BE1025398B1

BE1025398B1 - Zeoliethoudend additief geschikt voor polymeervormgeving

Info

Publication number: BE1025398B1
Application number: BE2018/5436A
Authority: BE
Inventors: Assia Ouchchen
Original assignee: Plastic Science By Design Besloten Vennootschap Met Beperkte Aansprakelijkheid
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-02-06
Also published as: WO2019130216A1; EP3732012B1; US20200332097A1; BE1025432B1; EP3732012A1; US11390730B2

Abstract

In een eerste aspect betreft de huidige uitvinding een procesverbeteringsadditief geschikt voor polymeervormgeving, waarbij dit procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, een bindende component en één of meerdere fluoropolymeren omvat en waarbij dit procesverbeteringsadditief verder één of meerdere zeolieten omvat. In een tweede aspect betreft de huidige uitvinding een werkwijze voor de vormgeving van een polymeer waarbij een procesverbeteringsadditief wordt toegevoegd aan het polymeer voorafgaand aan het vormgeven en waarbij dit procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, een bindende component, één of meerdere fluoropolymeren en één of meerdere zeolieten omvat.

Description

ZEOLIETHOUDEND ADDITIEF GESCHIKT VOOR POLYMEERVORMGEVING

TECHNISCH DOMEIN

De uitvinding heeft betrekking op een procesverbeteringsadditief geschikt voor toepassing in polymeervormgeving. Zij bevindt zich in het technisch deelgebied van de polymeerchemie, meerbepaald polymeervormgevingsprocessen en de optimalisatie hiervan.

STAND DER TECHNIEK

Accumulatie van polymeermateriaal rond de extrusiekop, ofwel die build-up, tijdens het extruderen, resulteert vaak in inconsistente of slechte prestaties van de gevormde polymeerfilm. Deze accumulatie van polymeermateriaal geeft ook aanleiding tot afbraak van het polymeer en afzetting van vulstoffen als gevolg van een verlengde verhitting rond de extrusiematrijs. Deze degradatieproducten kunnen tijdens het extruderen loskomen van de extrusiematrijs en geven aanleiding tot zwarte vlekken of gaten in het gevormde polymeerproduct, ook black holes of black spots genoemd. Deze defecten in het polymeerproduct kunnen zorgen voor ondermaatse prestaties en zijn vaak onesthetisch.

Accumulatie van polymeermateriaal rond de extrusiematrijs betreft voornamelijk de ophoping van polymeren met laag moleculair gewicht of gels, welke ontstaan tijdens de extrusie als gevolg van polymeerdegradatie door blootstelling aan hoge temperaturen en blootstelling aan wrijving. Het toevoegen van antioxidanten, kan deze accumulatie ten gevolge van hitte en wrijving vaak reduceren. Zo beschrijft US 6,156,421 de toevoeging van een sterisch gehinderd fenol om polymeeraccumulatie rond de extrusiematrijs te verminderen.

US 4,740,341 beschrijft de toevoeging van een fluoropolymeer, zoals polyvinylideenfluoride, teneinde de extrusie van linear low density polyethylene (LLDPE) te verbeteren. Het fluoropolymeer gedraagt zich als een smeermiddel en vormt een coating omheen de extrusiematrijs, waardoor het te extruderen polymeer aan minder wrijving wordt blootgesteld en die build-up bijgevolg aanzienlijk afneemt. Gelijkaardig beschrijft US 6,642,310 de optimalisatie van het extrusieproces van polyethyleen door toevoeging van een fluoropolymeer met een gemiddelde deeltjesgrootte groter dan 2 μm.

2018/5436

BE2018/5436 Hoewel de toevoeging van antioxidanten en fluoropolymeren de die build-up aanzienlijk verminderen door de degradatie van polyethyleen en de vorming van polymeren met laag moleculair gewicht en gelvorming te reduceren, is de vorming van black spots en black holes niet volledig uitgesloten. Vooral bij multimodale polyethyleenextrusie is die build-up een vaak voorkomend probleem.

Het gebruik van zinkstearaat en calciumstearaat ter reductie van die build-up is gekend van US 2005/011622, alsook zijn commerciële samenstellingen beschikbaar die gebruik maken van fluoropolymeren en zinkstearaat ter verbetering van polymeerextrusie. Het zinkstearaat doet dienst als zuurvanger en kan, in combinatie met de toepassing van fluoropolymeren en / of antioxidanten, die buildup efficiënt tegengaan. Zoals besproken in Die lip build-up in the filled low density polyethylene wire and cable extrusion, C.D. Lee, Equistar Chemicals, LP, gepubliceerd door LyondellBasell Industries, is de dosering van stearaten ter beperking van die build-up echter moeilijk te bepalen. De concentratie aan stearaten waarbij die build-up minimaal is, is immers in een erg nauwe range gelegen. Bij een te hoge of te lage dosis van stearaat wordt die build-up niet verminderd, maar potentieel bevorderd. Dit is uiteraard een ongewenst effect en een grote onzekerheidsfactor.

Concluderend zijn nieuwe methodes en/of additieven nodig voor de reductie van die build-up teneinde dit probleem, waar de polymeerindustrie op heden nog steeds mee kampt, op te lossen. De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor het bovenvermelde probleem door het verschaffen van een nieuwe additiefsamenstelling welke die build-up vermindert en eenvoudig te doseren is.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Tot bovenstaand doel verschaft de huidige uitvinding in een eerste aspect een procesverbeteringsadditief geschikt voor polymeervormgeving volgens conclusie 1, waarbij dit procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, één of meerdere fluoropolymeren en één of meerdere zeolieten omvat. Zeolieten doen dienst als zuurvanger en hebben als voordeel t.o.v. courant gebruikte zuurvangers zoals zinkstearaat dat ze eenvoudig te doseren zijn zonder hierbij een verhoogd risico op die build-up te introduceren.

2018/5436

BE2018/5436

Voorkeursvormen van dit procesverbeteringsadditief worden gegeven in conclusies tot 14.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere zeolieten in een totale concentratie die tussen 0,25 en 1,25 m% begrepen is. Bij voorkeur ligt de concentratie tussen 0,25 en 1,25 m%, nog meer bij voorkeur tussen 0,25 en 1,00 m%. Er wordt vastgesteld dat een procesverbeteringsadditief met maximaal 1,00 m% aan zeolieten een maximale zuurvangende capaciteit heeft.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere fluoropolymeren met een totale concentratie die tussen 1,00 en 4,00 m% begrepen is, meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,50 m%, nog meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,00 m%. De aanwezigheid van fluoropolymeren in het procesverbeteringsadditief zorgt voor een dynamische, reologische coating welke het extrudaat tijdens extrusie beschermt. In een meest geprefereerde vorm, is de maximale concentratie aan fluoropolymeren 2,95 m%. Gebruik van fluoropolymeren in deze concentratieranges impliceert goede smerende eigenschappen ten aanzien van de extrusiekop en/of extrusieschroef.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere antioxidanten met een totale concentratie die tussen 0,50 en 3,00 m% begrepen is, bij voorkeur tussen 0,50 en 2,00 m%, nog meer bij voorkeur tussen 0,50 en 1,70 m%. De antioxidanten aanwezig in het procesverbeteringsadditief gaan de afbraak van het polymeer tot verbindingen met laag moleculair gewicht tegen.

Een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de zeolieten in een verhouding die begrepen is tussen 1:4 en 1:2 ten opzichte van de fluoropolymeren. De synergetische werking tussen de verschillende additiefcomponenten was het grootste wanneer deze specifieke ratio werd gehanteerd. Als gevolg hiervan was er minder additief nodig om het beoogde gunstige effect te bewerkstelligen.

Een tweede aspect van de huidige uitvinding betreft een werkwijze voor de vormgeving van polymeren volgens conclusie 15, waarbij een procesverbeteringsadditief wordt toegevoegd aan het polymeer voorafgaand aan het vormgeven en waarbij dit procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, een

2018/5436

BE2018/5436 bindende component, één of meerdere fluoropolymeren en één of meerdere zeolieten omvat.

Voorkeursvormen van deze werkwijze worden gegeven in conclusies 16 tot 19.

Volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt het procesverbeteringsadditief verdund in het vorm te geven polymeer in een ratio die tussen 1:10 en 1:150 begrepen is, bij voorkeur tussen 1:75 en 1:150. Verdunning van het procesverbeteringsadditief volgens deze ratio impliceert een efficiënte reductie van die build-up.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de vormgevingstechniek van het polymeer gekozen uit de groep van extrusie, extrusieblaasvormen, filmblaasextrusie, spuitgieten, drukvormen en thermovormen.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd.

Een, de en het refereren in dit document aan zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, een segment betekent een of meer dan een segment.

Wanneer ongeveer of rond in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term ongeveer of rond gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

2018/5436

BE2018/5436 De termen omvatten, omvattende, bestaan uit, bestaande uit, voorzien van, bevatten, bevattende, inhouden, inhoudende zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

Een polymeer is een chemische verbinding met een moleculaire structuur die bestaat uit een sequentie van aan elkaar gekoppelde, identieke of soortelijke delen. Polymeren kunnen worden onderverdeeld naargelang hun eigenschappen in de categorieën thermoplast, thermoharder en elastomeer, welke respectievelijk smeltbaar zijn, niet of moeilijk smeltbaar zijn en elastische eigenschappen bezitten. De fysieke vorm van een polymeer wordt bepaald tijdens de polymeervormgeving en kan processen als extrusie, extrusieblaasvormen, filmblaasextrusie, spuitgieten, drukvormen en thermovormen omvatten.

Extrusie is een vormingstechniek waarbij een vervormbaar materiaal, in deze context een polymeer, door een extrusiemondstuk wordt geperst. De machine die dit mogelijk maakt, wordt de extruder genoemd. In de matrijs zitten specifiek vormgegeven gaten die het uiteindelijke materiaal zijn vorm geeft. Extrusie kan zowel continu als discontinu verlopen, bovendien bestaan er verschillende variaties, waaronder koud en warme extrusie.

Blaasvormen is een vormingstechniek voor de productie van polymeren met een holle vorm en kan al dan niet rechtstreeks gekoppeld zijn aan een extrusieproces, namelijk extrusieblaasvormen. Met behulp van een gas, bijvoorbeeld perslucht, wordt het weke thermoplastmateriaal opgeblazen zodat deze tegen een mal wordt gedrukt. Na afkoeling behoudt de thermoplast zijn uiteindelijke vorm.

De term filmblaasvormen of filmblaasextrusie verwijst naar een vormingstechniek voor de productie van polymeerfilms en is rechtstreeks gekoppeld aan een extrusieproces. Bij filmblaasvormen wordt een holle buis geëxtrudeerd welke vervolgens wordt opgeblazen tot een bubble met een diameter die verschillende malen groter is. Deze bubble wordt tijdens en/of na het opblazen

2018/5436

BE2018/5436 gekoeld. De gekoelde film wordt vervolgens door een set knijprollen geleid waardoor de bubble uiteenvalt in twee vlakke folies.

Spuitgieten is een vormingstechniek voor de productie van polymeren met een laag smeltpunt en kan al dan niet rechtstreeks gekoppeld zijn aan een extrusieproces. De kunststof wordt onder hoge druk ingespoten in een matrijs waarvan de holte de vorm van het gewenste product heeft. Na afkoeling behoudt de thermoplast zijn uiteindelijke vorm.

Drukvormen is een vormingstechniek waarbij het te vormen materiaal in een open matrijs wordt aangebracht, waarna de matrijs onder hoge druk wordt gesloten.

Thermovormen is een vormingstechniek waarbij voornamelijk plaatmaterialen worden vormgegeven door deze op te warmen en vervolgens in te klemmen in een specifieke matrijsvorm.

De Melt Flow Index (MFI) is een maat voor het vloeigedrag van een polymeermateriaal. Hoe langer de moleculaire keten, hoe hoger de viscositeit van het polymeer en hoe hoger de MFI. De MFI wordt bepaald door een bepaalde hoeveelheid polymeer bij constante temperatuur en constante druk door een buis met vastgestelde lengte en diameter te laten stromen. De tijd wordt hierbij opgemeten, waarbij de MFI wordt uitgedrukt in massa per tijdseenheid doorstroming.

Onder masterbatch wordt een vast of vloeibaar additief verstaan dat gebruikt wordt bij de productie van polymeren om het eindproduct van specifieke eigenschappen te voorzien. Zo kan een masterbatch gebruikt worden om het polymeer een specifieke kleur te geven, of om bijvoorbeeld een vuurvertragende of antimicrobiële werking in te bouwen.

Die build-up is de accumulatie van polymeermateriaal en / of afbraakproducten hiervan tegen de matrijswand of andere onderdelen van de extruder. Dergelijke afzetting kan ontstaan omwille van een fout gekozen temperatuur, een te groot verschil in MFI tussen het polymeer en de masterbatch, een slechte mengbaarheid of de aanwezigheid van schadelijke componenten in het polymeermengsel etc. Die build-up geeft vaak aanleiding tot de visueel waar te nemen black spots en black

2018/5436

BE2018/5436 holes. Deze defecten zijn niet alleen onesthetisch maar kunnen tevens de performantie en / of sterkte van het polymeer negatief beïnvloeden.

Een procesverbeteringsadditief is een component die wordt toegevoegd aan een proces om de algemene werking ervan te verbeteren of om hiermee gerelateerde problemen te minimaliseren of op te lossen. Een procesverbeteringsadditief wordt doorgaans in erg lage concentraties toegevoegd, teneinde de eigenschappen van het eindproduct niet te beïnvloeden.

Onder de bindende component wordt een component verstaan die aan een samenstelling wordt toegevoegd om de verschillende onderdelen hiervan beter te kunnen vermengen. De bindende component zorgt in de context van het procesverbeteringsadditief tevens voor een vlotte vermenging van het procesverbeteringsadditief en het polymeerproduct.

Een fluoropolymeer is een polymeer waarvan de moleculaire structuur een of meerdere fluoratomen omvat. Deze polymeren zijn gangbaar erg goed bestand tegen oplosmiddelen, zuren en basen en beschikken over een zeer lage wrijvingsweerstand ten gevolge van hun fluorinhoud. Dit maakt fluoropolymeren uitermate geschikt als wrijvingsverlagend bestanddeel.

Een antioxidant is een component die in staat is om vrije radicalen te neutraliseren. Industrieel worden ze vaak toegepast als stabilisatoren teneinde oxidatie tegen te gaan. In de polymeerchemie worden antioxidanten gebruikt om de oxidatieve degradatie van polymeren tegen te gaan, zodat sterkte en flexibiliteit van het eindproduct gewaarborgd blijft.

Zeolieten zijn mineralen behorende tot de tectosilicaten en zijn opgebouwd uit silicium-, aluminium- en zuurstofatomen. Zeolieten hebben doorgaans een erg poreuze structuur en kunnen worden gebruikt als o.a. moleculaire zeven, ionenwisselaars of als katalysator. Zeolieten zijn tevens erg geschikt als zuurvanger.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een procesverbeteringsadditief geschikt voor polymeervormgeving, waarbij dit procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, één of meerdere fluoropolymeren en één of meerdere zeolieten omvat. Gebruik van het procesverbeteringsadditief tijdens de polymeervormgeving

2018/5436

BE2018/5436 verlaagt het risico op black spots, black holes en de vorming van gels aanzienlijk, wat een rechtstreeks effect is van de specifieke samenstelling van dit additief. De fluoropolymeren aanwezig in het additief vormen een dynamische, reologische coating omheen de extrusieschroef en/of -kop, de mantel en het extrusiemondstuk, die smerende eigenschappen heeft, waardoor accumulatie van afbraakproducten van het polymeer ten gevolge van hitte en wrijving wordt gereduceerd. Zeolieten treden op als zuurvanger, wat de reactiviteit en degradatie van het polymeer helpt verminderen. In tegenstelling tot het vaak gebruikte zinkstearaat, hebben deze zeolieten als voordeel dat ze eenvoudig te doseren zijn en dat ze steeds als effect hebben die build-up te verminderen tijdens het vormgeven. Zinkstearaat echter kan bij een beperkte onder- of overdosis net die build-up versterken, wat een ongewenste bijwerking is. Polymeervormgeving waarbij de combinatie van één of meerdere zeolieten, één of meerdere antioxidanten en één of meerdere zeolieten werden toegevoegd aan het vorm te geven polymeer levert een eindproduct van hogere kwaliteit op met duidelijk minder zichtbare en onzichtbare defecten dan wanneer een andere masterbatch of additiefsamenstelling wordt gebruikt. Een bijkomend voordeel van het dit procesverbeteringsadditief bestaat eruit dat de schroefsnelheid tijdens extrusie kan verhoogd worden zonder bijkomend risico op het ontstaan van die build-up, black spots en/of black holes. Een hogere toegelaten schroefsnelheid impliceert tevens een verhoogde productiesnelheid. Bovendien leidt het gebruik van dit procesverbeteringsadditief tot een verlaagde smeltdruk, een verlaagde extrusietemperatuur en een verlaagde gelvorming, wat uiteindelijk aanleiding geeft tot een geëxtrudeerd product van hogere kwaliteit.

Volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere zeolieten die dienst doen als zuurvanger en gekozen worden uit de groep van analciem, clinoptilotiet, chabaziet, laumontiet, mazziet, heulandiet, stilbiet, natroliet, mordeniet, gottardiet en brewsteriet. In gekende procesadditieven ter verbetering van de polymeervormgeving wordt als zuurvanger vaak gebruik gemaakt van calcium- of zinkstearaat. Het nadeel van deze verbinding is echter dat zij slechts een optimale werking heeft in een zeer nauwe range, waardoor een kleine onder- of overdosis het risico op de vorming van black spots en black holes net vergroot. Zeolieten hebben eveneens zuurvangende eigenschappen, maar blijven optimaal werkzaam in een brede concentratierange. Dit maakt dosering eenvoudig en zorgt voor een ondubbelzinnige verlaging van het risico op black spots en black holes tijdens het polymeervormgevingsproces.

2018/5436

BE2018/5436 Bij voorkeur omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere zeolieten in een totale concentratie die tussen 0,25 en 1,25 m% begrepen is. Bij voorkeur ligt de concentratie tussen 0,25 en 1,25 m%, nog meer bij voorkeur tussen 0,25 en 1,00 m%. Er wordt vastgesteld dat een procesverbeteringsadditief met maximaal 1,00 m% aan zeolieten een maximale zuurvangende capaciteit heeft, zonder hierbij het vormgevingsproces negatief te beïnvloeden.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere fluoropolymeren met een totale concentratie die tussen 1,00 en 4,00 m% begrepen is, meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,50 m%, nog meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,00 m%. In een meest geprefereerde vorm, is de maximale concentratie aan fluoropolymeren 2,95 m%. Gebruik van fluoropolymeren in deze concentratieranges impliceert goede smerende eigenschappen ten aanzien van de extrusieschroef en/of -kop, de mantel en het extrusiemondstuk, waardoor accumulatie van eventuele afbraakproducten tijdens de polymeervormgeving geminimaliseerd wordt, zonder hierbij dit vormgevingsproces negatief te beïnvloeden. Bovendien is de noodzaak aan onderhoud van de extrusieschroef, de mantel, het extrusiemondstuk en andere onderdelen bij gebruik van het procesverbeteringsadditief minimaal tot afwezig. Hierdoor kan het productieproces bij gebruik van het procesverbeteringsadditief langer continu worden verdergezet zonder het proces te hoeven onderbreken omwille van onderhoud of oplossing van voorkomende problemen. Aangezien bij een procesonderbreking, en in het bijzonder bij het heropstarten van het productieproces, een aanzienlijke hoeveelheid afvalmateriaal wordt gecreëerd, impliceert een kleiner aantal onderbrekingen ook een kleinere hoeveelheid afval. Daar de productie bij een lagere temperatuur en bij een verlaagde smeltdruk plaatsvindt, is het afval dat geproduceerd wordt van danige kwaliteit dat dit afval kan hergebruikt worden als bronmateriaal. Hierdoor wordt de hoeveelheid afval in zijn totaliteit drastisch gereduceerd bij gebruik van het procesverbeteringsadditief.

In het bijzonder zullen de fluoropolymeren gekozen worden uit de groep van polyvinylfluoride (PVF), polyethyleentetrafluorethyleen (ETFE), polyvinylideenfluoride (PVDF) en tetrafluorethyleenpropyleen (FEPM), bij voorkeur uit de groep van PVF en ETFE. Deze fluoropolymeren vertonen sterk smerende eigenschappen en verminderen als rechtstreeks gevolg hiervan de accumulatie van polymeer en afbraakproducten daarvan rond de wanden van de matrijs en de extrusieschroef. Dit maakt onderhoud bij gebruik van dit procesverbeteringsadditief overbodig, waardoor het productieproces een langere continue looptijd heeft en er

2018/5436

BE2018/5436 minder afval geproduceerd wordt als gevolg van het stopzetten en heropstarten van de productie.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat het procesverbeteringsadditief één of meerdere antioxidanten met een totale concentratie die tussen 0,50 en 3,00 m% begrepen is, bij voorkeur tussen 0,50 en 2,00 m%, nog meer bij voorkeur tussen 0,50 en 1,70 m%. De antioxidanten aanwezig in het procesverbeteringsadditief gaan de afbraak van het polymeer tot verbindingen met laag moleculair gewicht tegen. Bij aanwezigheid van antioxidanten met een concentratie die tussen 0,50 en 3,00 m% begrepen is, worden radicalen geneutraliseerd en wordt de reactiviteit van het procesmengsel voldoende verlaagd zodat de vorming van black spots in het eindproduct geminimaliseerd wordt. De antioxidanten hebben binnen deze concentratierange overigens geen negatieve invloed op het vormgevingsproces. De antioxidanten omvatten 20 m% octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyfenyl)propionaat en 80 m% tris-(2,4-di-tert-butylfenyl)-fosfiet, welke samenstelling commercieel beschikbaar is in poedervorm als o.a. Irganox B900 (BASF). Deze specifieke samenstelling heeft reeds bewezen een goede antioxidantsamenstelling te zijn voor gebruik bij polymeerextrusie. Het voordeel van deze samenstelling is dat ze compatibel is met een breed spectrum aan polymeren, nl. polyethyleen, ethyleen vinylacetaat copolymeren, polycarbonaten, polyesters, styreen homo- en Copolymeren, Polyurethanen en andere elastomeren. De antioxidantsamenstelling voorziet in een degelijke thermostabiliteit en gaat de degradatie van het polymeer tegen tijdens het vormgeven. De verschillende componenten aanwezig in huidig procesverbeteringsadditief vertonen een synergetische werking met deze antioxidantsamenstelling, wat het risico op de vorming van black spots, black holes en gelvorming aanzienlijk verkleint.

Een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de zeolieten in een verhouding die begrepen is tussen 1:4 en 1:2 ten opzichte van de fluoropolymeren. De synergetische werking tussen de verschillende additiefcomponenten was het grootste wanneer deze specifieke ratio werd gehanteerd. Als gevolg hiervan was er minder additief nodig om het beoogde gunstige effect te bewerkstelligen. Bij voorkeur is deze ratio begrepen tussen 3:10 en 4:10.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat het procesverbeteringsadditief een bindende component, namelijk ethyleenoxide, en wordt het dragerpolymeer gekozen uit de groep van polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polycarbonaten, polyesters, Polyurethanen (PU), polyvinylchloride (PVC), styrenen (polystyreen, acrylonitril2018/5436

BE2018/5436 butadieen-styreen (ABS) en styreen-acrylonitril (SAN)) andere elastomeren. Het gebruik van ethyleenoxide als bindende component garandeert een goede, onderlinge menging tussen de verschillende componenten van het procesverbeteringsadditief enerzijds en een goede inmenging van het additief in het vorm te geven materiaal anderzijds. Een homogene verdeling van het additief in het polymeermateriaal is essentieel om een eindproduct te verkrijgen met een homogene kwaliteit en functionaliteit.

Een verdere of andere uitvoeringsvorm van het procesverbeteringsadditief omvat natriumcarbonaat in een concentratie die tussen 0,50 en 5,00 m% in het procesverbeteringsadditief begrepen is. Natriumcarbonaat heeft een bijkomend reinigend effect op de extrusieschroef en -kop, de mantel en het extrusiemondstuk waardoor de extrusie verder wordt geoptimaliseerd. Bij voorkeur is natriumcarbonaat aanwezig in een concentratie die tussen 1,00 en 3,00 m% begrepen is, nog meer bij voorkeur is deze concentratie tussen 1,50 en 2,50 m% begrepen. Meest bij voorkeur is natriumcarbonaat aanwezig in een concentratie van 2,00 m% op het totale procesverbeteringsadditief.

In een voorkeursvorm behelst onderhavige uitvinding een procesverbeteringsadditief omvattende:

een totale concentratie tussen 0,25 en 1,50 m%, meer bij voorkeur tussen

0,25 en 1,25 m%, nog meer bij voorkeur tussen 0,25 en 1,00 m% aan één of meerdere zeolieten;

een totale concentratie tussen 1,00 en 4,00 m%, meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,50 m%, nog meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,00 m% aan één of meerdere fluoropolymeren;

een totale concentratie tussen 0,50 en 3,00 m%, meer bij voorkeur tussen 0,50 en 2,00 m%, nog meer bij voorkeur tussen 0,50 en 1,70 m% aan één of meerdere antioxidanten;

ethyleenoxide als bindende component en een dragerpolymeer;

een concentratie tussen 0,50 en 5,00 m%, meer bij voorkeur tussen 1,00 en 3,00 m%, nog meer bij voorkeur tussen 1,50 en 2,50 m% aan natriumcarbonaat.

Een tweede aspect van de huidige uitvinding betreft een werkwijze voor de vormgeving van polymeren, waarbij een procesverbeteringsadditief wordt toegevoegd aan het polymeer voorafgaand aan het vormgeven en waarbij dit

2018/5436

BE2018/5436 procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, een bindende component, één of meerdere fluoropolymeren en één of meerdere zeolieten omvat.

Volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt het procesverbeteringsadditief verdund in het vorm te geven polymeer in een ratio die tussen 1:10 en 1:150 begrepen is, bij voorkeur tussen 1:75 en 1:150. Verdunning van het procesverbeteringsadditief volgens deze ratio impliceert een efficiënte reductie van die build-up en de daarbij horende vorming van black spots en black holes. Een verdunning gelegen tussen deze ratio's heeft bovendien als voordeel dat het additief zuinig wordt toegediend, wat de logistiek hieromtrent vereenvoudigt. Gebruik van het procesverbeteringsadditief heeft als bijkomend voordeel dat de concentratie van een kleurmasterbatch kan gereduceerd worden tot 50 %. Het procesverbeteringsadditief zorgt ervoor dat pigmenten beter gedispergeerd worden tijdens het plastifieerproces. Dit impliceert een efficiëntere en zuinigere kleuring. Bovendien kan een snellere kleurovergang en een bescherming van het extrudaat tijdens extrusie bewerkstelligd worden bij gebruik van dit procesverbeteringsadditief indien de concentratie wordt verhoogd tot maximaal 5 %. Dit laat een snelle en efficiënte overgang toe tussen opeenvolgende kleurmasterbatches. Bij dosering van het procesverbeteringsadditief kan in ideale omstandigheden een kleurovergang gerealiseerd worden die dubbel zo snel plaatsvindt als bij afwezigheid van dit procesverbeteringsadditief. Een snelle kleurovergang impliceert dat slechts weinig afvalmateriaal gecreëerd wordt bij de kleurovergang. Bovendien worden optische eigenschappen van het resulterend polymeer, zoals transparantie, ook verbeterd als gevolg van de toepassing van dit procesverbeteringsadditief.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm wordt het vorm te geven polymeer gekozen uit de groep van polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polycarbonaten, polyesters, Polyurethanen (PU), polyvinylchloride (PVC), styrenen (polystyreen, acrylonitrilbutadieen-styreen (ABS) en styreen-acrylonitril (SAN)) andere elastomeren. Het dragerpolymeer van het procesverbeteringsadditief wordt doorgaans afgestemd op het vorm te geven polymeer in kwestie.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de vormgevingstechniek van het polymeer gekozen uit de groep van extrusie, extrusieblaasvormen, filmblaasextrusie, spuitgieten, drukvormen en thermovormen. Onder extrusie worden onder andere koude en warme extrusie verstaan en dit zowel in continue als discontinue vorm. Blaasextrusie en

2018/5436

BE2018/5436 folieblaasextrusie vallen ook onder deze noemer. Producten die uit deze vormgevingsprocessen voortkomen zijn onder andere containers, flessen en folies. Containers die geproduceerd werden met behulp van dit procesverbeteringsadditief vertoonden een verhoogde top load, wat betekent dat het eindproduct een grotere druk van de bovenzijde kan weerstaan zonder hierbij in te deuken. De top load kon tot met 15 % verhoogd worden. Aangezien voor elk product een specifieke top load wordt opgelegd, kunnen deze producten lichter worden geproduceerd zonder aan sterkte in te boeten.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

2018/5436

BE2018/5436

VOORBEELDEN

De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden, zonder hiertoe overigens te worden beperkt.

VOORBEELD 1: Samenstelling van een clinoptilotiethoudend procesverbeterinqsadditief

Voorbeeld 1 heeft betrekking op een clinoptilotiethoudend procesverbeteringsadditief welke geschikt is voor de toevoeging aan een vormgevingsproces voor polyethyleen.

component	concentratie (m%)
clinoptilotiet	0,50
polyvinylfluoride	0,80
polyethyleentetrafluorethyleen	0,80
Irganox B900	0,80
ethyleenoxide	0,10
polyethyleen	97,00

Toevoeging van dit procesverbeteringsadditief aan een vormgevingsproces voor polyethyleen heeft verschillende voordelen. Door toepassing van dit procesverbeteringsadditief wordt een verhoogde productiesnelheid gerealiseerd als gevolg van een verhoogde schroefsnelheid van de extruder. Concreet kan de schroefsnelheid verhoogd worden met 5 RPM zonder nadelige effect te hebben op de kwaliteit van het gevormde polymeer. Bovendien kan de vormgeving plaatsvinden bij een lagere temperatuur en lagere smeltdruk. Concreet kan de temperatuur met ongeveer 20 °C verlaagd worden ten opzichte van vormgeving zonder toepassing van dit procesverbeteringsadditief. Hierdoor kan een product worden gevormd waarbij black holes en black spots afwezig zijn. De algemene kwaliteit van het polymeer wordt tevens verbeterd als gevolg van een verlaagde gelproductie.

Het gebruik van dit procesverbeteringsadditief heeft als bijkomend voordeel dat de productie langer continue kan worden voorgezet, i.e. er is minder onderhoud nodig en er doen zich minder algemene problemen voor waardoor de productielijn slechts zelden dient stopgezet en heropgestart te worden. Hierdoor wordt er minder afval

2018/5436

BE2018/5436 geproduceerd. Bovendien kan het afvalmateriaal dat tijdens productie wordt gecreëerd efficiënt worden hergebruikt als nieuw bronmateriaal.

Bovenstaande voordelen leveren samen een energiebesparing van ongeveer 4 % op en brengen een aanzienlijke kostenreductie op jaarbasis met zich mee.

VOORBEELD 2: Samenstelling van een analciem- en natroliethoudend procesverbeteringsadditief

Voorbeeld 2 heeft betrekking op een analciem- en natroliethoudend procesverbeteringsadditief welke geschikt is voor de toevoeging aan een vormgevingsproces voor polypropyleen.

component	concentratie (m%)
analciem	0,30
natroliet	0,30
polyvinylfluoride	0,80
polyethyleentetrafluorethyleen	0,50
tetrafluorethyleenpropyleen	0,30
Irganox B900	0,70
ethyleenoxide	0,10
polypropyleen	97,00

Dit analciem- en natroliethoudend procesverbeteringsadditief optimaliseert de vormgeving van polypropyleen aanzienlijk. Zo wordt de smeltdruk en operationele temperatuur tijdens extrusie verlaagd en wordt een productiesnelheid bekomen die tot 50 % hoger ligt dan wanneer dit procesverbeteringsadditief niet wordt toegepast. De kwaliteit van het geëxtrudeerde product is bovendien groter als gevolg van een verbeterde gelvorming. De gelkwaliteit neemt door gebruik van dit procesverbeteringsadditief namelijk tot 30 % af.

Claims

BE2018/5436 CONCLUSIES

1. Een procesverbeteringsadditief geschikt voor polymeervormgeving, waarbij dit procesverbeteringsadditief een dragerpolymeer, een bindende component en één of meerdere fluoropolymeren, met het kenmerk, dat dit procesverbeteringsadditief verder één of meerdere zeolieten omvat.
2. Het procesverbeteringsadditief volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief één of meerdere zeolieten omvat gekozen uit de groep van analciem, clinoptilotiet, chabaziet, laumontiet, mazziet, heulandiet, stilbiet, natroliet, mordeniet, gottardiet en brewsteriet.
3. Het procesverbeteringsadditief volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de zeolieten een concentratie hebben in het procesverbeteringsadditief die begrepen is tussen 0,25 en 1,50 m%.
4. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de zeolieten een concentratie hebben in het procesverbeteringsadditief die begrepen is tussen 0,25 en 1,25 m%.
5. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de fluoropolymeren een concentratie hebben in het procesverbeteringsadditief die begrepen is tussen 1,00 en 4,00 m%.
6. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de fluoropolymeren een concentratie hebben in het procesverbeteringsadditief die begrepen is tussen 1,00 en 3,50 m%.
7. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief één of meerdere antioxidanten omvat, welke een totale concentratie hebben in het procesverbeteringsadditief die begrepen is tussen 0,50 en 3,00 m%.
8. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de antioxidanten een concentratie hebben in het procesverbeteringsadditief die begrepen is tussen 0,50 en 2,00 m%.

2018/5436

BE2018/5436
9. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de zeolieten zich verhouden tot de fluoropolymeren volgens een massaratio die begrepen is tussen 1:4 en 1:2.
10. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-9, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief één of meerdere fluoropolymeren uit de groep van polyvinylfluoride (PVF), polyethyleentetrafluorethyleen (ETFE), polyvinylideenfluoride (PVDF) en tetrafluorethyleen-propyleen (FEPM) omvat.
11. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-10, met het kenmerk dat het procesverbeteringsadditief één of meerder fluoropolymeren uit de groep van PVF en ETFE omvat.
12. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-11, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief de antioxidanten octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyfenyl)-propionaat en tris-(2,4-ditert-butylfenyl)-fosfiet omvat volgens een massaratio 1:4.
13. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-12, met het kenmerk, dat de bindende component ethyleenoxide omvat en het dragerpolymeer gekozen wordt uit de groep van polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polycarbonaten, polyesters, Polyurethanen (PU), polyvinylchloride (PVC), styrenen (polystyreen, acrylonitril-butadieenstyreen (ABS) en styreen-acrylonitril (SAN)) andere elastomeren.
14. Het procesverbeteringsadditief volgens één der voorgaande conclusies 1-13, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief verder natriumcarbonaat omvat in een concentratie welke tussen 0,50 en 5,00 m% in het procesverbeteringsadditief begrepen is.
15. Een werkwijze voor de vormgeving van polymeren, waarbij een procesverbeteringsadditief wordt toegevoegd aan het polymeer voorafgaand aan het vormgeven, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief een additief is volgens één der voorgaande conclusies 1-14.
16. De werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief wordt verdund in het polymeer volgens een

2018/5436

BE2018/5436 verdunningsfactor die tussen 1:10 en 1:150 begrepen is.
17. De werkwijze volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat het procesverbeteringsadditief wordt verdund in het polymeer volgens een

5 verdunningsfactor die tussen 1:75 en 1:150 begrepen is.
18. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 15-17, waarbij het polymeer gekozen wordt uit de groep van polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polycarbonaten, polyesters, Polyurethanen (PU), polyvinylchloride

10 (PVC), styrenen (polystyreen, acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) en styreen-acrylonitril (SAN)) andere elastomeren.
19. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 15-18, waarbij de vormgeving van het polymeer een of meerdere technieken uit de groep van

15 extrusie, extrusieblaasvormen, filmblaasextrusie, spuitgieten, drukvormen en thermovormen omvat.