BR112017028306B1

BR112017028306B1 - Método par a a purificação de polietileno contaminado

Info

Publication number: BR112017028306B1
Application number: BR112017028306-9A
Authority: BR
Inventors: John Moncrief Layman; Maggie Gunnerson; Hans Schonemann; Kara Williams
Original assignee: The Procter & Gamble Company
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2022-05-24
Also published as: EP3317338A1; EP3317338B1; JP2018518587A; WO2017003804A1; JP6549303B2; US20170002115A1; PL3317336T3; CN107709427B; BR112017028306B8; RU2687943C1; RU2691330C1; CN107810227B; JP6549260B2; ES2965745T3; EP3317336A1; CA2987425C; CA2987425A1; CN107709427A; BR112017028306A2; BR112017028404B1

Abstract

MÉTODO PARA A PURIFICAÇÃO DE POLIETILENO CONTAMINADO. É revelado um método para a purificação de polietileno recuperado, como um polietileno recuperado de um uso pós-consumo ou uso pós-industrial. O método envolve a obtenção do polietileno recuperado e o contato do mesmo, em temperatura e pressão elevadas, com um solvente fluido para produzir um polietileno recuperado extraído. O polietileno recuperado extraído é dissolvido em um solvente a uma temperatura e a uma pressão elevadas para produzir uma solução de polietileno, que é purificada a uma temperatura e a uma pressão elevadas, mediante o contato da solução de polietileno com um meio sólido para produzir uma solução de polietileno mais puro. Um polietileno mais puro, então, é separado da solução de polietileno mais puro.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001]A presente invenção se refere, de modo geral, a um método para a purificação de polímeros contaminados através do uso de um solvente pressurizado e um meio sólido. Mais especificamente, esta invenção se refere a um método para a purificação de polímeros reciclados, como plásticos reciclados pós-consumo e pós- industrial, para produzir um polímero incolor ou transparente, isento de odores e virgem. Ele é particularmente útil para a purificação de polietileno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002]Os polímeros, especialmente plásticos sintéticos, são onipresentes na vida diária, devido aos seus custos de produção relativamente baixos e bom equilíbrio das propriedades do material. Os plásticos sintéticos são usados em uma ampla variedade de aplicações, como embalagem, componentes automotivos, dispositivos médicos, e produtos de consumo. Para atender a alta demanda dessas aplicações, dezenas de bilhões de libras de plásticos sintéticos são produzidas em todo o mundo anualmente. A esmagadora maioria dos plásticos sintéticos são produzidos a partir de fontes fósseis cada vez mais escassas, como o petróleo e o gás natural. Adicionalmente, a fabricação de plásticos sintéticos a partir de fontes fósseis produz CO2 como subproduto.

[0003]O uso constante de plásticos sintéticos tem, consequentemente, resultado em milhões de toneladas de refugos de plástico sendo produzidos a cada ano. Embora a maior parte dos refugos de plástico seja depositada através de programas para lixos sólidos municipais, uma porção significativa dos refugos de plástico é encontrada no meio-ambiente como lixo, que é de má aparência e potencialmente nocivo para os ecossistemas. Os refugos de plástico são frequentemente levados pela água em sistemas fluviais e, finalmente, vão para o mar.

[0004] A reciclagem de plásticos surgiu como uma solução para mitigar os problemas associados com o uso amplamente difundido de plásticos. A recuperação e o reuso de plásticos desvia os resíduos dos aterros e reduz a demanda por plásticos virgens produzidas a partir de recursos fósseis, o que consequentemente reduz as emissões de gases do efeito estufa. Em regiões desenvolvidas, como nos Estados Unidos e na União Europeia, as taxas de reciclagem de plásticos estão aumentando devido à maior consciência dos consumidores, estabelecimentos comerciais, industriais e operações de fabricação. A maior parte dos materiais reciclados, incluindo os plásticos, são misturados em uma única corrente que é coletada e processada em uma instalação de recuperação de material (MRF). Na MRF, os materiais são classificados, lavados e embalados para revenda. Os plásticos podem ser classificados em materiais individuais, como polietileno de alta densidade (HDPE) ou poli(tereftalato de etileno) (PET), ou correntes mistas de outros plásticos comuns, como polipropileno (PP), polietileno de baixa densidade (LDPE), poli(cloreto de vinila) (PVC), poliestireno (PS), policarbonato (PC), e poliamidas (PA). As correntes únicas ou mistas podem ser, então, adicionalmente classificadas e reprocessadas como um pélete que é adequado para reuso no processamento de plásticos, por exemplo, por moldagem por sopro e injeção.

[0005]Embora os plásticos reciclados sejam classificados em correntes predominantemente uniformes e sejam lavados com soluções aquosas e/ou cáusticas, o pélete final reprocessado frequentemente permanece altamente contaminado por impurezas residuais indesejadas, como resíduos de alimentos estragados e resíduos residuais de perfume. Além disso, os péletes de plástico reciclados, exceto aqueles de recipientes de bebida reciclados, têm cor escora devido à mistura de corantes e pigmentos comumente usados para colorir os artigos plásticos. Embora existam algumas aplicações que são insensíveis à cor e à contaminação (por exemplo, recipientes plásticos pretos para tinta e componentes automotivos ocultos), a maior parte das aplicações exige péletes incolores. A necessidade de uma resina reciclada de alta qualidade "virgem" é especialmente importante para aplicações de contato com alimentos e medicamentos, como a embalagem de alimentos. Além de serem contaminadas por impurezas e corantes misturados, muitos produtos de resina reciclada têm, frequentemente, uma composição química heterogênea e podem conter uma quantidade significativa de contaminação polimérica, como contaminação por polipropileno reciclado em polietileno e vice-versa.

[0006]A reciclagem mecânica, também conhecida como reciclagem secundária, é o processo de conversão de refugos de plástico reciclados em uma forma reutilizável de manufatura subsequente. Uma análise mais detalhada da reciclagem mecânica e de outros processos de recuperação de plásticos é descrita em S.M. Al-Salem, P. Lettieri, J. Baeyens, "Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW): A review", Waste Management, Volume 29, Número 10, outubro de 2009, Páginas 2625 a 2643, ISSN 0956-053X. Embora os avanços na tecnologia de reciclagem mecânica tenham melhorado a qualidade dos polímeros reciclados em algum grau, há limitações fundamentais de abordagens de descontaminação mecânica, como o aprisionamento físico de pigmentos em uma matriz polimérica. Dessa forma, mesmo com as melhorias na tecnologia de reciclagem mecânica, a cor escura e os altos níveis de contaminação química nos refugos de plástico reciclado atualmente disponíveis, impede o uso mais amplo de resinas recicladas pela indústria de plásticos.

[0007]Para superar as limitações fundamentais da reciclagem mecânica, muitos métodos foram desenvolvidos para purificar polímeros contaminados por meio de abordagens químicas ou reciclagem química. A maioria destes métodos usa solventes para descontaminar e purificar os polímeros. A utilização de solventes permite a extração de impurezas e a dissolução dos polímeros, o que permite ainda mais tecnologias alternativas de separação.

[0008]Por exemplo, a patente US n° 7.935.736 descreve um método para a reciclagem de poliéster a partir de refugo contendo poliéster com o uso de um solvente para dissolver o poliéster antes da limpeza. A patente 736 também descreve a necessidade de se usar um precipitante para recuperar o poliéster do solvente.

[0009]Em outro exemplo, a patente US n° 6.555.588 descreve um método para produzir uma mistura de polipropileno a partir de uma mistura de plásticos que compreende outros polímeros. A patente '588 descreve a extração de contaminantes a partir de um polímero em uma temperatura abaixo da temperatura de dissolução do polímero no solvente selecionado, como hexano, durante um período de permanência determinado. A patente '588 descreve adicionalmente o aumento da temperatura do solvente (ou um segundo solvente) para dissolver o polímero antes da filtração. A patente '588 também descreve adicionalmente o uso de cisalhamento ou fluxo para precipitar o polipropileno da solução. A blenda de polipropileno descrita na patente '588 continha contaminação por polietileno de até 5,6 % em peso.

[0010]Em outro exemplo, o pedido de patente europeu n° 849.312 (traduzido do alemão para o inglês) descreve um processo para a obtenção de poliolefinas purificadas a partir de uma mistura de plástico contendo poliolefina ou um refugo contendo poliolefina. O pedido de patente '312 descreve a extração de misturas ou de refugos de poliolefina com uma fração de hidrocarbonetos de diesel ou gasolina combustível com um ponto de ebulição acima de 90°C. a temperaturas entre 90°C e o ponto de ebulição do solvente hidrocarboneto. O pedido de patente '312 descreve adicionalmente o contato de uma solução de poliolefina quente com argila de branqueamento e/ou carvão ativado para remover componentes externos da solução. A patente '312 ainda descreve adicionalmente o resfriamento da solução para temperaturas inferiores a 70°C para cristalizar a poliolefina e então remover o solvente de adesão por aquecimento da poliolefina acima do ponto de fusão da poliolefina, ou evaporação do solvente de adesão em vácuo ou passando uma corrente de gás através do precipitado de poliolefina, e/ou extração de solvente com um álcool ou cetona que ferve abaixo do ponto de fusão da poliolefina.

[0011]Em outro exemplo, a patente US n° 5.198.471 descreve um método para separar polímeros de uma mistura sólida fisicamente misturada (por exemplo, resíduos plásticos) contendo uma pluralidade de polímeros com o uso de um solvente em uma primeira temperatura mais baixa para formar uma primeira solução de fase única e um componente sólido remanescente. A patente '471 descreve adicionalmente o aquecimento do solvente para temperaturas mais altas para dissolver polímeros adicionais que não foram solubilizados na primeira temperatura mais baixa. A patente '471 descreve a filtração de componentes poliméricos insolúveis.

[0012]Em outro exemplo, a patente US n° 5.233.021 descreve um método de extração de componentes poliméricos puros a partir de uma estrutura de múltiplos componentes (por exemplo, resíduos de carpete) pela dissolução de cada componente em uma temperatura e uma pressão adequadas em um o fluido supercrítico e/ou variação da temperatura e/ou da pressão para extrair componentes específicos em sequência. Entretanto, de modo similar à patente '471, a patente '021 descreve apenas a filtração dos componentes não dissolvidos.

[0013]Em outro exemplo, a patente US n° 5.739.270 descreve um método e um aparelho para separar continuamente um componente polimérico de um plástico a partir de contaminantes e outros componentes do plástico usando um fluido de trabalho e um cossolvente. O cossolvente dissolve ao menos parcialmente o polímero e o segundo fluido (que está em um estado líquido, crítico, supercrítico) solubiliza os componentes do polímero e precipita uma parte do polímero dissolvido a partir do cossolvente. A patente '270 descreve adicionalmente a etapa de filtrar o cossolvente termoplástico (com ou sem o fluido de trabalho) para remover contaminantes particulados, como partículas de vidro.

[0014]Os métodos baseados em solvente conhecidos para purificar polímeros contaminados, conforme descrito acima, não produzem um polímero "virgem". Nos métodos anteriores, a codissolução e, portanto, a contaminação cruzada de outros polímeros ocorre muitas vezes. Se o adsorvente for usado, uma etapa de centrifugação e/ou filtração é frequentemente empregada para remover o adsorvente usado da solução. Além disso, os processos de isolamento para remover solvente, como aquecimento, evaporação a vácuo, e/ou precipitação com o uso de um produto químico para precipitação, são usados para produzir um polímero isento de solvente residual.

[0015]Consequentemente, ainda existe a necessidade de um método à base de solvente aprimorado para purificar polímeros contaminados que usa um solvente que é pronta e economicamente removido do polímero, é relativamente simples em termos do número de operações unitárias, produz um polímero sem uma quantidade significativa da contaminação cruzada polimérica, produz um polímero que é essencialmente incolor e produz um polímero que é essencialmente inodoro.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016]Um método para a purificação de polietileno recuperado é revelado. O método compreende obter o polietileno recuperado, sendo que o polietileno recuperado é selecionado do grupo que consiste em polímeros pós-uso pelo consumidor, polímeros pós-uso industrial e combinações dos mesmos. O polietileno recuperado é colocado em contato em uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 220°C e a uma pressão de cerca de 1,03 MPa (150 psig) a cerca de 103,42 MPa (15.000 psig) com um primeiro solvente fluido tendo um ponto de ebulição padrão menor que cerca de 70°C para produzir um polietileno recuperado extraído. O polietileno recuperado extraído é dissolvido em um solvente selecionado do grupo que consiste no primeiro solvente fluido, em um segundo solvente fluido e misturas dos mesmos em uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C e uma pressão de cerca de 2,41 MPa (350 psig) a cerca de 137,90 MPa (20.000 psig) para produzir uma solução de polietileno. A solução de polietileno é purificada a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C e em uma pressão de cerca de 2,41 MPa (350 psig) a cerca de 137,90 MPa (20.000 psig) mediante o contato da solução de polietileno com meio sólido para produzir uma solução de polietileno mais puro. Então, um polietileno mais puro é separado da solução de polietileno mais puro. Em uma modalidade, o segundo solvente fluido tem a mesma composição química ou uma composição química diferente do primeiro solvente fluido.

[0017]Em uma modalidade, o polietileno mais puro é separado da solução de polietileno mais puro a uma temperatura de cerca de 0°C a cerca de 220°C e uma pressão de cerca de 0 MPa (0 psig) a 13,79 MPa (2.000 psig).

[0018]Em uma modalidade, o polietileno recuperado é um polietileno derivado de reciclagem pós-consumo. Em uma outra modalidade, o polietileno recuperado é um homopolímero de polietileno ou copolímero primariamente de polipropileno.

[0019]Em uma modalidade, o solvente fluido tem um ponto de ebulição padrão menor que cerca de 0°C e maior que cerca de -45°C e uma mudança de entalpia de vaporização padrão menor que cerca de + 25 kJ/mol. Em outra modalidade, o solvente fluido é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos olefínicos, hidrocarbonetos alifáticos e misturas dos mesmos.

[0020]Em uma modalidade, o hidrocarboneto alifático é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos alifáticos C1-C6 e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, os hidrocarbonetos alifáticos e misturas dos mesmos compreendem principalmente hidrocarbonetos alifáticos C4.

[0021]Em uma modalidade, o solvente fluido consiste essencialmente em gás de petróleo liquefeito C4. Em uma outra modalidade, o solvente fluido é n-butano, isômeros de butano, ou misturas dos mesmos.

[0022]Em uma modalidade, a temperatura nas etapas de extração, dissolução e de purificação é de cerca de 110°C a cerca de 170°C.

[0023]Em uma modalidade, a pressão na etapa de contato é de cerca de 7,58 MPa (1.100 psig) a cerca de 37,92 MPa (5.500 psig). Em uma outra modalidade, a pressão na etapa de contato é inferior a cerca de 7,58 MPa (1.100 psig).

[0024]Em uma modalidade, a pressão na etapa de dissolução é superior a cerca de 31,03 MPa (4.500 psig). Em uma modalidade, a pressão na etapa de dissolução é superior a cerca de 37,92 MPa (5.500 psig).

[0025]Em uma modalidade, o meio sólido é selecionado do grupo que consiste em substâncias inorgânicas, substâncias à base de carbono e misturas das mesmas. Em uma outra modalidade, as substâncias inorgânicas são selecionadas a partir do grupo que consiste em óxidos de silício, óxidos de alumínio, óxidos de ferro, silicatos de alumínio, vidros vulcânicos amorfos e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, as substâncias inorgânicas são selecionadas a partir do grupo que consiste em sílica, gel de sílica, diatomita, areia, quartzo, alumina, perlita, terra de Fuller, bentonita e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, a substância inorgânica é vidro recuperado.

[0026]Em uma modalidade, as substâncias à base de carbono são selecionadas do grupo que consiste em hulha antracita, negro de fumo, coque, carvão ativado, celulose e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, o contato da solução de polietileno com o meio sólido é feito em um leito recheado do meio sólido. Em uma modalidade, o leito recheado tem um comprimento maior que 20 cm.

[0027]Os recursos adicionais da invenção podem se tornar evidente aos versados na técnica a partir de uma análise da descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os exemplos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028]A Figura 1 é um fluxograma em bloco que mostra as principais etapas de uma modalidade da presente invenção.

[0029]A Figura 2 é um esquema do aparelho experimental usado nos exemplos.

[0030]A Figura 3 é uma fotografia das amostras exemplificadoras.

[0031]A Figura 4 é um gráfico de barras da opacidade e da intensidade de odor dos exemplos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO I. Definições

[0032]Para uso na presente invenção, o termo "polímero recuperado" refere-se a um polímero usado para um propósito e, então, recuperado para processamento adicional.

[0033]Para uso na presente invenção, o termo "polietileno recuperado" refere-se a um polímero de polietileno usado para um propósito anterior e, então, recuperado para processamento adicional.

[0034]Para uso na presente invenção, o termo "pós-consumo", refere-se a uma fonte de material que se origina após o consumidor final ter usado o material de um bem de consumo, ou produto.

[0035]Para uso na presente invenção, o termo "reciclagem pós-consumo" (PCR) refere-se a um material que é produzido após o consumidor final ter usado o material e ter disposto o material em uma corrente de descarte.

[0036]Para uso na presente invenção, o termo "pós- industrial" refere-se a uma fonte de um material que se origina durante a fabricação de uma mercadoria ou produto.

[0037]Para uso na presente invenção, o termo "solvente fluido" refere-se a uma substância que pode existir no estado líquido, sob condições especificadas de temperatura e pressão. Em algumas modalidades, o solvente fluido pode ser uma composição química essencialmente homogênea de uma molécula ou isômero, enquanto em outras modalidades, o solvente fluido pode ser uma mistura de várias composições ou isômeros moleculares diferentes. Adicionalmente, em algumas modalidades da presente invenção, o termo "solvente fluido" pode também se aplicar a substâncias que estão na, próximo, ou acima da temperatura crítica e da pressão crítica (ponto crítico) daquela substância. É bem conhecido pelos versados na técnica que substâncias acima do ponto crítico de substância são conhecidas como "fluidos supercríticos" que não têm as propriedades físicas típicas (isto é, densidade) de um líquido.

[0038]Para uso na presente invenção, o termo "dissolvido" significa incorporação ao menos parcial de um soluto (polimérico ou não-polimérico) em um solvente em nível molecular. Adicionalmente, a estabilidade termodinâmica da solução de solvente/soluto pode ser descrita pela seguinte equação 1: (I) Δ G = ΔHmix - TΔ Smix onde ΔGmix é a mudança da energia livre de Gibbs da mistura de um soluto com um solvente, ΔHmix é a mudança de entalpia da mistura, T é a temperatura absoluta, e ΔSmix é a entropia da mistura. Para manter uma solução estável de um soluto em um solvente, a energia livre de Gibbs deve ser negativa e em um mínimo. Dessa forma, qualquer combinação de soluto e solvente que minimize a energia livre de Gibbs negativa em temperaturas e pressões apropriadas pode ser usada para a presente invenção.

[0039]Para uso na presente invenção, o termo "ponto de ebulição padrão" refere-se à temperatura de ebulição em uma pressão absoluta de exatamente 100 kPa (1 bar, 14,5 psia, 0,9869 ATM) como estabelecido pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC).

[0040]Para uso na presente invenção, o termo "mudança de entalpia de vaporização padrão" refere-se a mudança de entalpia necessária para transformar uma determinada quantidade de uma substância de um líquido em um vapor no ponto de ebulição padrão da substância.

[0041]Para uso na presente invenção, o termo "solução de polietileno" refere-se a uma solução de polietileno dissolvida em um solvente. A solução de polietileno pode conter matéria não dissolvida e, dessa forma, a solução de polietileno pode também ser uma "pasta aquosa" de matéria não dissolvida suspensa em uma solução de polietileno dissolvida em um solvente.

[0042]Para uso na presente invenção, o termo "meio sólido" refere-se a uma substância que existe no estado sólido sob as condições de uso. O meio sólido pode ser cristalino, semicristalino ou amorfo. O meio sólido pode ser granular e pode ser fornecido em diferentes formatos (isto é, esferas, cilindros, péletes, etc.). Se o meio sólido for granular, o tamanho de partícula e a distribuição do tamanho de partícula do meio sólido podem ser definidos pelo tamanho de trama usado para classificar o meio granular. Um exemplo de designações de padrão de tamanho de trama pode ser encontrado no padrão da Sociedade Americana de Testes e Materiais (American Society for Testing and Material, ASTM) ASTM E11 "Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves." O meio sólido pode também ser uma manta fibrosa de não tecido ou tecido têxtil.

[0043]Para uso na presente invenção, o termo "solução de polietileno mais puro" refere-se a uma solução de polietileno que menos contaminantes em relação à mesma solução de polietileno antes de uma etapa de purificação.

[0044]Para uso na presente invenção, o termo "virgem" significa essencialmente isento de contaminante, isento de pigmento, isento de odor, homogêneo, e similar em propriedades aos polímeros virgens.

[0045]Para uso na presente invenção, o termo "copolímero principalmente de polietileno" refere-se a um copolímero contendo mais do que 70 mol % de unidades de repetição de etileno.

II. Método para a purificação de polietileno contaminado

[0046]Surpreendentemente, descobriu-se que determinados solventes fluidos, que, em uma modalidade preferencial, exibem solubilidade em polímeros dependente da temperatura e da pressão, quando usados em um processo relativamente simples podem ser usados para purificar polietilenos contaminados, especialmente polietileno recuperado ou reciclado, a uma qualidade quase virgem. Este processo, exemplificado na Figura 1, compreende 1) obter um polímero recuperado (etapa a na Figura 1), seguido por 2) extrair o polietileno com um solvente fluido em uma temperatura de extração (TE) e a uma pressão de extração (PE) (etapa b na Figura 1), seguido por 3) dissolver o polietileno em um solvente fluido a uma temperatura de dissolução (TD) e a uma pressão de dissolução (PD) (etapa c na Figura 1), seguido por 4) colocar a solução de polietileno dissolvida em contato com um meio sólido a uma temperatura de dissolução (TD) e a uma pressão de dissolução (PD) (etapa d na Figura 1), seguido pela separação do polietileno do solvente fluido (etapa e na Figura 1). Em uma modalidade da presente invenção, o polietileno purificado, que pode ser obtido a partir de fluxos de descarte pós-consumo, é essencialmente isento de odor, isento de pigmento e isento de contaminante, homogêneo e similar aos polímeros virgens em termos de propriedades. Além disso, em uma modalidade preferencial, as propriedades físicas do solvente fluido da presente invenção podem permitir métodos mais eficientes em termos de energia para a separação do solvente fluido do polietileno purificado. Polietileno recuperado

[0047]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietilenos recuperados inclui obter um polietileno recuperado. Para os propósitos da presente invenção, o polietileno recuperado é obtido a partir de fluxos de descarte pós-consumo, pós-industrial, pós-comercial e/ou outros especiais. Por exemplo, o polietileno residual pós-consumo pode ser derivado de fluxos de lixo reciclável em que os consumidores finais colocam os polímeros usados das embalagens e produtos em uma lixeira designada para coleta por um caminhão de coleta ou reciclador. Os polímeros residuais pós-consumo podem também ser derivados de programas de "retorno" nas lojas, em que o consumidor traz os polímeros residuais para uma loja e coloca os polímeros residuais em uma lixeira de coleta determinada. Um exemplo de polímero residual pós-industrial pode ser polímeros residuais produzidos durante a fabricação ou o transporte de um produto ou um bem que são coletados como material inutilizado pelo fabricante (isto é, aparas de recortes, material fora das especificações, apara de material de partida). Um exemplo de polímero residual de um fluxo de descarte especial podem ser polímeros residuais derivados da reciclagem de dejetos eletrônicos, também conhecidos como resíduos eletrônicos ("e-waste"). Outro exemplo de polímero residual pode ser um fluxo de descarte especial de polímeros residuais derivados da reciclagem de automóveis. Outro exemplo de polímero residual pode ser um fluxo de descarte especial de polímeros residuais derivados da reciclagem de carpetes e produtos têxteis usados.

[0048]Para os propósitos da presente invenção, o polietileno recuperado é uma composição homogênea de um polímero individual ou uma mistura de várias composições de polietileno diferentes. Alguns exemplos não limitadores de composições de polietileno são homopolímeros e copolímeros de etileno, como polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), copolímeros de etileno e alfa- olefinas e outros polímeros de polietileno dissolúveis que podem ser evidentes para os versados na técnica.

[0049]O polietileno recuperado pode também conter diversos pigmentos, corantes, auxiliares de processamento, aditivos estabilizantes, cargas e outros aditivos de desempenho que foram adicionados ao polímero durante a polimerização ou conversão do polímero original na forma final de um artigo. Alguns exemplos não- limitadores de pigmentos são pigmentos orgânicos, como ftalocianina de cobre, pigmentos inorgânicos, como dióxido de titânio, e outros pigmentos que podem ser evidentes aos versados na técnica. Um exemplo não-limitador de um corante orgânico é amarelo básico 51. Alguns exemplos não- limitadores de auxiliares de processamento são agentes antiestáticos, como monoestearato de glicerol e agentes deslizantes, como erucamida. Um exemplo não limitador de um aditivo estabilizante é octadecil-3-(3,5-di-terc.butil- 4-hidroxifenil)-propionato. Alguns exemplos não- limitadores de materiais de carga são carbonato de cálcio, talco, e fibras de vidro.

Solvente

[0050]O solvente fluido da presente invenção tem um ponto de ebulição menor que cerca de 70°C. A pressurização mantém solventes, que têm pontos de ebulição padrão abaixo da faixa de temperatura de operação da presente invenção, em um estado em que há pouco ou nenhum vapor de solvente. Em uma modalidade, o solvente fluido, com um ponto de ebulição padrão menor que cerca 70°C, é selecionado do grupo que consiste em dióxido de carbono, cetonas, álcoois, éteres, ésteres, alcenos, alcanos e misturas dos mesmos. Alguns exemplos não limitadores de solventes fluidos com pontos de ebulição padrão menores que cerca 70°C são dióxido de carbono, acetona, metanol, éter dimetílico, éter dietílico, éter metil etílico, tetra-hidrofurano, acetato de metila, etileno, propileno, 1-buteno, 2-buteno, isobutileno, 1-penteno, 2-penteno, isômeros ramificados de penteno, 1-hexeno, 2-hexeno, metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, neopentano, n-hexano, isômeros de iso-hexano, e outras substâncias que podem ser evidentes aos os versados na técnica.

[0051]A seleção do solvente fluido usado irá ditar as faixas de temperatura e de pressão usadas para realizar as etapas da presente invenção. Uma análise do comportamento de fase do polímero em solventes do tipo descrito pela presente invenção é fornecida na seguinte referência: McHugh et al. (1999) Chem.Rev. 99:565 a 602.

Extração

[0052]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno inclui colocar o polietileno recuperado em contato com um solvente fluido a uma temperatura e uma pressão em que o polímero seja essencialmente insolúvel no solvente fluido. Sem se ater à teoria, os requerentes acreditam que a solubilidade dependente de temperatura e de pressão pode ser controlada de tal forma a evitar que o solvente fluido solubilize totalmente o polímero, entretanto, o solvente fluido pode se difundir no solvente e extrair qualquer contaminação extraível. A contaminação extraível pode ser de auxiliares de processamento residuais adicionados ao polímero, formulações de produto residuais que entraram em contato com o polímero, como perfumes e flavorizantes, corantes, e quaisquer outros materiais que possam ter sido adicionados intencionalmente ou incorporados inadvertidamente ao polímero, por exemplo, durante a coleta de dejetos e o acúmulo subsequente com outros materiais residuais.

[0053]Em uma modalidade, a extração controlada pode ser realizada através da fixação da temperatura do polímero/solvente fluido e, então, controle da pressão abaixo de uma pressão, ou intervalo de pressões, em que o polímero se dissolve no solvente fluido. Em uma modalidade, a extração controlada é realizada através da fixação da pressão do polímero/sistema solvente e, então, controle da temperatura abaixo de uma temperatura, ou intervalo de temperaturas, em que o polímero se dissolve no solvente fluido. A extração controlada pela temperatura e pela pressão do polímero com um solvente fluido utiliza um recipiente de pressão adequado e pode ser configurada de um modo que permita a extração contínua do polímero com o solvente fluido. Em uma modalidade da presente invenção, o recipiente de pressão pode ser uma coluna de extração líquido-líquido onde o polímero fundido é bombeado para uma extremidade da coluna de extração e o fluido é bombeado para a mesma extremidade ou para a extremidade oposta da coluna de extração. Em uma outra modalidade, o fluido contendo a contaminação extraída é removido do processo. Em uma outra modalidade, o fluido contendo a contaminação extraída é purificado, recuperado, e reciclado para uso na etapa de extração, ou outra etapa do processo. Em uma modalidade da presente invenção, a extração pode ser realizada como um método em batelada, sendo que o polietileno recuperado é fixado em um vaso de pressão e o solvente fluido é bombeado continuamente através da fase polimérica fixa. O tempo de extração e a quantidade de solvente fluido usado dependerão da pureza desejada do polímero mais puro final e da quantidade de contaminação extraível no polietileno recuperado de partida. Em uma outra modalidade, o fluido contendo a contaminação extraída é colocado em contato com um meio sólido em uma etapa separada conforme descrito na seção "Purificação" a seguir. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar polietileno recuperado em contato com um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero é fundido e está no estado líquido. Em uma outra modalidade, o polietileno recuperado é colocado em contato com o solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero está no estado sólido.

[0054]Em uma modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno permanece essencialmente não dissolvido. Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n- butano a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma pressão de cerca de 1,03 MPa (150 psig) a cerca de 44,82 MPa (6.500 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma pressão de cerca de 20,68 MPa (3.000 psig) a cerca de 41,37 MPa (6.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n- butano a uma pressão de cerca de 31,03 MPa (4.500 psig) a cerca de 37,92 MPa (5.500 psig).

[0055]Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 220°C. Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma pressão de cerca de 6,89 MPa (1.000 psig) a cerca de 103,42 MPa (15.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma pressão de cerca de 13,97 MPa (2.000 psig) a cerca de 68,95 MPa (10.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma pressão de cerca de 34,47 MPa (5.000 psig) a cerca de 62,05 MPa (9.000 psig).

Dissolução

[0056]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno recuperado em um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero é dissolvido no solvente fluido. Sem se ater à teoria, os requerentes acreditam que a temperatura e a pressão podem ser controladas de modo a permitir a dissolução termodinamicamente favorável do polímero recuperado em um solvente fluido. Além disso, a temperatura e a pressão podem ser controladas de modo a permitir a dissolução de um polímero ou mistura de polímeros específica sem dissolver outros polímeros ou misturas de polímeros. Esta dissolução controlável permite a separação dos polímeros das misturas de polímeros.

[0057]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno inclui dissolver o polietileno recuperado contaminado em um solvente que não dissolve os contaminantes sob as mesmas condições de temperatura e pressão. Os contaminantes podem incluir pigmentos, cargas, sujeira, e outros polímeros. Esses contaminantes são liberados do polietileno recuperado mediante a dissolução e, então, removidos da solução de polímero através de uma etapa subsequente de separação sólido-líquido.

[0058]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno é dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n- butano a uma pressão de cerca de 6,89 MPa (1.000 psig) a cerca de 82,74 MPa (12.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma pressão de cerca de 13,79 MPa (2.000 psig) a cerca de 68,95 MPa (10.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma pressão de cerca de 27,58 MPa (4.000 psig) a cerca de 41,37 MPa (6.000 psig).

[0059]Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma pressão de cerca de 20,68 MPa (3.000 psig) a cerca de 137,90 MPa (20.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma pressão de cerca de 34,47 MPa (5.000 psig) a cerca de 103,42 MPa (15.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma pressão de cerca de 55,16 MPa (8.000 psig) a cerca de 75,84 MPa (11.000 psig).

Purificação

[0060]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polímero contaminado em contato com o meio sólido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero permaneça dissolvido no solvente fluido. O meio sólido da presente invenção é qualquer material sólido que remova ao menos uma parte da contaminação de uma solução de polietileno recuperado dissolvido no solvente fluido da presente invenção. Sem se ater a qualquer teoria, os requerentes acreditam que o meio sólido remove a contaminação por uma variedade de mecanismos. Alguns exemplos não limitadores de possíveis mecanismos incluem adsorção, absorção, exclusão de tamanho, exclusão de íons, troca de íons e outros mecanismos que podem ser evidentes para os versados na técnica. Além disso, os pigmentos e outros contaminantes comumente encontrados em polietileno recuperado podem ser compostos polares e, de preferência, podem interagir com o meio sólido, que também pode ser ao menos ligeiramente polar. As interações polar-polar são especialmente favoráveis quando os solventes não polares, como alcanos, são usados como o solvente líquido.

[0061]Em uma modalidade da presente invenção, o meio sólido é selecionado do grupo que consiste em substâncias inorgânicas, substâncias à base de carbono e misturas das mesmas. Exemplos úteis de substâncias inorgânicas incluem óxidos de silício, óxidos de alumínio, óxidos de ferro, silicatos de alumínio, silicatos de magnésio, vidros vulcânicos amorfos, sílica, gel de sílica, diatomita, areia, quartzo, vidro recuperado, alumina, perlita, terra de Fuller, bentonita e misturas dos mesmos. Exemplos úteis de substâncias à base de carbono incluem carvão antracita, negro de fumo, coque, carbono ativado, celulose e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade da presente invenção, o meio sólido é vidro reciclado.

[0062]Em uma modalidade da presente invenção, o meio sólido é colocado em contato com o polímero em um recipiente durante uma quantidade de tempo determinada enquanto o meio sólido é agitado. Em uma outra modalidade, o meio sólido é removido da solução de polímero mais puro por meio de uma etapa de separação sólido-líquido. Alguns exemplos não limitadores de separações sólido-líquido incluem filtração, decantação, centrifugação e precipitação. Em outra modalidade da presente invenção, a solução de polímero contaminada é passada através de um leito estacionário de meio sólido. Em uma outra modalidade da presente invenção, a altura ou o comprimento do leito estacionário do meio sólido é maior que 5 cm. Em uma outra modalidade da presente invenção, a altura ou o comprimento do leito estacionário do meio sólido é maior que 10 cm. Em uma outra modalidade da presente invenção, a altura ou o comprimento do leito estacionário do meio sólido é maior que 20 cm. Em uma outra modalidade da presente invenção, o meio sólido é substituído conforme necessário, para manter uma pureza desejada de polímero. Em ainda outra modalidade, o meio sólido é regenerado e reutilizado na etapa de purificação. Em uma outra modalidade, o meio sólido é regenerado por meio de fluidização do meio sólido durante uma etapa de retrolavagem.

[0063]Em uma modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/solvente fluido em contato com o meio sólido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno permaneça dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 6,89 MPa (1.000 psig) a cerca de 82,74 MPa (12.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 13,79 MPa (2.000 psig) a cerca de 68,95 MPa (10.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 27,58 MPa (4.000 psig) a cerca de 41,37 MPa (6.000 psig).

[0064]Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 20,68 MPa (3.000 psig) a cerca de 137,90 MPa (20.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 34,47 MPa (5.000 psig) a cerca de 103,42 MPa (15.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 55,16 MPa (8.000 psig) a cerca de 75,84 MPa (11.000 psig).

Separação

[0065]Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui a separação do polímero mais puro do solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero precipita a partir da solução e não está mais dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é fluido obtida pela redução da pressão em uma temperatura fixa. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é fluido obtida pela redução da temperatura em uma pressão fixa. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é fluido obtida pelo aumento da temperatura em uma pressão fixa. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é obtida por meio da redução da temperatura e da pressão. O solvente pode ser parcialmente ou completamente convertido da fase líquida para a fase de vapor através do controle da temperatura e da pressão. Em uma outra modalidade, o polímero precipitado é separado do solvente fluido sem converter completamente o solvente fluido em uma fase de 100% vapor pelo controle da temperatura e da pressão do solvente durante a etapa de separação. A separação do polímero mais puro precipitado é realizada por qualquer método de separação líquido-líquido ou líquido-sólido. Alguns exemplos não-limitadores de separações líquido-líquido ou líquido-sólido incluem filtração, decantação, centrifugação e precipitação.

[0066]Em uma modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/ solvente fluido a uma temperatura e uma pressão nas quais o polietileno precipita da solução. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 0°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 175°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 160°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 0 MPa (0 psig) a cerca de 24,58 MPa (4.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 0,34 MPa (50 psig) a cerca de 13,79 MPa (2.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 0,52 MPa (75 psig) a cerca de 6,89 MPa (1.000 psig).

[0067]Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de -42°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de 0°C a cerca de 150°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 130°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em a uma pressão de cerca de 0 MPa (0 psig) a cerca de 103,42 MPa (15.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 0,34 MPa (50 psig) a cerca de 34,48 MPa (5.000 psig). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 0,52 MPa (75 psig) a cerca de 6,89 MPa (1.000 psig).

III Métodos de teste

[0068]Os métodos de teste aqui descritos são usados para medir a eficácia dos vários métodos de purificação de polímeros. Especificamente, os métodos descritos demonstram a eficácia de um dado método de purificação para melhorar a cor e a claridade/translucidez (isto é, tornando a cor e a opacidade do polietileno recuperado mais próximas àquelas de um polímero virgem não colorido), reduzir ou eliminar a contaminação elementar (isto é, remover metais pesados), reduzir ou eliminar a contaminação por não combustíveis (isto é, cargas inorgânicas) e reduzir ou eliminar os compostos voláteis (especialmente compostos voláteis que contribuem para o odor desagradável do polietileno recuperado).

Medição de cor e opacidade:

[0069]A cor e opacidade/translucidez de um polímero são parâmetros importantes que determinam se um polímero pode obter a estética visual desejada de um artigo produzido a partir do polímero ou não. O polietileno recuperado, especialmente o polietileno recuperado derivado pós-consumo, é, tipicamente, de uma cor escura e opaca devido aos pigmentos, cargas e outros tipos de contaminação residuais. Dessa forma, as medições de cor e opacidade são parâmetros importantes na determinação da eficácia de um método para a purificação de polímeros.

[0070]Antes da medição de cor, amostras de pós ou de péletes poliméricos foram moldadas por compressão em espécimes de teste quadrados de 30 mm de largura x 30 mm de comprimento x 1 mm de espessura (com cantos arredondados). Amostras de pó foram primeiramente densificadas à temperatura ambiente (cerca de 20 a 23°C) por meio de prensagem a frio do pó em uma folha usando-se uma folha de alumínio limpa e nunca utilizada como uma camada de liberação de contato entre os rolos de impressão de aço inoxidável. Aproximadamente 0,85 g de péletes ou pó prensado a frio foi, então, prensado em amostras para teste em uma prensa Carver modelo C (Carver, Inc, Wabash, IN 46992 - 0554 EUA) pré-aquecido a 200°C com o uso de rolos de impressão de alumínio, de camadas de liberação de folha de alumínio nunca utilizada e uma cunha em aço inoxidável com uma cavidade correspondente às dimensões supracitadas dos quadrados de amostras para teste. As amostras foram aquecidas durante 5 minutos antes da aplicação de pressão. Após 5 minutos, a prensa foi, então, comprimida com ao menos 1,81 toneladas métricas (2 toneladas) de pressão hidráulica durante ao menos 5 segundos e, então, liberada. A pilha de moldagem foi, então, removida e colocada entre dois dissipadores de calor para espessura de metal plano para resfriamento. As camadas de liberação de contato de folha de alumínio foram então descoladas da amostra e descartadas. O revestimento em torno da amostra em pelo menos um lado foi descolado até a borda do molde, e então a amostra foi empurrada através da forma. Cada amostra de teste foi avaliada visualmente para defeitos de bolhas/espaços vazios e apenas amostras sem defeitos na área de medição de cor (17,78 mm (0,7") de diâmetro mínimo) foram usadas para a medição de cor.

[0071]A cor de cada amostra foi caracterizada usando o espaço de cor tridimensional da International Commission on Illumination (CIE) L*, a*, b*. A dimensão L* é uma medida da luminosidade de uma amostra, com L*=0 correspondendo à amostra preta mais escura e L*=100 correspondendo à amostra branca mais brilhante. A dimensão a* é uma medida da cor vermelha ou verde de uma amostra com valores positivos de a* correspondendo à cor vermelha e os valores negativos de a* correspondendo à cor verde. A dimensão b* é uma medida da cor azul ou amarela de uma amostra com valores positivos de b* correspondendo à cor azul e os valores negativos de b* correspondendo à cor amarela. Os valores de L*a*b* de cada amostra de teste quadrada de 30 mm de largura x 1 mm de comprimento x 1 mm de espessura foram medidos com um espectrofotômetro HunterLab model LabScan XE (Hunter Associates Laboratory, Inc, Reston, VA 20190-5280, EUA). O espectrofotômetro foi configurado com D65 como o iluminante padrão, um ângulo de observador de 10 °, uma vista do diâmetro da área de 44,45 mm (1,75"), e um diâmetro de porta de 17,78 mm (0,7").

[0072]A opacidade de cada amostra, que é uma medida de quanta luz passa através da amostra (isto é, uma medida da translucidez da amostra), foi determinada com o uso do espectrofotômetro HunterLab supracitado usando o modo de opacidade de razão de contraste. Duas medições foram feitas para determinar a opacidade de cada amostra. Uma para medir o valor do brilho da amostra apoiada com um fundo branco, Yfundobranco, e uma para medir o valor do brilho da amostra apoiada com um fundo preto, Yfundopreto. A opacidade foi, então, calculada a partir dos valores de brilho com o uso da seguinte equação 2: (II) %opacidade = Yfundopreto * 100 Yfundobranco Análise elementar:

[0073]Muitas fontes de polietileno recuperado têm concentrações inaceitavelmente altas de contaminação por metais pesados. A presença de metais pesados, por exemplo, chumbo, mercúrio, cádmio e cromo pode impedir o uso do polietileno recuperado em certas aplicações, como aplicações em contato com alimentos ou fármacos ou aplicações em dispositivos médicos. Portanto, a medição da concentração de metais pesados é importante quando se determinar a eficácia de um método para a purificação de polímeros.

[0074]A análise elementar foi realizada usando- se espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Soluções de teste foram preparadas em n = 2 e n = 6, dependendo de disponibilidade da amostra mediante a combinação de amostra de ~ 0,25 g com 4 mL de ácido nítrico concentrado e 1 mL de ácido fluorídrico concentrado (HF). As amostras foram digeridas com o uso de um protocolo de Ultrawave Microwave Digestion que consiste em rampa de 20 min a 125°C, uma rampa de 10 min a 250°C e uma retenção de 20 min a 250°C. As amostras digeridas foram resfriadas até a temperatura ambiente. As amostras digeridas foram diluídas para 50 mL após a adição de 0,25 mL de 100 ppm de Ge e Rh como o padrão interno. De modo a avaliar a precisão da medição, picos pré-digestão foram preparados mediante reforço com um polímero virgem. As amostras reforçadas com polímero virgem foram pesadas usando o mesmo procedimento acima mencionado e reforçadas com a quantidade adequada de cada elemento isolado de interesse, que incluiu o seguinte: Na, Al, Ca, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, e Pb. Os reforços foram preparados em dois níveis diferentes: um "teor de reforço baixo" e um "teor de reforço alto". Cada reforço foi preparado em triplicata. Em adição ao reforço com o polímero virgem, uma amostra de controle também foi adicionada para assegurar que não havia erros durante a pipetagem e para rastrear a recuperação através do processo. As amostras de reforço de controle também foram preparadas em triplicata em dois diferentes níveis e foram tratadas da mesma maneira que o polímero virgem e as amostras de teste. Uma curva de calibração de 9 pontos foi feita por fazer soluções com 0,05, 0,1, 0,5, 1, 5, 10, 50, 100, 500 ppb contendo Na, Al, Ca, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, e Pb. Todos os padrões de calibração foram preparados por diluição de soluções padrão de referência puras e 0,25 mL de 100 ppm de Ge e Rh como o padrão interno com 4 mL de ácido nítrico concentrado e 1 mL de HF concentrado. Os padrões, as amostras para teste e as amostras para teste reforçadas preparados foram analisados usando um equipamento Agilent 8800 ICP-QQQMS, otimizado de acordo com as recomendações do fabricante. O m/z monitorado para cada analito e o gás de célula de colisão que foi usado para a análise foi o seguinte: Na, 23 m/z, H2; Al, 27 m/z, H2; Ca, 40 m/z, H2; Ti, 48 m/z, H2; Cr, 52 m/z, He; Fe, 56 m/z, H2; Ni, 60 m/z; sem gás; Cu, 65 m/z, nenhum gás; Zn, 64 m/z, He; Cd, 112 m/z; H2; Pb, soma de 206 ^ 206, 207 ^ 207, 208 > 208 m/z, sem gás; Ge, 72 m/z, todos os modos; Rh, 103 m/z, todos os modos. O Ge foi usado como um padrão interno para todos os elementos < 103 m/z e Rh foi usado para todos os elementos > 103 m/z. O teor de cinzas residuais:

[0075]Muitas fontes de polietileno recuperado contêm várias cargas, por exemplo, carbonato de cálcio, talco e fibra de vidro. Embora sejam úteis na aplicação original do polietileno recuperado, essas cargas alteram as propriedades físicas de um polímero de tal forma que podem ser indesejadas para a aplicação seguinte do polímero recuperado. Portanto, a medição da quantidade do enchimento é importante quando se determina a eficácia de um método para purificação dos polímeros.

[0076]A análise termogravimétrica (TGA) foi realizada para quantificar a quantidade de materiais não- combustíveis na amostra (algumas vezes chamada de teor de cinzas). Cerca de 5 a 15 mg de amostra foram carregados em uma panela de amostra de platina e aquecidos a 700°C a uma taxa de 20°C/min em uma atmosfera de ar em um instrumento TGA modelo Q500 da TA Instruments. A amostra foi mantida isotérmica por 10 minutos a 700°C. A porcentagem de massa residual foi medida a 700°C após da espera isotérmica.

Análise de odor:

[0077]A análise sensorial de odor foi realizada colocando-se cerca de 3 g de cada amostra em um frasco de vidro de 20 mL e a amostra foi equilibrada à temperatura ambiente durante ao menos 30 min. Após o equilíbrio, cada frasco foi aberto e o espaço livre foi aspirado por um (cheirado) por um classificador treinado para determinar a intensidade do odor e o perfil do descritor. A intensidade do odor foi classificada de acordo com a seguinte escala: 5 = muito forte 4 = forte 3 = moderado 2 = fraco a moderado 1 = fraco 0 = sem odor

Exemplos

[0078]Os exemplos a seguir descrevem e demonstram adicionalmente as modalidades que estão no âmbito da presente invenção. Os exemplos são fornecidos somente para fins de ilustração e não devem ser considerados como limitações à presente invenção, uma vez que muitas variações da mesma são possíveis, sem que se desvie do espírito e escopo da invenção.

Exemplo 1

[0079]Uma amostra de polietileno de alta densidade reciclado derivado pós-consumo foi obtida junto a um fornecedor de resinas recicladas. O polietileno reciclado pós-consumo foi classificado como "cor natural" e oriundo do Reino Unido. Os péletes conforme recebidos foram caracterizados com o uso dos métodos de teste revelados na presente invenção, e os dados resultantes estão resumidos na Tabela 1. A finalidade deste exemplo é mostrar as propriedades de uma resina de polietileno reciclada derivada pós-consumo representativa antes da purificação.

[0080]Os péletes e as amostras para teste quadradas correspondentes tinham cor branco-sujo conforme indicado nos valores de L*a*b* das amostras para teste quadradas. A opacidade da amostra do Exemplo 1 foi de cerca de 81,61% de opacidade. Uma fotografia da amostra para teste quadrada é mostrada na Figura 3 conforme o Exemplo 1.

[0081]Esse exemplo serve como uma linha de base representativa para a contaminação por metal pesado encontrada no polietileno reciclado derivado pós-consumo. Em comparação a outros exemplos, foi observado que a contaminação por metal pesado era maior no polietileno reciclado derivado pós-consumo conforme recebido.

[0082]As amostras do Exemplo 1 tinham valores médios de teor de cinzas de cerca de 0,8513%, em peso, o que também serve como uma linha de base para a quantidade de substâncias não combustíveis que podem estar presentes no polietileno reciclado derivado pós-consumo.

[0083]Esse exemplo serve também como uma linha de base representativa para a contaminação por composto que gera odor encontrada no polietileno reciclado derivado pós-consumo. Foi observado que as amostras do Exemplo 9 tinham uma intensidade de odor de 2,5 em uma escala de 5 pontos (5 sendo o mais intenso).

Exemplo 2

[0084]A amostra de polietileno reciclado derivado pós-consumo descrita no Exemplo 1 foi processada usando o aparelho experimental mostrado na Figura 2 e no procedimento a seguir: 1. 237 g de péletes de polietileno foram carregados em um vaso de pressão de coluna de extração de 1,1 L com um diâmetro interno (ID) de 45 mm (1,75") e um comprimento de 71 cm (28"), que foi aquecido até a temperatura de revestimento externo de 175°C. 2. Solvente de n-butano líquido foi pressurizado a cerca de 31,03 MPa (4.500 psig) com o uso de uma bomba de deslocamento positivo e pré-aquecido até uma temperatura de cerca de 110°C com o uso de dois trocadores de calor antes de ser introduzido no fundo da coluna de extração. 3. A corrente de fluido que deixa o topo da coluna de extração foi introduzida no topo de um segundo vaso de pressão de 0,5 L com um diâmetro interno de 50,8 mm (2") e um comprimento de cerca de 21,59 cm (8,5"), que foi aquecido até uma temperatura do revestimento externo de 175°C. O segundo vaso de pressão continha 150 mL de gel de sílica (Silicycle Ultra Pure Silica Gels, SiliaFlash GE60, Parc-Technologies, EUA) que foi pré-misturado em um béquer com 150 mL de óxido de alumínio (Activated Alumina, Selexsorb CDX, 7x14, BASF, EUA). 4. A corrente de fluido que deixa o fundo do segundo recipiente de pressão foi despressurizada através de uma válvula de expansão para dentro de um frasco Erlenmeyer de braço lateral. Após a despressurização da corrente de fluido no frasco Erlenmeyer, o vapor solvente foi ventilado através da porta lateral e quaisquer líquidos/sólidos foram coletados no frasco. O solvente n-butano foi eluído através do sistema a 31,03 MPa (4.500 psig) até não haver mais acúmulo de material no frasco. 3,93 g de sólidos brancos foram coletados e identificados como "Fração 1". 5. O frasco Erlenmeyer foi substituído por um frasco vazio e limpo e a pressão do sistema foi, então, aumentada para 34,47 MPa 5.000 psig). 6. A pressão do sistema foi mantida a 34,47 MPa (5.000 psig) até não haver mais eluição de material sólido do sistema. 33,19 g de sólidos brancos foram coletados e identificados como "Fração 2".

[0085]Os dados para as amostras da Fração 2 coletados a 34,47 MPa (5.000 psig) são resumidos na Tabela 1.

[0086]Os sólidos da Fração 2 isolados neste Exemplo tinham cor branca a branco-sujo. Quando os sólidos da Fração 2 foram moldados por compressão em amostras para teste quadradas, as amostras para teste tinham cor branco- sujo. Uma fotografia da amostra para teste quadrada é mostrada na Figura 3 conforme o Exemplo 2. Conforme mostrado na Figura 3, a amostra para teste foi mais translúcida do que o PE não tratado e a opacidade foi similar ao polietileno virgem. Os valores L*a*b* também mostram que as amostras para teste quadradas da Fração 2 do Exemplo 2 tinham uma cor ligeiramente aprimorada em relação às amostras do Exemplo 1 (isto é, polietileno derivado pós- consumo conforme recebido). Os valores L* para as amostras para teste quadradas da Fração 2 do Exemplo 2 tinham valor médio de 85,20, que é ligeiramente aprimorado em comparação com os valores L* para a amostra do Exemplo 1, que tinha valor médio de 80,28. A opacidade para as amostras de teste quadradas da Fração 2 do Exemplo 2, que tinham valor médio de 53,20% em opacidade, também foi aprimorada em comparação com os valores de opacidade para as amostras do Exemplo 1, que tinham valor médio de 81,61% de opacidade.

[0087]A concentração de contaminação por metais pesados nas amostras da Fração 2 do Exemplo 2 foi aprimorada também em comparação com as amostras do Exemplo 1. Por exemplo, a concentração de sódio nas amostras da Fração 2 do Exemplo 2 era em média de 6.620 ppb enquanto a concentração de sódio nas amostras do Exemplo 1 era em média de 19.800 ppb (uma redução de cerca de 67%). As concentrações de todos os outros elementos medidos foram reduzidas em mais de 66% para as amostras da Fração 2 do Exemplo 2, em relação às amostras do Exemplo 1.

[0088]As amostras da Fração 2 do Exemplo 2 tinham valores médios de teor de cinzas de cerca de 0,5032%, em peso, que eram menores que os valores do teor de cinzas para a amostra do Exemplo 1, que tinha, em média, cerca de 0,8513%, em peso.

[0089]Foi observado que as amostras da Fração 2 do Exemplo 2 tinham uma intensidade de odor de 0,5 em uma escala de 5 pontos (5 sendo o mais intenso), o que foi aprimorado em comparação com a intensidade de odor das amostras do Exemplo 1, que tinham uma intensidade de odor de 2,5.

[0090]A Figura 4 é um gráfico de barras de intensidade de odor e de opacidade do polietileno reciclado purificado do Exemplo 2 em comparação com o polietileno reciclado não tratado (Exemplo 1), e com uma amostra comparativa de polietileno virgem. Conforme mostrado na Figura 4, o polietileno reciclado purificado do Exemplo 2 tinha uma intensidade de odor e opacidade aprimoradas. Tabela 1. Cor, contaminação e remoção de odor dos Exemplos 1 e 2

Amostras comparativas de polietileno virgem

[0091]O polietileno Dow 6850A (The Dow Chemical Company, EUA) foi usado para todas as amostras comparativas "PE virgem". Os péletes de PE virgem foram processados em amostras para teste quadradas de acordo com os métodos descritos na presente invenção. Os valores L*a*b* para as amostras teste feitas a partir de PE virgem eram, em média, de 84,51 ± 0,97, - 1,03 ± 0,04, e - 0,63 ± 0,12, respectivamente. As amostras para teste quadradas tinham uma opacidade média de 34,68 ± 0,69% opacas. Os péletes de PE virgem tinham uma intensidade de odor de 0,5 em uma escala de 5 pontos (5 sendo o mais intenso) e tinham odor descrito como sendo semelhante a "plástico."

[0092]Todo documento citado na presente invenção, incluindo qualquer referência remissiva, patente ou pedido de patente relacionado, é aqui incorporado na íntegra, a título de referência, a menos que expressamente excluído ou de outro modo limitado. A menção a qualquer documento não é uma admissão de que constitui técnica anterior em relação a qualquer invenção apresentada ou reivindicada na presente invenção, nem de que por si só ou em qualquer combinação com qualquer outra referência ou referências, ensina, sugere ou descreve tal invenção. Além disso, se houver conflito entre qualquer significado ou definição de um termo mencionado neste documento e qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado por meio de referência, terá precedência o significado ou definição atribuído ao dito termo neste documento.

[0093]Embora tenham sido ilustradas e descritas modalidades específicas da presente invenção, será evidente para os versados na técnica que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem que se desvie do espírito e do escopo da invenção. Pretende-se, portanto, cobrir nas reivindicações anexas todas essas alterações e modificações que estão dentro do escopo desta revelação.

Claims

1. Método para a purificação de polietileno recuperado caracterizado pelo fato de que compreende: a. obter o polietileno recuperado, em que o dito polietileno recuperado é selecionado do grupo que consiste em polímeros pós-uso pelo consumidor, polímeros pós-uso industrial e suas combinações; b. colocar o polietileno recuperado, a uma temperatura de 80°C a 220°C e a uma pressão de 1,03 MPa (150 psig) a 103,42 MPa (15.000 psig) em contato com um primeiro solvente fluido tendo um ponto de ebulição padrão menor que 70°C para produzir um polietileno recuperado extraído; c. dissolver o polietileno recuperado extraído em um solvente selecionado do grupo que consiste no primeiro solvente fluido, um segundo solvente fluido e suas misturas, a uma temperatura de 90°C a 220°C e uma pressão de 2,41 MPa (350 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig) para produzir uma solução de polietileno; d. purificar a dita solução de polietileno a uma temperatura de 90°C a 220°C e em uma pressão de 2,41 MPa (350 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig) colocando a solução de polietileno em contato com meio sólido para produzir uma solução de polietileno mais puro; e e. separar um polietileno mais puro da dita solução de polietileno mais puro; em que o dito segundo solvente fluido tem a mesma composição química ou uma composição química diferente do primeiro solvente fluido.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polietileno é separado da dita solução de polietileno mais puro a uma temperatura de polietileno de 0°C a 220°C e a uma pressão de 0 MPa (0 psig) a 13,79 MPa (2.000 psig).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polietileno recuperado é um polietileno derivado de reciclagem pós-consumo.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno é um homopolímero de polietileno ou um copolímero principalmente de polietileno.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito solvente fluido tem um ponto de ebulição padrão menor que 0°C e maior que -45°C e uma mudança de entalpia padrão de vaporização menor que + 25 kJ/mol.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente fluido é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos olefínicos, hidrocarbonetos alifáticos e suas misturas.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito hidrocarboneto alifático é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos alifáticos C1-C6 e suas misturas.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os ditos hidrocarbonetos alifáticos e suas misturas são constituídos principalmente por hidrocarbonetos alifáticos C4.

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito solvente fluido consiste essencialmente em gás de petróleo liquefeito C4.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito solvente fluido é n- butano, isômeros de butano, ou suas misturas.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita temperatura nas etapas b, c e d é de 110°C a 170°C.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão na etapa b é de 7,58 MPa (1.100 psig) a 37,92 MPa (5.500 psig).

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão na etapa b é de 1,03 MPa (150 psig) a 7,58 MPa (1.100 psig).

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão na etapa c é de 31,03 MPa (4.500 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig).

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão na etapa c é de 37,92 MPa (5.500 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig).

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio sólido é selecionado do grupo que consiste em substâncias inorgânicas, substâncias à base de carbono e suas misturas.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as ditas substâncias inorgânicas são selecionadas do grupo que consiste em óxidos de silício, óxidos de alumínio, óxidos de ferro, silicatos de alumínio, vidros vulcânicos amorfos e suas misturas.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as ditas substâncias inorgânicas são selecionadas do grupo que consiste em sílica gel, diatomita, areia, quartzo, alumina, perlita, terra fuller, bentonita e suas misturas.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a dita substância inorgânica é vidro recuperado.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as ditas substâncias à base de carbono são selecionadas do grupo que consiste em antracito, negro de fumo, coque, carvão ativado, celulose e suas misturas.

21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito contato da solução de polietileno com o dito meio sólido é realizado em um leito recheado do dito meio sólido.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito leito recheado tem um comprimento maior que 20 cm.