ES2984833T3 - Composición de polímero para plásticos de grado mejorado a partir de material reciclado - Google Patents
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Abstract
Una composición polimérica que comprende: a. 60-80 % en peso de un polipropileno reciclado; b. 10-35 % en peso de un polietileno reciclado; c. 5-20 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE); d. 0,1-10 % en peso de copolímero de bloque de estireno etileno butileno estireno (SEBS); en donde el % en peso es relativo al peso total de la composición polimérica; en donde dicha composición polimérica comprende al menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero de bloque de estireno etileno butileno estireno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de polímero para plásticos de grado mejorado a partir de material reciclado
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una composición polimérica mejorada que contiene una gran cantidad de polipropileno (PP) y polietileno (PE) reciclados. Asimismo, se refiere al uso de dicha composición polimérica en la fabricación de artículos, los artículos fabricados a partir de dicha composición polimérica y al procedimiento de preparación de dicha composición polimérica.
Estado de la técnica
La omnipresencia de los envases plásticos y la importancia de las políticas medioambientales han comportado una creciente importancia de los materiales plásticos reciclados.
El reciclado de papel, textiles, vidrio o metales ya se lleva a cabo a gran escala, ya sea por recogida selectiva o mediante clasificación del reciclado. El reciclado de residuos plásticos y la reutilización de plásticos también están aumentando.
Se considera que la sustitución de la composición de polímero virgen representa el único camino a seguir para resolver el problema global de los residuos plásticos, detener el agotamiento de los recursos naturales y facilitar una economía circular.
Actualmente se encuentran comercialmente disponibles composiciones de polímeros reciclados, en forma de escamas o gránulos, que se obtienen de la recogida de envases, envases o películas de poliolefina, donde las poliolefinas están presentes dentro de la composición de polímero reciclado en un porcentaje bajo, de entre 5 % y 8 % en peso, mientras que el resto, de entre 92 % y 95 % en peso, de las poliolefinas está compuesto por poliolefinas vírgenes.
El documento n.° WO 2014/147106 A2 se refiere a una formulación polimérica que comprende un material de poliolefina procedente de envases reciclados.
El documento n° CN 106046537 B se refiere a un material polimérico que comprende un material reciclado de tuberías de PP.
La norma CN 108003430 Ase refiere a una partícula de plástico reciclado respetuosa con el medio ambiente que comprende plástico reciclado.
El objetivo de la invención es producir una composición de polímero que contenga una gran cantidad de poliolefina reciclada que pueda competir con el material virgen en cuanto al rendimiento y precio del producto. Las composiciones de polímeros de mezclas de poliolefinas recicladas hasta la fecha no pueden competir con la resistencia al impacto y la rigidez de las mezclas de poliolefinas vírgenes.
Las composiciones de polímeros de poliolefina actualmente disponibles adolecen de contaminantes de poliestireno, contaminantes de caucho y variabilidad y poca consistencia de las materias primas de plástico reciclado. En consecuencia, las composiciones de polímeros de poliolefinas actualmente disponibles presentan bajas resistencia al impacto y rigidez en comparación con los materiales vírgenes.
Un objetivo adicional de la invención es producir una composición polimérica de poliolefinas recicladas que pueda utilizarse para fabricar envases moldeados por soplado y moldeados por inyección, así como productos duraderos sin necesidad de una mezcla adicional con materiales de poliolefina vírgenes.
Actualmente no se conoce una composición de polímeros que contenga un alto porcentaje de poliolefinas recicladas (por lo menos 75 % en peso, preferentemente 80 % en peso, más preferentemente 85 % en peso, de poliolefinas procedentes del reciclaje, dentro de la composición de polímero) con propiedades adecuadas para productos de consumo, fabricados mediante procedimientos tales como, por ejemplo, el soplado y el moldeo por inyección, y que presenten altas resistencia al impacto y rigidez. El % en peso es respecto al peso total de la composición polimérica, si no se indica lo contrario.
La fuente de los materiales para la composición polimérica del material polimérico reciclado puede ser el envasado de alimentos y artículos para el hogar, por ejemplo, plásticos de poliolefina (tales como, por ejemplo, PP y PE) que pueden estar contaminados por otras familias de polímeros, tales como, por ejemplo, polímeros de estireno. Los polímeros de estireno se utilizan en la producción de envases y recipientes para alimentos perecederos, en forma de poliestireno (PS, por sus siglas en inglés); en la producción de envases industriales, en forma de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS, por sus siglas en inglés); en la producción de envases, recipientes y como rellenos para envases y recipientes, en forma de poliestireno expandido (EPS, por sus siglas en inglés). Por lo tanto, los polímeros de estireno deben eliminarse durante el procesamiento de los materiales a reciclar. Una eliminación completa no es técnica ni económicamente posible. Sin embargo, cualquier poliestireno residual restante tiene un impacto negativo significativo sobre las propiedades mecánicas de la composición de poliolefinas recicladas. El EPS, por ejemplo, acelera la generación de radicales y con ello, la degradación del material, y hace que los artículos fabricados sean más frágiles. Además, el tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés) presenta un impacto negativo sobre las propiedades mecánicas de la composición polimérica.
El cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés), el cloruro de polivinilideno (PVDC, por sus siglas en inglés) y los polímeros de estireno se consideran solo parcialmente compatibles con PP y PE, especialmente cuando se reciclan para producir una nueva mezcla de poliolefina reciclada mediante extrusión.
Debe aceptarse la coexistencia de porcentajes significativos de otros contaminantes polímeros junto con las poliolefinas recicladas procedentes de envases reciclados, a fin de poner a disposición un polímero en forma de escamas o gránulos, procedente del reciclado a costes competitivos con respecto a los materiales de poliolefina vírgenes.
Un problema adicional en el uso de composiciones poliméricas de poliolefinas recicladas, especialmente de envases reciclados, es la variabilidad y la poca consistencia del polímero en el alimento. Por lo tanto, esta variabilidad y reducida consistencia también se observa en el interior del gránulo o escama regenerado y en los artículos producidos. Dichas variabilidad y reducida consistencia del polímero conducen a una superficie estéticamente inaceptable y propiedades mecánicas no constantes de los productos finales. Al mismo tiempo, el uso de dichos gránulos en procedimientos de moldeo por inyección está limitado o impedido por como mínimo uno de los siguientes defectos de extrema fragilidad, bajas resistencia al impacto y rigidez, de los gránulos o escamas y de los productos obtenidos del reciclaje.
Es un objetivo de la presente invención resolver por lo menos uno de los problemas mencionados anteriormente. Un objetivo adicional de la invención es obtener una composición de polímero que pueda utilizarse eficientemente en los procedimientos de moldeo, en particular el moldeo por inyección, en el que el porcentaje de poliolefinas recicladas en la composición de polímero sea alto, es decir, de por lo menos 70 % en peso, preferentemente de 75 % en peso, más preferentemente de 80 % en peso, preferentemente de 85 % en peso de poliolefinas procedentes del reciclaje, en la composición polimérica. La composición polimérica se puede utilizar para producir escamas o gránulos y productos a coste competitivo con altas resistencia al impacto y rigidez, en comparación con los productos de poliolefina virgen. La composición polimérica puede producir un producto que presenta una alta resistencia al impacto (Charpy) y opcionalmente presenta una mayor estabilidad frente a la exposición al medio ambiente, tal como, por ejemplo, la temperatura, la humedad o la exposición solar.
La invención se refiere a una composición polimérica según la reivindicación 1.
La composición de polímeros de PP reciclado y PE reciclado según la invención presenta una mayor resistencia al impacto en comparación con las composiciones de polímeros de PP reciclado y PE reciclado estándares, a pesar de la contaminación con otros polímeros. El módulo de tracción se mantiene en un nivel alto, mientras que se ha mejorado la resistencia al impacto. La composición polimérica de la invención puede presentar un índice de fluidez suficiente para un moldeo por inyección eficiente. Además, la invención puede permitir una contracción controlada durante y/o después del procesamiento.
La invención presenta por lo menos una de las siguientes ventajas: usabilidad de la composición polimérica para el moldeo, especialmente moldeo por inyección; menor necesidad de peróxidos; mayor resistencia al impacto en comparación con otras composiciones poliméricas de PP reciclado y PE reciclado.
Descripción detallada de la invención
La composición polimérica comprende preferentemente una gran cantidad de polipropileno reciclado y polietileno reciclado, con copolímero de bloque de estireno-etileno-butileno-estireno y elastómero de poliolefina añadidos, y opcionalmente aditivos.
Polipropileno reciclado
La materia prima de PP comprende residuos de plásticos, predominantemente residuos postconsumo (RPC) residuos de envases de PP, tales como, por ejemplo, botellas de detergente y champú, envases de productos lácteos y bandejas de carne, etc. Los residuos de materia prima de PP pueden ser preclasificados por las empresas de gestión de residuos. Una fuente adecuada de PP puede ser, por ejemplo, el material de desecho recogido bajo las normas DSD 324 (05-2012) y DSD 324-1 (03-2018).
La materia prima de PP DSD 324 (05-2012) puede incluir por lo menos uno de los siguientes artículos usados, escurridos de residuos, rígidos y compatibles con el sistema fabricados en polipropileno, p. ej., botellas, vasos y bandejas, incl. componentes secundarios, tales como tapas, etiquetas, etc. La materia prima de PP DSD 324 (05 2012) puede comprender una cantidad total máxima de impurezas de 6 % en masa. Las impurezas en la materia prima de PP DSD 324 (05-2012) pueden incluir otros artículos metálicos <0,5%en masa, artículos de PE rígido <1%en masa, plásticos expandidos incl. productos de EPS<0,5 % en masa, películas de plástico <2 % en masa y otros residuos <3 % en masa. Ejemplos adicionales de impurezas en materia prima de Pp DSD 324 (05-2012) pueden comprender vidrio, papel, cartulina, cartón, materiales compuestos de papel/cartón (por ejemplo, cartones de envasado de líquidos), plásticos aluminizados, otros materiales (p. ej.., caucho, piedras, madera, textiles y pañales) y desechos compostables (por ejemplo, alimentos y desechos de jardinería).
Un segundo estándar para el PP reciclado es la norma para PP DSD 324-1 (03-2018). Dicha norma es muy comparable a la norma de PP DSD 324 mencionada anteriormente, excepto en que el PP reciclado puede contener más material de película, hasta aproximadamente 10 % en peso. Este material de película comprende tanto película de PP reciclado (tal como, por ejemplo, PP biorientado (BOPP, por sus siglas en inglés)) y película de PE. La materia prima de estándar de PP DSD 324-1 (03-2018) puede comprender una cantidad total máxima de impurezas de 4 % en masa. Las impurezas en la norma de PP DSD 324-1 (03-2018) pueden incluir otros artículos metálicos <0,5 % en masa, artículos de PE rígido <1 % en masa, plásticos expandidos incl. productos de EPS <0,5 % en masa, papel, cartulina, cartón, materiales compuestos de papel/cartón (p. ej., cartones de envasado de líquidos) <1 % en masa, otros residuos <3 % en masa. Ejemplos adicionales de impurezas en la norma de PP DSD 324-1 (03-2018) pueden incluir vidrio, plásticos aluminizados, otros materiales (por ejemplo, caucho, piedras, madera, textiles y pañales) y residuos compostables (p. ej., alimentos y residuos de jardinería).
Son ejemplos de PP reciclado, EXPP152A (MFR 15)/300P y EXPP163A (MFR 50)/300T. También se puede utilizar la clasificación óptica para eliminar polímeros no deseados, aunque sigue ocurriendo la contaminación por poliestireno o polietileno de la corriente y presenta un impacto negativo sustancial sobre las propiedades mecánicas de la composición de polímeros reciclados.
El PP está disponible en tres variedades diferentes: homopolímeros de PP (PPh, por sus siglas en inglés), copolímero aleatorio de PP (PPr, por sus siglas en inglés) y copolímero de PP de impacto (o copolímero de PP heterofásico, PPc, por sus siglas en inglés).
El material de desecho puede caracterizarse, por ejemplo, como originado en las siguientes fuentes: (a) material de extrusión de láminas y películas, principalmente homopolímeros de PP (PPh) y copolímeros aleatorios de PP (PPr), prácticamente sin caucho (tales como, por ejemplo, el polipropileno orientado biaxialmente (BOPP, por sus siglas en inglés)), y (b) material moldeado por inyección, que es una mezcla de homopolímero de PP (PPh), copolímeros aleatorios de PP (PPr) y copolímero de impacto (PPc), que contienen aproximadamente 15 % en peso de caucho.
El PP reciclado puede contener aproximadamente la mitad del material de embalaje (BOPP) y la mitad del material moldeado por inyección que contiene caucho. Este material moldeado por inyección puede contener cauchos, tales como, por ejemplo, caucho C2-C3, elastómeros termoplásticos (TPE), etileno-propileno-dieno-metileno (EPDM, por sus siglas en inglés) o caucho de etileno-propileno (EPR, por sus siglas en inglés).
La mezcla resultante del PP reciclado utilizado en la composición polimérica, por ejemplo, presentar un contenido de caucho de entre 1,5-12 % en peso (caucho procedente de material moldeado por inyección que contiene caucho; en el que el % en peso es respecto a la cantidad total de la mezcla de PP reciclado). En la parte superior del caucho del material moldeado por inyección que contiene caucho se ha añadido caucho adicional a la composición polimérica. El caucho adicional comprende por lo menos POE y SEBS.
El contenido de PP reciclado de la composición polimérica está constituido preferentemente de entre 25 % y 75 % en peso de BOPP y entre 25 % y 75 % en peso de material moldeado por inyección que contiene caucho; en donde el % en peso es respecto a la cantidad total de PP reciclado.
El PP reciclado está presente entre 60 % y 80 % en peso, preferentemente entre 60 % y 77,5 % en peso, preferentemente entre 62 % y 75 % en peso, en la composición polimérica, en la que el % en peso es respecto al peso total de la composición polimérica.
Polietileno reciclado
El PE reciclado comprende residuos de PE recogidos bajo la norma DSD 329 (04/2009), residuos de PE basados en botellas de leche del Reino Unido, residuos de PE basados en botellas de leche francesas, recipientes de PE con un volumen de 5 litros o superior y que se limpian de acuerdo con las especificaciones ambientales, o tubos de extrusión de PE. No se encuentran excluidas otras fuentes de PE.
La materia prima reciclada de PE DSD 329 (04/2009) puede incluir por lo menos uno de los siguientes artículos usados, completamente vaciados, rígidos y compatibles con el sistema, fabricados en polietileno, p. ej., botellas y platos, incl. piezas de embalaje, tales como tapones, tapas, etiquetas, etc. La materia prima de PE reciclado de la norma DSD 329-1 (04-2009) puede comprender una cantidad total máxima de impurezas de 6 % en masa. La materia prima reciclada de PE de la norma DSD 329 (04/2009) puede incluir otros artículos metálicos <0,5 % en masa, artículos de PP dimensionalmente estables <3 % en masa, plásticos espumados incl. artículos de EPS <0,5 % en masa, películas de plástico <5%en masa y otros materiales residuales <3%en masa. Ejemplos adicionales de impurezas en materia prima de PE de la norma DSD 329 (04-2009) pueden comprender vidrio, papel, cartón, materiales compuestos de papel/cartón (p. ej., cartones de bebidas), plásticos aluminizados, otros materiales (p. ej.., caucho, piedras, madera, textiles y pañales) y desechos compostables (por ejemplo, alimentos y desechos de jardinería).
Un ejemplo de PE reciclado de la norma DSD 329 (04/2009) es el HDPE 54040216.
El PE reciclado comprende preferentemente polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado hasta por lo menos 90 % en peso, más preferentemente por lo menos 92 % en peso, preferentemente por lo menos 95 % en peso.
El PE reciclado recogido según la norma DSD 329 contiene una variedad de contaminantes que pueden presentar un efecto negativo cuando se utilizan en el moldeo por soplado. Estos se eliminan por medio de una pluralidad de etapas, incluyendo etapas de limpieza, etapas de lavado y etapas de clasificación. El PE reciclado se puede dividir, por ejemplo, en diferentes corrientes, tales como una fracción de película (PE+EPS), una fracción ligera y una fracción oscura. El PE reciclado puede comprender preferentemente entre 0 % y 6 % en peso, más preferentemente entre 1 % y 5 % en peso, preferentemente entre 3 % y 4,5 % en peso de polipropileno y hasta 1 % en peso de contaminantes de poliestireno, donde el % en peso es respecto a la cantidad total de PE reciclado.
El PE reciclado preferentemente presenta una densidad comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,94 y 0,97 g/cm3 y puede presentar diferentes distribuciones de pesos moleculares. Una distribución gaussiana estándar del peso molecular se llama 'monomodal'. Una distribución específica y amplia se llama 'bimodal'. El PE puede presentar una modalidad intermedia "1,5x monomodal'.
El IF del PE (2,16 kg, 190 °C) puede estar comprendido preferentemente en el intervalo de entre 0,1 y 0,5 que resulta adecuado para materiales de moldeo por soplado. El PE puede ser un material de reciclado ligero. El PE reciclado puede presentar preferentemente un valor de L* entre 71 y 80, un valor de A* entre -6 y 0 y un valor de b* entre 0 y 12; según se determine sobre la base de CIELAB.
El PE reciclado puede presentar preferentemente un IF con 2,16 kg, a 230 °C (g/10 min) de entre 0,4 y 0,9, más preferentemente de entre 0,45 y 0,85.
El PE reciclado puede presentar preferentemente un IFV con 2,16 kg, a 230 °C (ml/10 min) de entre 0,3 y 1,3, más preferentemente de entre 0,6 y 1,0. El PE reciclado puede presentar preferentemente un Charpy (23 °C, kJ/m2) de entre 10 y 20, más preferentemente entre 12 y 17. El PE reciclado puede presentar preferentemente una densidad (kg/m3) de entre 850 y 1050, más preferentemente de entre 900 y 1000. El PE reciclado puede presentar preferentemente un módulo de tracción (MPa) de entre 1030 y 1230, más preferentemente de entre 1080 y 1180. Las composiciones estándares de polímeros de mezcla de PP virgen y PE virgen presentan una rigidez a la tracción de entre 600 y 1300 MPa y una resistencia al impacto con muescas Charpy de entre 23 y 50 kJ/m2. Las propiedades mecánicas de la composición polimérica según la presente invención presentan valores muy próximos a los valores de las propiedades mecánicas de los materiales vírgenes.
El PE reciclado está presente entre 10 % y 35 % en peso, preferentemente entre 12 % y 35 % en peso, preferentemente entre 15 % y 25 % en peso, en la composición polimérica, en la que el % en peso es respecto al peso total de la composición polimérica.
El PE reciclado está preferentemente presente en la composición polimérica en una relación de peso de entre 3:1 y 1:1 con POE dentro de la composición polimérica.
Caucho adicional
Inesperadamente se ha encontrado que dos tipos de caucho mejoran la resistencia al impacto del producto final producido utilizando la composición polimérica de la invención, manteniendo simultáneamente un módulo de tracción elevado. El primer tipo es POE y el segundo caucho utilizado es el caucho SEBS.
La composición polimérica presenta preferentemente un contenido total de caucho de entre 5 % y 24 % en peso, más preferentemente de entre 8 % y 20 % en peso, preferentemente de entre 11 % y 18 % en peso, según determinación a partir de los solubles en xileno en frío (CXS, por sus siglas en inglés).
La composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso, preferentemente por lo menos 12 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno.
Elastómern de poliolefina
La composición polimérica comprende un elastómero de poliolefina (POE, por sus siglas en inglés) que es un copolímero de etileno-alfa olefina. Son ejemplos de POE los copolímeros C2-C4, los copolímeros C2-C6 y los copolímeros C2-C8.
El POE puede ser preferentemente un copolímero C2-C6 o un copolímero C2-C8 con un peso de etileno de entre 70 % y 80 % en peso, más preferentemente de entre 73 % y 78 % en peso, preferentemente de entre 74 % y 77 % en peso, en donde el % en peso es respecto al POE.
El POE utilizado en la invención comprende preferentemente un caucho de etileno (C2)-octeno (C8) metaloceno con una estructura de bloques.
El POE presenta preferentemente una densidad de entre 0,85 y 0,89, más preferentemente de entre 0,855 y 0,885, y lo más preferentemente de entre 0,86 y 0,875.
El POE presenta preferentemente un IF de entre 0,3 y 1, más preferentemente de entre 0,4 y 0,8, preferentemente de entre 0,45 y 0,7 (190 °C, 2,16 kg).
El caucho C2-C8 añadido puede coincidir con el caucho C2-C3 en los materiales moldeados por inyección. Lo anterior presenta un efecto inesperadamente positivo sobre la resistencia al impacto de la composición polimérica. Se ha encontrado además que la adición también aumenta inesperadamente la rigidez. El caucho C2-C8 también puede aumentar el flujo o permitir la reducción en el uso del peróxido en el procedimiento.
El POE se selecciona preferentemente del grupo de polímeros de infusión o Engage, tales como, por ejemplo, Infuse 9107, Infuse 9077 y Engage XLT8677.
El POE está presente entre 5 % y 20 % en peso, preferentemente entre 6 % y 20 % en peso, preferentemente entre 6 % y 15 % en peso, en la composición polimérica.
Copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno
El segundo tipo de caucho de la composición polimérica es un caucho SEBS.
Los cauchos SEBS son (en parte) copolímeros en bloque de estireno-butadieno-estireno hidrogenados. Pertenecen a la familia de los copolímeros en bloque estirénicos (SBC, por sus siglas en inglés). Dichos polímeros son copolímeros tribloque, que presentan estireno en ambos extremos de la cadena del polímero, con un bloque interno de polibutadieno, poliisopreno o polibutadieno hidrogenado o poliisopreno.
Los copolímeros de SEBS están disponibles comercialmente, por ejemplo, bajo los nombres comerciales de Kraton y Tuftec, tales como, por ejemplo, Kraton SEBS G1657MS.
El copolímero de SEBS reduce inesperadamente el impacto negativo de, por ejemplo, EPS o PET, sobre las propiedades mecánicas de la composición polimérica, tal como, por ejemplo, la resistencia al impacto.
El SEBS está presente entre 0,1 % y 10 % en peso, preferentemente entre 0,1 % y 8 % en peso, más preferentemente entre 1 % y 4 % en peso, más preferentemente entre 0,2 % y 3 % en peso, más preferentemente entre 0,3 % y 2 % en peso, más preferentemente entre 0,4 % y 1,5 % en peso, en la composición polimérica.
Aditivos
La composición polimérica puede comprender, además, entre 0,05 % y 10 % en peso, preferentemente entre 0,1 % y 8 % en peso, de aditivos, en la composición polimérica.
Los aditivos comprenden estabilizadores, peróxidos, óxidos de calcio (CaO), cera EBA, aglutinantes de pigmentos, talco o colorantes.
Se puede añadir un estabilizador, tal como, por ejemplo, mezclas maestras como Tosaf ME 833848, que es una mezcla de aproximadamente 70 % de polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y un estabilizador fenólico y un Irgafos. El estabilizador se puede añadir preferentemente a la composición polimérica en una proporción de entre 0 % y 4 % en peso, más preferentemente de entre 0,1 % y 1,5 % en peso. Son ejemplos adicionales de estabilizadores son Exxelor PE1040 e Irganox B225.
Se puede añadir Un peróxido, en forma de un compuesto orgánico o mezcla maestra. El peróxido mejora el flujo del material. El peróxido se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo de Zebraflow T028, Zebraflow T0214 y Zebraflow T0318. El peróxido se puede utilizar, por ejemplo, para acortar las cadenas de polímero, reduciendo de esta manera la viscosidad y mejorando el flujo de la composición polimérica. Por ejemplo, se puede añadir entre 0 % y 2 % en peso de una mezcla maestra, en donde tal mezcla maestra puede contener por ejemplo entre 2 % y 10 % en peso de un peróxido adecuado. El peróxido se puede añadir preferentemente a la composición polimérica en una proporción de entre 0 % y 4 % en peso, más preferentemente de entre 0,1 % y 1,5 % en peso.
Se puede añadir un óxido de calcio (CaO) para inhibir la liberación de HCl. El CaO se puede añadir, por ejemplo, en forma de una mezcla maestra con LDPE. Un ejemplo de una CaO adecuada para la invención es W&R Master Desiccant 60003. Se puede añadir CaO preferentemente en un intervalo de entre 0 % y 4 % en peso, más preferentemente de entre 0,05 % y 2 % en peso, más preferentemente de entre 0,1 % y 1,5% en peso.
Puede añadirse preferentemente un ligante en una proporción de entre 0 % y 4 % en peso, más preferentemente de entre 0,1 % y 1,5 % en peso. Por ejemplo, se puede añadir PE-anhídrido maleico como ligante de pigmento a la composición polimérica en una proporción de entre 0,1 % y 2 % en peso, preferentemente de entre 0,2 % y 1 % en peso, más preferentemente de entre 0,5 % y 1 % en peso.
Se puede añadir talco; un ejemplo de talco adecuado es Steamic OOSd.
Se puede añadir preferentemente un colorante negro a la composición polimérica en una proporción de entre 0,1 % y 5 % en peso, más preferentemente de entre 1 % y 2 % en peso en forma de una mezcla maestra.
Cenizas
El contenido de cenizas de la composición polimérica puede ser, por ejemplo, de entre 4 % y 8 % en peso.
Composición
La composición según la presente invención presenta propiedades mecánicas inesperadamente buenas.
La composición polimérica presenta preferentemente un índice de fusión IF (230 °C, 2,16 kg) de entre 5 y 25 g/10 min, preferentemente de entre 12 y 18 g/10 min.
La composición polimérica presenta preferentemente un módulo comprendido entre 600 y 1300 MPa, más preferentemente entre 700 y 1200 MPa.
La composición polimérica presenta preferentemente una resistencia al impacto con muescas Charpy de entre 20 y 60 kJ/m2, preferentemente de entre 23 y 50 kJ/m2, preferentemente de entre 25 y 35 kJ/m2, preferentemente de entre 22 y 55 kJ/m2, preferentemente de entre 26 y 51, determinado según la norma ISO 179-1EA:2010.
La composición de acuerdo con la presente invención puede cumplir con la norma ISO 14021:2016 y llevar la etiqueta ambiental Tipo II según la norma<i>S<o>14021:2016.
Procedimiento
La invención se refiere, además, a un procedimiento de preparación de la composición polimérica de la invención. Dicho procedimiento comprende las etapas siguientes:
a) tratamiento de una fracción mixta de poliolefina reciclada con agua sin energía térmica añadida;
b) el tratamiento de la solución obtenida con una fracción mixta de poliolefina reciclada de a) en una etapa de lavado con un medio alcalino a una temperatura de como mínimo 60 °C,
c) clasificación de la solución de fracción de reciclado de poliolefina mixta obtenida de b), obteniendo una fracción de reciclado de PE y/o de fracción mixta de PP reciclado, en la que las etapas a) y b) también pueden llevarse a cabo en orden inverso;
d) tratamiento de la solución de PE reciclado y/o fracción mixta de PP reciclado obtenida en las etapas anteriores a una temperatura de entre 50 °C y 155 °C, preferentemente durante un período de por lo menos 60 minutos, e) la adición del PE reciclado seco y/o la fracción mixta de PP reciclado obtenida en la etapa d) a un extrusor con la adición de POE y SEBS; opcionalmente aditivos; en donde la mezcla se procesa para obtener un material de PP reciclado y PE reciclado.
En donde la etapa e) se lleva a cabo entre 200 °C y 250 °C, preferentemente entre 210 °C y 240 °C, más preferentemente entre 220 °C y 230 °C durante 1 a 10 minutos.
El procedimiento de preparación de la composición polimérica puede comprender la mezcla y la extrusión. El procedimiento de preparación de la composición polimérica puede utilizar un extrusor en tándem de doble tornillo corrotativo a la que se añaden el polipropileno reciclado, el polietileno reciclado, el copolímero en bloque de estirenoetileno-butileno-estireno y el elastómero de poliolefina, y opcionalmente aditivos.
Se pueden añadir aditivos en un extrusor de recuperación (primer extrusor) y un extrusor de mezcla (segundo extrusor) de un extrusor en tándem.
Artículos
La composición polimérica puede presentarse en forma de gránulos o escamas para ser utilizada en la fabricación de artículos.
La composición polimérica de PP reciclado y PE reciclado resulta adecuada para la fabricación de productos para uso a largo plazo, tales como, por ejemplo, cajas, bandejas, cubos de pintura o bienes de consumo. Los artículos producidos a partir de la composición polimérica se forman preferentemente por moldeo por inyección.
Realizaciones
En una realización preferente, la composición polimérica comprende 60 % a 80 % en peso de un polipropileno reciclado, 10 % a 35 % en peso de un polietileno reciclado, 5 % a 20 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE) y 0,1 % a 4 % en peso de un copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), en donde dicha composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno.
En otra realización, la composición polimérica comprende 62 % a 75 % en peso de un polipropileno reciclado, 10 % a 35 % en peso de un polietileno reciclado, 5 % a 20 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE) y 0,1 % a 4 % en peso de un copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), en donde dicha composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estirenoetileno-butileno-estireno.
En otra realización, la composición polimérica comprende 62 % a 75 % en peso de un polipropileno reciclado, 15 % a 25 % en peso de un polietileno reciclado, 5 % a 20 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE) y 0,1 % a 4 % en peso de un copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), en donde dicha composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estirenoetileno-butileno-estireno.
En otra realización, la composición polimérica comprende 62 % a 75 % en peso de un polipropileno reciclado, 15 % a 25 % en peso de un polietileno reciclado, 6 % a 15 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE) y 0,5 % a 1,5 % en peso de un copolímero de bloque de estireno etileno-butileno estireno (SEBS), en donde dicha composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estirenoetileno-butileno-estireno.
En otra realización, la composición polimérica comprende 60 % a 80 % en peso de un polipropileno reciclado, 10 % a 35 % en peso de un polietileno reciclado, 6 % a 15 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE) y 0,5 % a 1,5 % en peso de un copolímero de bloque de estireno etileno-butileno estireno (SEBS), en donde dicha composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estirenoetileno-butileno-estireno.
En otra realización, la composición polimérica se utiliza preferentemente para el moldeo por inyección de artículos. La composición polimérica de acuerdo con la invención puede comprender, además, componentes opcionales diferentes de los componentes de la composición polimérica mencionados anteriormente, tales como aditivos, en donde el total de los componentes mencionados anteriormente y los componentes opcionales es de 100 % en peso de la composición total del polímero.
En consecuencia, la invención se refiere a una composición polimérica que consiste en los componentes mencionados anteriormente y los componentes opcionales.
Se observa que la invención se refiere a todas las posibles combinaciones de características descritas en la presente memoria; en particular resultan preferentes aquellas combinaciones de características presentadas en las reivindicaciones. Por lo tanto, se apreciará que todas las combinaciones de características referidas a la composición polimérica de acuerdo con la invención; todas las combinaciones de características referidas al procedimiento de acuerdo con la invención y todas las combinaciones de características referidas a la composición polimérica de acuerdo con la invención y características referidas al procedimiento de acuerdo con la invención se describen en la presente memoria.
Además, se observa que la expresión "que comprende" no excluye la presencia de otros elementos. Sin embargo, también debe entenderse que una descripción de una composición de producto/polímero que comprende determinados componentes también da a conocer una composición de producto/polímero que consiste en dichos componentes. La composición de producto/polímero que consiste en dichos componentes puede resultar ventajosa, ya que ofrece un procedimiento más simple y económico para la preparación de la composición de producto/polímero. Asimismo, debe entenderse que una descripción de un procedimiento que comprende determinadas etapas también da a conocer un procedimiento que consiste en dichas etapas. El procedimiento que consiste en dichas etapas puede resultar ventajoso, ya que ofrece un procedimiento más simple y económico.
En donde se mencionan valores de un límite inferior y de un límite superior para un parámetro, también se entiende que se están dando a conocer los intervalos generados por las combinaciones de los valores del límite inferior y los valores del límite superior.
A continuación se elucida la invención mediante los siguientes ejemplos, aunque sin considerarse limitada a los mismos.
Ejemplos
Ensayos de calidad y estándares
Para los ensayos de calidad se obtuvieron muestras durante el procesamiento y del producto final. Se midió el índice de fusión en masa (IF) los días 3 y 10 del envejecimiento. El IF y el índice de fluidez volumétrico (IFV) se evaluaron según la norma ISO 1133-1:2011, 2,16 kg, T=230 °C. Para POE y PE, se evaluó el IF e IFV aplicando la norma ISO 1133-1:2011 a 190 °C por debajo de 2,16 kg.
Se identificó el color del producto durante y al final del procedimiento utilizando CIELAB (L*, a*, b*). L* identifica la cantidad de luz frente a oscuridad; a* se refiere a rojo-verde y b* se refiere a azul-amarillo. Son parámetros estandarizados por la Comisión internacional de la iluminación (CIE, por sus siglas en inglés) en 1976 y se conocen como CIELAB.
Los solubles de xileno en frío (CXS) se midieron aplicando la norma ISO 16152:2005, T=25° C.
El contenido de cenizas de la composición polimérica o del producto se midió según la norma ISO3451-1 2008. La densidad de la composición polimérica o producto se midió según la norma ISO 1183-1:2019, T=23 °C, barra de tracción.
La resistencia a la tracción/ensayo de la composición polimérica o producto se midió según la norma ISO 527-1A:2012, T=23 °C, II.
La rigidez flexural de la composición polimérica o producto se midió según la norma ISO 178-1A:2010, T=23 °C, II. El ensayo de barra de tracción de los artículos moldeados de la composición o producto de polímero se midió aplicando la norma ISO 527-1A:2012.
El Charpy de los artículos moldeados a partir de la composición polimérica o producto se midió aplicando la norma ISO 179-1EA:2010 (T=-20 °C y T=23 °C, II, barra moldeada 527/1A -con muescas) y la norma ISO 179-1EA:2010 (T=-20 °C barra moldeada 527/1A - sin muescas).
Los productos de extrusión y los artículos moldeados por inyección se fabricaron y evaluaron según las normas ISO19069-2:2016, ISO294-1:2017 e ISO294-3:2002.
Ejemplos de producto
Se preparó una composición polimérica de un PP reciclado y HDPE.
El POE utilizado fue Infuse 9077. Como estabilizador se utilizó TOSAF al 0,75 % en peso.
Como CaO se utilizó una mezcla maestra con 70 % de CaO en peso (tamaño de partícula <10 pm). EXPP152A y EXPP163A son PP reciclados, según la norma DSD 324.
HDPE54040216 es un HDPE reciclado según la norma DSD 329 (04/2009). DOW Infuse 9077 es un POE.
Kraton G1657 MS es una goma SEBS.
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Claims (12)
- REIVINDICACIONESi. Composición de polímero que comprende:a. 60 % a 80 % en peso de un polipropileno reciclado (PP);b. 10 % a 35 % en peso de un polietileno reciclado (PE);c. 5 % a 20 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE);d. 0,1 % a 10 % en peso de copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), en la que el % en peso es respecto al peso total de la composición polimérica;en la que dicha composición polimérica comprende por lo menos 11 % en peso de elastómero de poliolefina y copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno,el polipropileno reciclado es un material recogido bajo la norma DSD 324 o DSD 324-1, yel polietileno reciclado es un material recogido bajo la norma DSD 329, y en el que el POE es un copolímero C2-C4, un copolímero C2-C6 o un copolímero C2-C8.
- 2. Composición polimérica según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición polimérica comprende <0,5 % en masa de poliestireno expandido.
- 3. Composición polimérica según la reivindicación 1 o 2, que comprende:a. 60 % a 77,5 % en peso de un polipropileno reciclado,b. 12 % a 35 % en peso de un polietileno reciclado,c. 5 % a 20 % en peso de un elastómero de poliolefina (POE),d. 0,1 % a 8 % en peso de copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS).
- 4. Composición polimérica según la reivindicación 1, 2 o 3, en la que el contenido de PP reciclado de la composición polimérica está constituido de 25 % a 75 % en peso de BOPP y 25 % a 75 % en peso de material moldeado por inyección que contiene caucho y en la que el % en peso es respecto a la cantidad total de PP reciclado.
- 5. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el PP reciclado está presente en una proporción de entre 60 % y 80 % en peso, preferentemente de entre 60 % y 77,5 % en peso, preferentemente de entre 62 % y 75 % en peso, en la composición polimérica, en la que el % en peso es respecto al peso total de la composición polimérica.
- 6. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el PE reciclado comprende preferentemente polietileno de alta densidad reciclado (HDPE) hasta por lo menos 90 % en peso, más preferentemente por lo menos 92 % en peso, más preferentemente por lo menos 95 % en peso, y en la que el PE reciclado presenta una densidad comprendida en el intervalo de entre 0,94 y 0,97 g/cm3.
- 7. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el PE reciclado presenta un IF con 2,16 kg, a 230 °C (g/10 min) de entre 0,4 y 0,9 y un IFV con 2,16 kg, a 230 °C (ml/10 min) de entre 0,3 y 1,3, y en la que el PE reciclado está presente en una proporción de entre 10 % y 35 % en peso, en la composición polimérica, en la que el % en peso es respecto al peso total de la composición polimérica.
- 8. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el PE reciclado está presente en la composición polimérica en una proporción de peso de entre 3:1 y 1:1 respecto a POE.
- 9. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la composición polimérica presenta preferentemente un contenido total de caucho de entre 5 % y 24 % en peso, más preferentemente de entre 8 % y 20 % en peso, preferentemente de entre 11 % y 18 % en peso, según determinación a partir de los solubles en xileno en frío (CXS).
- 10. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el POE utilizado en la invención comprende un caucho de etileno (C2)-octeno (C8)-metaloceno con una estructura de bloques.
- 11. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el POE presenta preferentemente una densidad de entre 0,85 y 0,89, un IF de entre 0,3 y 1, y en la que el POE está presente en una proporción de entre 5 % y 20 % en peso en la composición polimérica.
- 12. Composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la composición presenta una resistencia al impacto con muescas Charpy de entre 20 y 60 kJ/m2, preferentemente de entre 22 y 55 kJ/m2, más preferentemente de entre 26 y 51, determinada según la norma ISO 179-1:EA2010.Procedimiento para preparar la composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el procedimiento comprende las etapas siguientes:a. tratamiento de una fracción mixta de poliolefina reciclada con agua sin energía térmica añadida, b. tratamiento de la solución obtenida con una fracción mixta de poliolefina reciclada de a) en una etapa de lavado con un medio alcalino a una temperatura de como mínimo 60 °C,c. clasificación de la solución de fracción mixta de reciclado de poliolefina obtenida de b), obteniendo una fracción de PE reciclado y/o de fracción mixta de PP reciclado, en donde las etapas a) y b) también pueden llevarse a cabo en orden inverso,d. tratamiento de la solución de PE reciclado y/o fracción mixta de PP reciclado obtenida en las etapas anteriores, a una temperatura de entre 50 °C y 155 °C, preferentemente durante un período de como mínimo 60 minutos,e. adición del PE reciclado seco y/o de la fracción mixta de PP reciclado obtenida en la etapa d) a un extrusor con la adición de POE y SEBS; opcionalmente aditivos; en donde la mezcla se procesa para obtener un material de PP reciclado y PE reciclado,en donde la etapa e) se lleva a cabo entre 200 °C y 250 °C, preferentemente entre 210 °C y 240 °C, más preferentemente entre 220 °C y 230 °C durante 1 a 10 minutos,y en donde el polipropileno reciclado es un material recogido bajo la norma DSD 324 o DSD 324-1, y el polietileno reciclado es un material recogido bajo la norma DSD 329, y en el que el POE es un copolímero C2-C4, un copolímero C2-C6 o un copolímero C2-C8.Artículo que comprende la composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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