
ｂ． 合成物
ｃ． ポリマーリサイクル（Polymer recycling）
ｄ． 精製残渣（陰圧吸引底部（vaccum bottom）、瀝青、接触分解への供給物）−接触分解の代替物
ｅ． 多糖（または炭化水素、この用語は相互変換可能に用いられる）、たとえば限定されないが、セルロース、イグニン、デキストリン、デンプン、グリコーゲン、脂肪、アミロース、アミロペクチン、木材
ｆ． 飽和炭化水素、天然の、合成されたまたは合成の、たとえば限定されないが、油脂、油、
ｇ． 飽和ポリマー、天然の、合成されたまたは合成の、たとえば限定されないが、ポリオレフィンなど
ｈ． 不飽和炭化水素、天然の、合成されたまたは合成の、たとえば限定されないが、天然ゴム、合成ゴム、加硫ゴム、炭化水素を含む芳香物（aromatic）（たとえば、ポリスチレン、ラテックス）
ｉ． 天然、合成されたまたは合成のポリマー−たとえば限定されないが、天然ゴム、合成ゴム、加硫ゴムなど
ｊ． 家庭廃物
ｋ． 家畜廃物／余剰物
ｌ． 農業廃物／余剰物
ｍ． 上記の少なくとも２つ、または、上記の１つと他の物質との組合せを含む混合物。
【実施例】
【００４０】
上記新規な工程は、以下の非限定的な例によりさらに理解されるであろう。
ＡＳＴＭ Ｄ−５４４２に準じたガスクロマトグラフィ（ＧＣ）のための標準キットである、Ｃ１６−Ｃ４４の定性的保持時間混合物（qualitative retention time mix）は、シグマ−アルドリッチ社から購入することができ、シクロヘキサンで希釈することで各成分の４１６ｐｐｍを含む「対照液」が調製される。この標準キットは、同じ重量の炭素数１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３６、４０、４４の直鎖炭水化物を含み、ＧＣ測定に用いられる。
【００４１】
その液の１マイクロリットルがＧＣ（ＡＳＴＭ Ｄ−５４４２規格に準じたガスクロマトグラフ試験）に、以下の実施例の定性的および定量的測定法のための対照記録（reference readings）の作成のために注入された。すべての実施例において、ＧＣ試験の測定を行なうために同じ対照液が使用された。すべての実施例において、ＧＣ試験はＡＳＴＭ Ｄ−５４４２基準に準じて行なわれた。
【００４２】
実施例１：
１ミリリットルの対照液は、４００ミリリットルの傾斜したドラムボールミル中の直径２ｍｍのガラスビーズ１００グラムに注がれた（ガラスビーズはミルの閉じたドラム内で分子を機械的に破壊するボールである）。湿らされた（対照液で被覆された）ガラスビーズはミルの底をドラム容量の約１０％の量まで満たした。ボールミルのドラムは約−１５０℃まで冷却され、６０Ｈｚで１２時間回転された。その温度では、その液体の周囲の液体被覆は固体形態に凍結する。ドラムの回転は、ガラスビーズおよびドラムの間およびビーズ自体の間での多様な衝突を作り出した。これらの衝突は機械的破壊を生じ、したがって、対照液の分子のかなりの部分の鎖サイズの減少を生じた。
【００４３】
非粉砕液と比較するために粉砕された液について行なわれたＧＣ試験は、その衝突が、対照液の分子の少なくとも約４０％を、異なるより短い分子に破壊したことを示す。その衝突は、資源物質には存在しなかった炭素数７、１２、１９、２１、２３および２７の分子を形成した。
【００４４】
実施例２：
「モンタンワックス」（「Romonta Ｎ」、Romonta、ドイツ、大部分は１分子に約１００の炭素数の直鎖状飽和炭化水素）は、以下のようにして振動ボールミル中で粉砕された：
粉末のモンタンワックスおよび直径２ｍｍのガラスビーズ５０グラムは、ミルの１００ミリリットル金属シリンダ内に投入された（ガラスビーズは粉砕ボールである）。ガラスビーズおよびモンタンパウダーは、シリンダの容量の約半分を満たした。ミルは、以下に詳細に示すように、８ｃｍの大きさで、１０Ｈｚで、さまざまな継続時間および温度で操作された。そのドラムの振動が、ガラスビーズおよびドラムの間およびそれ自体同士の間
の多様な衝突を生じた。これらの衝突は機械的破壊を生じ、したがってモンタンワックスの分子のかなりの部分の鎖サイズの減少を生じた。
【００４５】
モンタンワックスの１５グラムは、直径２ｍｍのガラスビーズ５０グラムとともに、−５０℃で３時間、ミルにかけられた。
【００４６】
他の粉末のモンタンワックスの１５グラムは、直径２ｍｍのガラスビーズの５０グラムとともに、−５０℃で１２時間、ミルにかけられた。
【００４７】
物理的分子破壊工程に入った、モンタンを含まない流れる粉末は破壊され、ガラスビーズおよびシリンダの表面のより柔軟な継続的被覆に変換された。
【００４８】
粉砕されたモンタンワックスは、Ｕ．Ｓ． ＥＰＡ ４１８．１ 試験方法（石油炭化水素の試験方法）に準じて、ＦＴＩＲ（赤外線フーリエ変換）装置を用いて、ＴＨ（総炭化水素）およびＴＰＨ（総石油炭化水素）試験を受けた。粉砕されたモンタンワックスはＧＣ試験にも付された。
【００４９】
ＦＴＩＲ試験から得られたＴＨおよびＴＰＨの結果を、以下の表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
未処理モンタンワックスは、およその炭素数がその試験において検出するにはかなり高いものが大部分である分子を含む。未処理モンタンのＦＴＩＲ結果は、ＴＨ検査で検出可能な炭化水素分子がたった４．５重量％であり、ＴＰＨ検査で検出可能な石油分子がたった１．３％であることを示す。
【００５２】
モンタンワックスの−５０℃での３時間の粉砕は、元のモンタンワックスの分子のかなりの部分を破壊し、５の大きさ（magnitude）によって小さな分子の量を増加させる（ＴＨ検査によって検出可能なより短い炭化水素分子の４．５％は２６％に変わり、ＴＰＨ検査によって検出可能な石油分子の定義は６％に対応する）。さらに、−５０℃で合計１２時間のモンタンワックスの粉砕は、元の分子の５０％近くを破壊し（４．５％が粉砕後４９％になった）、それらはＴＨ検査で検出可能なより短い炭化水素分子に変換され、その１１．７％はＴＰＨ検査で検出可能な石油分子の記述（definition）に適合する。
【００５３】
ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験の結果を以下に示す：
非粉砕と比べて、粉砕されたモンタンは、様々かつ石油の性質の炭素数１９−２１および３４−７４の新たな存在を示した。粉砕されたモンタンは、炭素数２２−３３の極めて
大きな変化と多量化をも示す。
【００５４】
実施例３：
「低密度ポリエチレン」（ＬＤＰＥ、Ipethene ３２３のカーメルオレフィン、Ｍ．Ｆ．Ｒ−２．０）は上記実施例２のようのボールミル内に設置された。４グラムの粉末ＬＤＰＥは、５０グラムの２ｍｍ直径のガラスビーズとともに気温下で１２時間粉砕された。他方の４グラムの粉末ＬＤＰＥは、５０グラムの直径２ｍｍのガラスビーズとともに８時間−５０℃で粉砕された。粉砕に入ったＬＤＰＥを含まない流れる粉末は、ガラスビーズおよびシリンダ表面のワックス用のコーティングに変換された。その粉砕されたＬＤＰＥは、上記実施例２に記載されたようにＥＰＡ ４１８．１標準に準じたＴＨおよびＴＰＨ検査に付された：
ＦＴＩＲ試験から得られたＴＨおよびＴＰＨの結果を以下の表２に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
未処理ＬＤＰＥ粉末は炭素数が１００００より高い巨大分子を大部分に含む。約０．７５％のみがＴＨ検査で検出可能な分子であり、その０．６３％のみがＴＰＨ検査で検出可能な石油分子である。
【００５７】
ＴＨおよびＴＰＨ検査は、ＬＤＰＥの粉砕が元のポリマーの巨大分子の部分を破壊し、長鎖分子の量を減少させ、小さい分子の量を増加させる。
【００５８】
得られた結果は、ＬＤＰＥが物理的分子破壊の影響を受けやすいことを示す。周囲の温度での１２時間の粉砕の後、ＴＨは７５００ｐｐｍから１０３００ｐｐｍへ３７％増加し、ＴＰＨは６３４６ｐｐｍから７４４０ｐｐｍへ１７％増加した。−５０℃における８時間の粉砕の後、ＴＨは７５００ｐｐｍから９２００ｐｐｍへ２２％増加し、ＴＰＨは６３４６ｐｐｍから７４００ｐｐｍへ１７％増加した。
【００５９】
粉砕されたＬＤＰＥは、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験に付された。非粉砕と比べて、粉砕されたＬＤＰＥは、炭素数８、１０、１２、１５、１８、２０、２１、２４、２５、２８、３０および３１の新たな存在を示す。
【００６０】
実施例４：
ポリプロピレンホモポリマー（ＰＰ、カーメル・オレフィンズ社のCapilene Ｅ６３Ｆ、Ｍ．Ｆ．Ｒ−１．９）は、上記実施例２のように振動ボール内で粉砕された。５グラムの粉末ＰＰは、直径２ｍｍのグラスビーズ５０グラムとともに、−１５０℃で２時間粉砕された。その粉砕されたＰＰは、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験に付され、未処理Ｐ
Ｐと比較された。
【００６１】
未処理ＰＰ粉末は、大部分に１００００より高い炭素数の巨大分子を含む。約０．５％のみがＧＣ試験で検出可能な分子である。
【００６２】
非粉砕と比べて、粉砕されたＰＰは、炭素数２０および２５の分子の新たな存在を示す。これらの炭素数の出現は、この試験で検出された分子の約２０．５％に相当する。
【００６３】
実施例５：
小麦粉は、上記実施例２のように振動ボールミル中で粉砕された：
１０グラムの小麦粉は、直径２ｍｍのガラスビーズ５０グラムとともに、−５０℃で１２時間粉砕された。機械的分子破壊工程に入った自由に流れる小麦粉は、粉砕され、ガラスビーズ上およびシリンダ表面の被覆に変換された。粉砕された粉は、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）試験に付された。未処理の小麦粉の粉末は、大部分にデンプン、１００００より高い炭素数の多糖の巨大分子を含む。約０．８％のみがＧＣ試験で検出可能な分子である。非粉砕と比べて、粉砕された小麦粉は炭素数８、１０、２５および３２の分子の新たな存在を示す。これらの炭素数の出現は、この試験で検出された分子の約４５．５％に相当する。
【００６４】
本願発明は、当業者であれば、上述のように具体的に示され、記載されたものに限定されないことが理解されるものである。むしろ、本願発明の範囲は、上記記載を読んだ当業者に生じ、従来の技術にはない、上述した特徴の結合および副次的結合の両者、ならびに、それらの修飾および変形を包含する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短鎖炭素分子を含む製品物質を製造するための、相対的に長い炭素鎖分子を含む資源物質の機械的破壊を含む方法。
【請求項２】
前記機械的破壊は、ミル（milling）、押潰し（crushing）、粉砕（comminuting）、摩耗（wearing）、引裂き（tearing）、崩壊（crumbling）、圧搾（squeezing）、微粉砕（pulverizing）、すり潰し（grinding）、衝突（impacting）、破壊（breaking）、超音波の適用（applying ultra-sonic waves）、電圧変換（voltage altering）、および、コールドプラズマ粉砕（cold plasma milling）の少なくとも１つを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記相対的に長い炭素鎖分子は、機械的破壊の物理的力の直接の結果として、より短い炭素鎖分子に破壊される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記相対的に長い炭素鎖分子は、機械的破壊の物理的力の適用によって生じる副次的効果によって、より短い炭素鎖分子に破壊される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記副次的効果は、化学的効果および熱的効果の少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
相対的に長い炭素鎖分子の短鎖炭素分子への破壊は、０℃以下の温度で行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
相対的に長い炭素鎖の短鎖分子への破壊は、資源物質の融点以下の温度で行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記機械的破壊は、炭素鎖を含む資源物質の少なくともいくらかを１００ナノメータより小さい粒子にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記機械的破壊は、炭素鎖を含む資源物質の少なくともいくらかを１ナノメータより小さい粒子にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
資源物質の相対的に長い炭素鎖を短鎖炭素分子に機械的に破壊することによって製造される製品を含む物品。
【請求項１１】
前記製品は、５０より小さい炭素数の分子を含む、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
前記短鎖炭素分子の少なくとも０．２％は、５０より低い炭素数である、請求項１０に記載の物品。
【請求項１】
短鎖炭素分子を含む製品物質を製造するための、相対的に長い炭素鎖分子を含む資源物質の機械的破壊を含む方法。
【請求項２】
前記機械的破壊は、ミル（milling）、押潰し（crushing）、粉砕（comminuting）、摩耗（wearing）、引裂き（tearing）、崩壊（crumbling）、圧搾（squeezing）、微粉砕（pulverizing）、すり潰し（grinding）、衝突（impacting）、破壊（breaking）、超音波の適用（applying ultra-sonic waves）、電圧変換（voltage altering）、および、コールドプラズマ粉砕（cold plasma milling）の少なくとも１つを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記相対的に長い炭素鎖分子は、機械的破壊の物理的力の直接の結果として、より短い炭素鎖分子に破壊される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記相対的に長い炭素鎖分子は、機械的破壊の物理的力の適用によって生じる副次的効果によって、より短い炭素鎖分子に破壊される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記副次的効果は、化学的効果および熱的効果の少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
相対的に長い炭素鎖分子の短鎖炭素分子への破壊は、０℃以下の温度で行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
相対的に長い炭素鎖の短鎖分子への破壊は、資源物質の融点以下の温度で行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記機械的破壊は、炭素鎖を含む資源物質の少なくともいくらかを１００ナノメータより小さい粒子にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記機械的破壊は、炭素鎖を含む資源物質の少なくともいくらかを１ナノメータより小さい粒子にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
資源物質の相対的に長い炭素鎖を短鎖炭素分子に機械的に破壊することによって製造される製品を含む物品。
【請求項１１】
前記製品は、５０より小さい炭素数の分子を含む、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
前記短鎖炭素分子の少なくとも０．２％は、５０より低い炭素数である、請求項１０に記載の物品。
【公表番号】特表２０１１−５０６０５０（Ｐ２０１１−５０６０５０Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３９８７３（Ｐ２００９−５３９８７３）
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＬ２００７／００１５１５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６８７６４
【国際公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（５０９１５９０３４）エイチ・エイ・インダストリアル・テクノロジーズ・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＬ２００７／００１５１５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６８７６４
【国際公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（５０９１５９０３４）エイチ・エイ・インダストリアル・テクノロジーズ・リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
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