Procedimiento para fabricar un material compactado con tratamiento de superficie procesable en un equipo de conversión de plásticos de un único husillo.

Procedimiento para fabricar un material compactado con tratamiento de superficie,

caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material de polvo primario;

b) proporcionar al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido;

c) alimentar simultánea o posteriormente el al menos un material de polvo primario y el al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido en la unidad de mezcladora de alta velocidad de una cámara de tratamiento cilíndrica;

d) mezclar el al menos un material de polvo primario y el al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido en la mezcladora de alta velocidad,

e) transferir el material mezclado obtenido a partir de la etapa d) a una unidad de refrigeración.

Procedimiento para fabricar un material compactado con tratamiento de superficie procesable en un equipo de conversión de plásticos de un único husillo.

La presente invención se refiere al campo del procesamiento de polímeros termoplásticos, particularmente la presente Invención se refiere a un procedimiento para fabricar material compactado adecuado para el uso en polímeros termoplásticos sin una etapa de composición, así como al material compactado obtenido mediante este procedimiento y a su uso en polímeros termoplásticos.

La composición consiste en preparar formulaciones de plástico combinando y/o mezclando polímeros y aditivos en un estado fundido. Existen distintos criterios críticos para conseguir una combinación homogénea de los diferentes materiales de partida. El mezclado dispersivo y distributivo así como el calor son factores importantes. Las coamasadoras y los equipos de doble husillo (co y contrarrotatorios) así como las mezcladoras internas son los equipos de composición más comúnmente usados en la industria de los plásticos.

Durante décadas, la Industria de procesamiento de termoplásticos usa aditivos para preparar composiciones de resina termoplástlca modificadas, que en gran medida se introducen en las resinas poliméricas mediante tecnologías de composición que requieren la formación de productos intermedios, denominados mezclas madre/concentrados o compuestos.

Por ejemplo, el documento WO 95/17441 revela un método de preparación de un producto final de resina termoplástlca que comprende la preparación de gránulos termoplásticos para combinarlos con la resina termoplástlca.

En el documento WO 1/58988 se describe un método para preparar mezclas madre o concentrados de cargas minerales para conseguir materiales termoplásticos con un alto nivel de carga.

El documento US 6.114.454 A se refiere al uso de un copolímero de estireno-anhídrido maleico no fundido como agente de dispersión y/o para el tratamiento de una carga mineral pulverulenta no tratada básica o una carga que tiene grupos hidroxilo libres en su superficie que se añade directamente a una resina termoplástlca, proporcionando a la misma buenas propiedades de fluidez. En el procedimiento descrito en ese presente documento se usan mezcladoras de baja velocidad convencionales.

Sin embargo, según estos documentos, no es posible obtener un producto final pollmérlco que tenga los compuestos de polvo primarios bien dispersados en una prensa extrusora de un único husillo convencional. En su lugar, se requiere producir un producto intermedio como una mezcla madre o concentrado, es decir, no es posible dispersar polvos primarios finos en máquinas de un único husillo convencionales sin una etapa de composición Intermedia.

A este respecto, documentos adicionales tales como el documento WO 27/66362 describen un procedimiento y dispositivo de mezclado con sólo una entrada de material, mientras que otros como los documentos EP 1 156 918, WO 25/1845 o WO 25/6567 se refieren a prensas extrusoras o mezcladoras de elementos.

Sin embargo, hay todavía una necesidad de un modo fácil y eficaz de fabricación de aditivos a partir de polvos primarios, que sean adecuados para Introducirse en polímeros termoplásticos sin la necesidad de ninguna etapa intermedia.

Por consiguiente, el primer objeto de la presente Invención es proporcionar un procedimiento para fabricar materiales adecuados para incorporarse en polímeros termoplásticos mediante un procedimiento continuo o discontinuo, en el que el material de polvo primario que va a Introducirse en el polímero termoplástlco pueda dispersarse bien en una prensa extrusora de un único husillo convencional.

Este objeto se consigue mediante el procedimiento según la presente Invención, concretamente un procedimiento para fabricar un material compactado caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material de polvo primario;

b) proporcionar al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido;

c) alimentar simultánea o posteriormente el al menos un material de polvo primario y el al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido en la mezcladora de alta velocidad de una cámara de tratamiento cilindrica;

d) mezclar el al menos un material de polvo primario y al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido en

la mezcladora de alta velocidad,

e) transferir el material mezclado obtenido a partir de la etapa d) a una unidad de refrigeración.

Sin querer restringirse a ninguna teoría, el solicitante cree que es posible que el material compactado se disperse bien en el polímero termoplástico, es decir, sin que se forme ningún aglomerado, usando equipo de extrusión de un único husillo convencional debido a la combinación de dos factores, concretamente el uso de mezcladoras de alta velocidad combinadas con el uso de polímeros de tratamiento de superficie que pueden formar capas finas alrededor de las partículas singularizadas del polvo primario que cubren totalmente las superficies de las partículas dando como resultado un material compactado con tratamiento de superficie. Las partículas singularizadas y recubiertas pueden formar entonces conglomerados sueltos, pero están todavía separados por las capas superficiales poliméricas. Esta es la etapa deseada de compactación. El resultado de la compactación es un aumento de la densidad aparente, una mejora de la capacidad de flujo y la supresión del polvo tal como se describe en más detalle a continuación.

Bien dispersado significa que las dispersiones, que se someten a prueba visualmente sobre película prensada bajo una lupa binocular de 5 aumentos de cada una de las dispersiones preparadas, no muestran puntos negros correspondientes a los polímeros de matriz ni puntos blancos correspondientes a los polvos primarios.

Por material compactado se entiende que un material a granel consiste en un conglomerado de varias partículas individuales que forman un material con un tamaño de partícula medio que oscila entre 1 pm y 1 mm medido mediante análisis granulométrico utilizando la torre de tamices Retsch AS 2 según la norma ISO 331.

En una realización preferida, un agente de tratamiento de superficie adicional, preferiblemente al menos un agente de tratamiento de superficie, se alimenta simultáneamente a o tras la alimentación del al menos un producto de polvo primario en la unidad de mezcladora de alta velocidad de la cámara de tratamiento cilindrica. El agente de tratamiento de superficie es preferiblemente líquido o licuado, especialmente se proporciona en estado fundido.

La principal diferencia entre el agente de tratamiento de superficie y el polímero de tratamiento de superficie es que los agentes de tratamiento de superficie se unen químicamente al polvo primario. Preferiblemente, sirven, entre otras cosas, para alterar la tensión superficial del polvo y por tanto la hidrofobicidad del mismo. Por otro lado, tal como se menciona a continuación, también pueden usarse ceras como agente de tratamiento de superficie, que no se unen químicamente, pero sirven particularmente para mejorar la dispersión y especialmente para reducir la viscosidad de polímeros de tratamiento de superficie de alta viscosidad.

En contraposición a esto, se usan polímeros de tratamiento de superficie para separar las partículas individuales en el material compactado, y no se unen químicamente a la superficie de las partículas de polvo primario.

Según la presente invención, los polímeros de tratamiento de superficie tienen preferiblemente una viscosidad a 17°C superior a 5 mPa-s, mientras que la viscosidad a 17°C de los agentes de tratamiento de superficie es preferiblemente inferior a 5 mPa-s.

El procedimiento según la presente invención permite además el uso de concentraciones extremadamente bajas de productos de tratamiento de superficie, es decir, polímero de tratamiento de superficie y agente de tratamiento de superficie, tales como concentraciones que oscilan entre el 2% y el 1% en peso basándose en el peso del material compactado obtenido, lo que reduce los efectos negativos del polímero de base termoplástica y aumenta la compactibilidad del mismo.

Además puede ser ventajoso que antes de la etapa e), es decir, antes de que el material mezclado obtenido a partir de la etapa d) se transfiera a una unidad de refrigeración, se transfiere a una segunda unidad de mezclado.

Opcionalmente, en esta segunda unidad de mezclado se añade adicionalmente al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido y se mezcla con el material mezclado de la etapa d).

Una realización adicional del procedimiento según la invención es... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para fabricar un material compactado con tratamiento de superficie, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos un material de polvo primario;

b) proporcionar al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido;

c) alimentar simultánea o posteriormente el al menos un material de polvo primario y el al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido en la unidad de mezcladora de alta velocidad de una cámara de tratamiento cilindrica;

d) mezclar el al menos un material de polvo primario y el al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido en la mezcladora de alta velocidad,

e) transferir el material mezclado obtenido a partir de la etapa d) a una unidad de refrigeración.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se alimenta al menos un agente de tratamiento de superficie simultáneamente a o tras la alimentación del al menos un producto de polvo primario en la unidad de mezcladora de alta velocidad de una cámara de tratamiento cilindrica.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque antes de la etapa e) se transfiere el material mezclado obtenido a partir de la etapa d) a una segunda unidad de mezclado.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se añade al menos un polímero de tratamiento de superficie fundido a y se mezcla con el material mezclado de la etapa d) en la segunda unidad de mezclado.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la temperatura del material de polvo primario es de entre 2°C y 3°C, preferiblemente de entre 6°C y 25°C.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la temperatura del agente de tratamiento de superficie es de entre 2°C y 3°C, preferiblemente de entre 6°C y 25°C y más preferiblemente de entre 6°C y 12°C.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material de polvo primario es un polvo inorgánico.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el polvo Inorgánico se selecciona del grupo que comprende carbonato de calcio triturado natural (GCC); carbonato de calcio precipitado (PCC); minerales que contienen carbonato de calcio tales como dolomía; cargas a base de carbonato mezclado tales como calcio asociado con mineral que contiene magnesio, tal como talco, o con arcilla; mica; y mezclas de los mismos, tales como mezclas de carbonato de calcio-talco o carbonato de calcio-caolín, o mezclas de carbonato de calcio triturado natural con hidróxido de aluminio, mica o con fibras sintéticas o naturales, o coestructuras de minerales tales como carbonato de calcio-talco o coestructuras de dióxido de titanio-talco.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el polvo Inorgánico es carbonato de calcio triturado natural (GCC), o carbonato de calcio precipitado (PCC), o una mezcla de GCC y PCC, o una mezcla de GCC y PCC y arcilla, o una mezcla de GCC y PCC y talco, o talco, o mica.

1. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el polvo inorgánico se selecciona de GCC seleccionado del grupo que comprende mármol, creta, calcita y piedra caliza; PCC seleccionado del grupo que comprende PCC aragonítico, PCC vaterítico, PCC calcítlco, PCC romboédrico, PCC escalenoédrlco; y mezclas de los mismos.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material de polvo primario es un polvo orgánico.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el polvo orgánico se selecciona del grupo que comprende harina de madera y almidón modificado.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el polímero de tratamiento de superficie fundido se selecciona del grupo que comprende copolímeros de etileno, por ejemplo

copolímeros de etileno-1-octeno, polipropilenos a base de metaloceno, homopolímero de polipropileno, preferiblemente homopolímeros de polipropileno amorfos.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, caracterizado porque el agente de tratamiento de superficie se selecciona del grupo que comprende ácido esteárico, óxido de zinc, cera de parafina

sintética, cera de metaloceno-polietileno y cera de polipropileno.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el material compactado con tratamiento de superficie se procesa en un equipo de conversión de plásticos de un único husillo.

16. Material compactado con tratamiento de superficie obtenido mediante el procedimiento según una cualquiera de

las reivindicaciones 1 a 15.

17. Material compactado con tratamiento de superficie según la reivindicación 16, caracterizado porque es

completamente redispersable en matrices poliméricas termoplásticas sin una etapa de composición.

18. Material compactado con tratamiento de superficie según una cualquiera de las reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque no es pulverulento.

19. Uso de los materiales compactados según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, como aditivo en 15 polímeros termoplásticos.

2. Procedimiento de fabricación de polímeros termoplásticos mediante incorporación directa del material compactado según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18 en los polímeros termoplásticos finales.

21. Polímeros termoplásticos que comprenden los materiales compactados según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18.