Métodos y composiciones relacionadas con el reciclaje de residuos poliméricos.

Una composición polimérica que comprende polímero y al menos 3% en peso de un relleno funcional,

en donde el polímero comprende de 90 a 100% en peso de una mezcla de polietileno y polipropileno, y en donde el relleno funcional comprende (i) un material inorgánico formado por partículas y (ii) un recubrimiento que comprende un primer compuesto que incluye un grupo propanoico o un grupo etilénico terminal con uno o dos grupos carbonilo adyacentes.

Métodos y composiciones relacionadas con el reciclaje de residuos poliméricos Campo técnico

La presente Invención se refiere a composiciones pollmérlcas, por ejemplo, composiciones poliméricas recicladas, y a los artículos formados a partir de las composiciones pollmérlcas.

Antecedentes

Se conoce cómo Incorporar materiales de relleno Inorgánicos formados por partículas, tales como minerales inorgánicos molidos en composiciones poliméricas para una variedad de propósitos. Se han propuesto enfoques para mejorar la compatibilidad del relleno inorgánico y la composición polimérica. Por ejemplo, el documento US-A- 7732514 describe una composición que comprende un material plástico, un sólido inorgánico formado por partículas tales como hidrato de aluminio y un modificador de la superficie de acoplamiento. En modificadores de la superficie de acoplamiento, el modificador interactúa tanto con la superficie del relleno formado por partículas como con la matriz polimérica.

El documento EP-A-2264108 describe un proceso para la preparación de un carbonato de calcio tratado mediante reacción superficial en un ambiente acuoso y una suspensión acuosa de carbonato de calcio tratado mediante reacción superficial que puede ser obtenido a partir de la misma.

En los últimos años, el reciclaje de materiales residuales poliméricos ha pasado a primer plano. Sin embargo, el reciclaje de material residual pollmérlco ha presentado retos que no se encuentran necesariamente durante la preparación de composiciones poliméricas derivadas de un polímero virgen.

Estos retos Incluyen el problema de la contaminación y la formación de suciedad por los residuos poliméricos como resultado de su uso original y durante la recolección después de utilizarlos y el procesamiento inicial. Tal contaminación puede ser en forma de impurezas volátiles y / o sólidas. La presencia de tales contaminantes imparte olores desagradables al material polimérico residual y, si no se elimina apropiadamente, puede afectar en forma adversa la calidad del polímero final reciclado. Típicamente, los residuos poliméricos se tratan en una sola etapa de lavado para remover los contaminantes.

Además, los flujos de residuos poliméricos a menudo comprenden una mezcla de diferentes tipos de polímeros, por ejemplo, polietileno y polipropileno, que pueden presentar problemas de compatibilidad en polímeros reciclados preparados a partir de tales flujos de residuos poliméricos mixtos. Convencionalmente, por lo tanto, se hace mayor hincapié en la separación de polímeros en sus tipos constituyentes antes del procesamiento posterior. Sin embargo, tal separación es técnicamente difícil y por lo tanto relativamente costosa.

Por lo tanto, ya que la necesidad de reciclar materiales residuales poliméricos aumenta, existe una necesidad continuada por desarrollar nuevos métodos y composiciones para el procesamiento económicamente viable de los materiales residuales poliméricos hasta composiciones y artículos poliméricos de alta calidad.

Los presentes inventores han encontrado nuevos materiales de relleno para uso en composiciones poliméricas, particularmente composiciones poliméricas derivadas de residuos poliméricos después de haber sido consumidas, así como nuevos procesos para reciclar los materiales residuales poliméricos, que están dirigidos o que al menos mejoran los problemas antes mencionados y que también permiten la producción de composiciones poliméricas recicladas de alta calidad con bajo contenido de olor.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto, se proporciona una composición polimérica que comprende:

un polímero, en donde el polímero comprende de 90 a 100% en peso de una mezcla de polietileno y polipropileno; y al menos 3% en peso de un material de relleno funcional que incluye

i. un material inorgánico formado por partículas; y

ii. un recubrimiento sobre la superficie del material inorgánico formado por partículas, en donde el recubrimiento comprende:

un primer compuesto que incluye un grupo propanoico o un grupo etilénico terminal con uno o dos grupos carbonilo adyacentes.

De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un artículo manufacturado formado a partir de la composición polimérica del primer aspecto de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 representa la distribución de tamaño de partícula de los carbonatos de calcio molidos en húmedo y molidos en seco utilizados en el Ejemplo 1.

La Figura 2 es un gráfico que resume diversas propiedades de tracción de los materiales compuestos que comprenden el carbonato recubierto molido en húmedo de la Figura 1, como los preparados en el Ejemplo 1.

La Figura 3 es un gráfico que resume diversas propiedades de tracción de los materiales poliméricos compuestos que comprenden el carbonato recubierto molido en seco de la Figura 1, como los preparados en el Ejemplo 1.

La Figura 4 es un gráfico que resume diversas propiedades de impacto Charpy sin muesca de materiales poliméricos compuestos que comprenden el carbonato recubierto molido en húmedo de la Figura 1, como los preparados en el Ejemplo 1.

La Figura 5 es un gráfico que resume diversas propiedades de impacto Charpy sin muesca de materiales poliméricos compuestos que comprenden el carbonato recubierto molido en seco de la Figura 1, como los preparados en el Ejemplo 1.

La Figura 6 es un gráfico que resume el límite elástico de flexión de piezas de prueba moldeadas por inyección preparadas de acuerdo con el Ejemplo 2.

La Figura 7 es un gráfico que resume el módulo de flexión de piezas de prueba moldeadas por inyección preparadas de acuerdo con el Ejemplo 2.

La Figura 8 es un gráfico que resume la energía pico Charpy con muesca de piezas de prueba moldeadas por inyección preparadas de acuerdo con el Ejemplo 2.

Descripción detallada

Procesos

En ciertas formas de realización, el polímero es un polímero reciclado, que puede ser obtenido mediante reciclaje de residuos poliméricos, tales como un polímero residual después de haber sido desechado por el consumidor.

El reciclaje se refiere al procesamiento de materiales para volver ha ser usados de acuerdo a su propósito original o para otro propósito.

Por lo tanto, se describe aquí un proceso para reciclar material residual polimérico después de haber sido desechado por el consumidor que comprende:

proporcionar al menos un polímero residual después de haber sido desechado por el consumidor; limpiar el polímero residual después de haber sido desechado por el consumidor; proporcionar un material de relleno funcional que comprende

i. un material inorgánico formado por partículas; y

ii. un recubrimiento que comprende un primer compuesto que incluye un grupo propanoico o un grupo etllénico terminal con uno o dos grupos carbonilo adyacentes; y

combinar el polímero residual después de haber sido desechado por el consumidor y el material de relleno funcional para formar un polímero reciclado.

El polímero residual después de haber sido desechado por el consumidor es típicamente triturado, convertido en escamas, astillado o granulado antes de la etapa de limpieza. Los procesos y aparatos para la trituración, formación de escamas, astillado o granulado de los residuos poliméricos son bien conocidos en la técnica, como será fácilmente evidente para alguien normalmente capacitado en la técnica.

La etapa de limpieza puede comprender el lavado, con o sin técnicas de separación por flotación, de los residuos poliméricos para remover la suciedad arraigada y otras impurezas volátiles y sólidas. Típicamente, se lavan los residuos poliméricos en un tanque de lavado en presencia de agua y otros aditivos de limpieza, tales como tensoactivos, detergentes y similares. El material residual polimérico puede ser agitado mecánicamente para facilitar la remoción de las impurezas. Adicionalmente, los residuos poliméricos pueden ser sometidos a abrasión durante la

etapa de lavado, por ejemplo, con un cepillo y similares. Una ventaja de la limpieza en húmedo es que puede combinar separación por densidad y la limpieza de las corrientes de residuos poliméricos mixtos que comprenden polietileno (PE), polipropileno (PP) y otras fracciones poliméricas para producir una fracción separada con una densidad aproximadamente menor a 1 g/cm3, que contendría principalmente (por ejemplo, más del 90% en peso) PE y PP.

La limpieza puede comprender limpieza en seco del polímero residual para remover las impurezas volátiles y sólidas del polímero residual. Una planta de limpieza en seco adecuada... [Seguir leyendo]

1. Una composición polimérica que comprende polímero y al menos 3% en peso de un relleno funcional, en donde el polímero comprende de 90 a 100% en peso de una mezcla de polietileno y polipropileno, y en donde el relleno funcional comprende (i) un material inorgánico formado por partículas y (ii) un recubrimiento que comprende un primer compuesto que incluye un grupo propanoico o un grupo etilénico terminal con uno o dos grupos carbonilo adyacentes.

2. Una composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material inorgánico formado por partículas tiene un dso inferior a 10 pm, por ejemplo, de 0,5 pm a 10 pm, o de 0,5 pm a 2 pm.

3. Una composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la composición polimérica comprende más del 90% en peso de una mezcla de polietileno y polipropileno.

4. Una composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en donde el polímero es una mezcla de 75% de polietileno y 25% de polipropileno.

5. Una composición polimérica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la composición polimérica es una composición polimérica reciclada y el polímero se deriva de polímero residual, por ejemplo, residuos poliméricos después de haber sido desechado por el consumidor.

6. Una composición polimérica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el material de relleno funcional está presente en una cantidad que varía de 5% a 50% en peso del polímero.

7. Una composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el material de relleno funcional está presente en una cantidad que varía de 5% a 30% en peso del polímero.

8. Una composición polimérica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el material inorgánico formado por partículas tiene un d5o de 0,5 a 1,5 pm, por ejemplo, un d5o de 0,5 a 1,0 pm, opcionalmente en donde el material inorgánico formado por partículas es carbonato de calcio molido, y opcionalmente, en donde el primer compuesto está presente en el material de relleno funcional en una cantidad de 0,6% a 1,2% en peso.

9. Una composición polimérica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el primer compuesto tiene una fórmula (1):

A-(X-Y-CO)m(0-B-CO)nOH (1)

donde

A es una fracción que contiene un enlace etilénico terminal con uno o dos grupos carbonilo adyacentes;

X es O y m es 1 a4oXesNymes1;

Y es alquileno C-ms o alquenilo C2.-\a,

B es alquileno C2-6; n es 0 a 5;

con la condición de que cuando A contenga dos grupos carbonilo adyacentes al grupo etilénico, X es N.

10. Una composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el primer compuesto comprende ácido (3-acriloiloxipropanoico o un ácido acrílico oligomérico de la fórmula (2):

CH2=CH-COO[CH2-CH2-COO]nH (2)

en la que n representa un número de 1 a 6.

11. Una composición polimérica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el revestimiento comprende además un aditivo que contiene peróxido, por ejemplo, peróxido de di-cumilo o 1,1 -Di(terc-butilperoxi)-

3,3,5-trimetilciclohexano.

12. Una composición polimérica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el material inorgánico en forma de partículas se selecciona de entre un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tal como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla candita hidratada tal como caolín, haloisita o arcilla de bola, una arcilla candita anhidra (calcinada) tal como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, perlita o tierra de diatomeas, o hidróxido de magnesio, o aluminio trihidratado, o combinaciones de los mismos.

13. Un artículo de fabricación formado a partir de una composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -12.

14. Un artículo de fabricación de acuerdo con la reivindicación 13, en donde artículo es un componente moldeado o extrudido por inyección, tal como, por ejemplo, tuberías y cañerías industriales, comerciales y residenciales, incluyendo tuberías de agua y alcantarillado subterráneas, tuberías de aguas subterráneas superficiales, tuberías para protección de cables, tuberías para instalación de cañerías, y canalones para edificios, por ejemplo, edificios

comerciales o residenciales.

15. Un artículo de fabricación de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en donde el artículo es una tubería o cañería.