BRPI0711000B1 - Process of treatment of an article - Google Patents
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Abstract
processo de tratamento de um artigo a presente invenção trata de um processo de tratamento de um artigo que compreende um material plástico recoberto por um material de silicone, que utiliza uma solução aquosa que compreende um hidróxido de metal alcalino ou alcalino-terroso e um catalisador de transferência de fase. a presente invenção trata mais particularmente dos materiais têxteis recobertos de um elastômero de silicone em camada fina, tais como em particular os sacos de proteção inflável utilizados para a proteção dos ocupantes de um veículo de tipo air bag.
Description
“PROCESSO DE TRATAMENTO DE UM ARTIGO” Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um processo de tratamento de um artigo que compreende um material plástico recoberto por um material de silicone, que utiliza uma solução aquosa que compreende um hidróxido de metal alcalino ou alcalino-terroso e um catalisador de transferência de fase. A presente invenção trata mais particularmente dos materiais têxteis recobertos de um elastômero de silicone em camada fina, tal como em particular os sacos de proteção inflável utilizáveis para a proteção dos ocupantes de um veículo de tipo air bag.
Antecedentes da Invenção Existe um grande número de artigos à base de matérias termoplásticas, em particular poliamida ou poliéster, de tipo artigos têxteis, filmes ou peças moldadas por exemplo, recobertos por um material de silicone para lhes conferir certas propriedades, em particular de estanqueidade e/ou de resistência à abrasão. Esses artigos são geralmente fabricados por depósito de uma composição de silicone reticulável para formar uma camada fina de elastômero de silicone.
Entretanto, ocorre o problema da reciclagem dos componentes desses artigos e, em particular, da recuperação do material plástico. De fato, é muito difícil dissociar mecanicamente o material de silicone da matéria plástica. Existem, para fazer isso, vias químicas que apresentam inconvenientes em sua realização e que alteram as propriedades da matéria termoplástica.
Existe, assim, uma necessidade de desenvolver um processo simples de fabricação que permita uma reciclagem ótima desses artigos, sem em particular alterar negativamente ou degradar a matéria plástica.
Descrição da Invenção A Depositante desenvolveu um processo de reciclagem de um artigo que compreende pelo menos um material plástico recoberto por um material de silicone,,que utiliza uma solução aquosa que compreende um hidróxido de metal alcalino ou alcalino-terroso e um catalisador de transferência de fase que não apresenta os inconvenientes mencionados anteriormente. De fato, o uso combinado de um hidróxido de metal alcalino ou alcalino-terroso e de um catalisador de transferência de fase permite obter uma separação eficaz de um material de silicone e do material plástico, sem acarretar uma modificação da estrutura do plástico, tal como a poliamida ou o poliéster, em particular uma degradação de seu peso molecular. A presente invenção trata assim de um processo de tratamento de um artigo que compreende, pelo menos um material plástico recoberto por um material de silicone que compreende pelo menos as seguintes etapas: (a) tratamento do referido artigo com uma solução aquosa que compreende um hidróxido de metal alcalino ou alcalino-terroso e um catalisador de transferência de fase, eventualmente aquecendo, de modo a dissolver ou colocar em suspensão na solução aquosa a totalidade ou parte do material de silicone; e (b) separação do material plástico da solução.
Na etapa (a) do processo da presente invenção, o material de silicone é separado do material plástico e encontra-se na solução aquosa em forma dissolvida ou em suspensão.
Os catalisadores de transferência de fase são bem conhecidos e são habitualmente utilizados para efetuar uma reação entre um ânion (por exemplo, o íon hidróxido), situado em uma fase aquosa, e um substrato orgânico. Por catalisador de transferência de fase, entende-se assim um catalisador capaz de fazer passar um ânion de uma fase aquosa para uma fase orgânica.
De acordo com a presente invenção, entende-se particularmente por catalisador por transferência de fase uma molécula anfifílica que permite transferir os reagentes íons hidróxidos da fase aquosa da solução para a fase orgânica do silicone. Esse catalisador apresenta em particular um contraíon positivo que compartilha sua afinidade entre a fase aquosa e a fase orgânica. Esses íons transportadores são reciclados à medida que a reação vai ocorrendo, e é por isso que se fala de catálise por transferência de fase.
Nesse processo, os íons hidroxilas reagem com as cadeias siliconadas do material de silicone para formar silanolatos. Os derivados silanolatos encontram-se então em forma dissolvida ou em suspensão na solução aquosa.
No processo da presente invenção, pode-se utilizar os catalisadores de transferência de fase conhecidos, em particular, os descritos na obra de Jerry March- Advanced Organic Chemistry, 3a edição, John Wiley & Sons, 1985 p. 320 e seguintes.
Os catalisadores por transferência de fase utilizados no processo da presente invenção são preferencialmente sais de ônions, cujos íons ônions derivam em particular do nitrogênio, do fósforo, do arsênio, do enxofre, do selênio, do oxigênio, do carbono ou do iodo e coordenado com restos hidrocarbonados. Os íons ônion que derivam do nitrogênio, do fósforo ou do arsênio serão quadricoordenados. Os íons ônion que derivam do enxofre, do selênio, do oxigênio, do carbono ou de S=0 serão tricoordenados, ao passo que os íons que derivam do iodo serão dicoordenados. Os restos hidrocarbonados coordenados com esses diferentes elementos são grupos alquilas, alcenilas, cicloalquilas, aralquilas eventualmente substituídos, e dois restos coordenados podem formar juntos um grupo único divalente.
Os catalisadores preferencialmente utilizados no processo da presente invenção são sais de amônio, de fosfônio, de piridínio e/ou de sulfônio. A título de exemplo de íons ônion, pode-se citar os cátions: tetrametilamônio, trietilmetilamônio, tributilmetilamônio, trimetilpropilamônio, tetraetilamônio, tetrabutilamônio, tetrametilfosfônio, tetrabutilfosfônio, etiltrimetilfosfônio, trimetilpentilfosfônio, octiltrimetilfosfônio, tetrafenilfosfônio, cetiltrimetil fosfônio, cetiltrifenilfosfônio, alquiltris(hidroximetil)fosfônio, n-butiItrifeniIfosfônio, trifenil fosfônio portando uma cadeia hidrocarbonada que comporta de 10 a 16 átomos de carbono, N-metilpirídio, N-etilpirídio, trimetilsulfônio, trietilsulfônio, e trifenilsulfônio. A natureza dos ânions ligados a esses cátions orgânicos hão tem importância crítica. Todas as bases “duras” ou “intermediárias” são apropriadas como ânion. Por base “dura” ou “intermediária", entende-se qualquer ânion que corresponda à definição clássica dada por R. Pearson no Journal of Chem. Ed. 45, páginas 581-587 (1968), e os termos "dura” e "intermediária" possuem respectivamente o significado dos termos "hard' e "borderíine" utilizados nessa referência. Entre as bases "duras" ou "intermediárias" que podem constituir o ânion dos referidos sais de ônion, pode-se citar os íons: F", Cl", Br", Γ, PO43·, HPO42", H2PO4·, SO42', HSO4·, et NO3". São particularmente preferidos os íons cloretos e brometos. São particularmente apropriados os íons amônio cujos quatro grupos são grupos alquila que possuem de 1 a 5 átomos de carbono ou um grupo benzila. No que se refere à escolha do ânion, a preferência recairá sobre os íons cloretos e brometos. São particularmente preferidos como catalisador o cloreto de tetrabutilamônio, 0 brometo de cetiltrimetil fosfônio, o cloreto de cetiltrifenilfosfônio, o cloreto ou brometo de alquiltris(hidroximetil)fosfônio, o brometo de trifenil fosfônio que porta uma cadeia hidrocarbonada com 10 a 16 átomos de carbono, o cloreto de n-butiltrifenilfosfônio. O sal de ônion pode ser introduzido na solução aquosa, no estado sólido ou em forma de uma solução em um de seus solventes, geralmente a água.
Como hidróxido de metal alcalino, pode-se citar em particular LiOH, NaOH e KOH.
Utiliza-se geralmente de 1 a 60% em peso de hidróxido de metal alcalino ou alcalino terroso na solução aquosa, preferencialmente de 5 a 50% em peso, mais preferencialmente de 10 a 40% em peso. A solução aquosa pode compreender de 0,1 a 10% molar de catalisador de transferência de fase, em relação ao número de rnols de íons hidroxila, preferencialmènfé de 1 a 3% molar. O material plástico pode ter diversas formas suscetíveis de serem recobertas por um material de silicone; e pode se apresentar em particular na forma de fios, fibras, artigos têxteis, peças moldadas, peças extrudadas, ou filmes. Os artigos têxteis podem ser tecidos, não tecidos ou tricotados, por exemplo. A titulo de exemplos, pode-se citar os sacos infláveis utilizados para a proteção dos ocupantes de um veículo (air bag), as esteiras transportadoras, os tecidos corta-fogo, os isolantes térmicos, os compensadores, tais como as luvas flexíveis de estanqueidade para tubulação, os tubos, os filmes, as roupas ou ainda materiais flexíveis para uso na arquitetura têxtil interna ou externa, tais como lonas, as barracas, os estandes, e as tendas. A matéria plástica é preferencialmente de matéria termoplástica, em particular à base de poliamida, de poliéster e/ou de poliolefina.
Como tipo de poliamida, pode-se citar, por exemplo, as poliamidas semicristalinas ou amorfas, tais como as poliamidas alifáticas ou semiaromáticas. Pode-se citar em particular as (co)poliamidas 6; 6.6; 4.6; 6.10; 6.12; 11, 12, e/ou suas misturas, tais como as poliamidas 6/6.6.
Como tipo de poliéster, pode-se citar o polietileno tereftalato (PET) que designa tanto um homopolímero obtido unicamente a partir de monômeros ácido tereftalato ou seus ésteres tais como o dimetiltereftalato e etileno glicol como copolímeros.
Como tipo de poliolefinas, pode-se citar os polietilenos e polipropilenos.
Existem diversas formulações de silicones líquidos reticuláveis que podem ser utilizadas para formar um revestimento que permite conferir funcionalidades a um grande número de matérias plásticas. É possível utilizar uma grande variedade de formulações poliorganossiloxanos (POS) multicomponentes, bicomponentes ou monocomponentes que reticulam à temperatura ambiente ou ao calor por reações de poliadição, de hidrossililação, radicalar ou de policondensação. Deve-se notar que as composições de silicones estão amplamente descritas na literatura e, especialmente, na obra de Walter Noll "Chemistry and Technology of Silicones", Académie Press, 1968, 2a edição, em particular nas páginas 386 a 409. O revestimento em silicone do material plástico pode ser constituído por um óleo ou por uma resina de silicone por exemplo. O processo da presente invenção é particularmente apropriado para a reciclagem de um material plástico revestido por um material de silicone reticulado por uma reação de policondensação sob a ação da umidade, em presença geralmente de um catalisador conhecido pelos profissionais da área (ver por exemplo o pedido FR2865223). A etapa de tratamento (a) do processo da presente invenção pode ser efetuada em um recipiente, tal como uma cuba ou uma bacia, por exemplo. Nessa etapa, pode-se eventualmente aquecer o meio reacional a uma temperatura compreendida entre 20 e 100°C. Nessa etapa, o artigo pode ficar em contato com a solução de uma a algumas horas, por exemplo entre 1 e 3 horas, ou mesmo até 24 horas, de acordo com a quantidade de matéria de silicone que cobre o referido material plástico. O meio reacional pode eventualmente ser colocado em agitação.
Pode-se em particular na etapa de tratamento (a) introduzir o artigo que compreende pelo menos um material plástico recoberto por um material de silicone em forma triturada ou cortada. A separação do material plástico e a solução na etapa (b) do processo da presente invenção pode ser efetuada por retirada desse material plástico ou por escoamento da solução aquosa. O material plástico pode eventualmente ser lavado com água e/ou ser secado por meios convencionais. É também possível acrescentar aõ processo da presente invenção uma etapa (c) na qual o material plástico é tratado com um ácido, em particular para efetuar uma neutralização dos íons hidroxilas que restam no referido material plástico. Pode-se para esse fim utilizar uma solução aquosa que compreende um ácido, em particular o ácido acético, o ácido fórmico, o ácido fosfórico ou o ácido esteárico ou o ácido adípico. O material pode eventualmente ser lavado com água e/ou ser secado por meios convencionais. O material plástico recuperado pode ser transformado em seguida em granulados.
Uma linguagem específica é utilizada na descrição de modo a facilitar a compreensão do princípio da presente invenção. Deve, porém, ficar claro que nenhuma limitação do alcance da presente invenção foi considerada com o uso dessa linguagem específica. O termo e/ou inclui os significados e, ou, bem como todas as outras combinações possíveis de elementos ligados a esse termo.
Mais detalhes ou vantagens da presente invenção aparecerão mais claramente com os exemplos dados a seguir a título meramente indicativo.
Parte Experimental Exemplo 1 Uma peça de 100 g de um airbag de poliamida 66, recoberto de uma resina de silicone reticulada por policondensação, é imersa em 20 g de uma solução aquosa a 50% em peso de NaOH compreendendo 1 % em peso de cloreto de tetrabutilamônio. Após 3 horas de contato a uma temperatura de 60°C, a peça é retirada da solução. Ela é lavada com água e enxaguada em seguida com uma solução aquosa a 5% em peso de ácido acético. A peça é depois lavada novamente com água até que o pH da água seja néutró.
Uma análise por fluorescência X permite observar a ausência de qualquer derivado siliciado na superfície da peça após o tratamento. Uma observação por DSC permite verificar que o peso molecular da poliamida não foi modificado após o tratamento.
Exemplo 2 (Comparativo) Uma peça de 100 g de um airbag de poliamida 66, recoberto de uma resina de silicone reticulada por policondensação-poliadição, é imersa em 20 g de uma solução aquosa a 50% em peso de NaOH. Após 3 horas de contato a uma temperatura de 60°C, a peça é retirada da solução. Ela é lavada com água e enxaguada em seguida com uma solução aquosa a 5% em peso de ácido acético. A peça é depois lavada novamente com água até que o pH da água seja neutro.
Uma análise por fluorescência X permite observar a presença de todo o derivado siliciado na superfície da peça após o tratamento. Essas peças de poliamida são retomadas e deixadas reagir a 100°C durante 24 horas. Uma análise por fluorescência X permite observar a presença da maior parte do derivado siliciado na superfície da peça.
Exemplo 3 Uma peça de 100 g de um airbag de poliamida 66, recoberto de uma resina de silicone reticulada por policondensação-poliadição, é imersa em 20 g de uma solução aquosa a 50% em peso de NaOH compreendendo 0,5% em peso de cloreto de tetrabutilfosfônio. Após 16 horas de contato a uma temperatura de 100°C, a peça é retirada da solução. Ela é lavada com água e enxaguada em seguida com uma solução aquosa a 5% em peso de ácido acético. A peça é depois lavada novamente com água até que o pH da água seja neutro.
Uma análise por fluorescência X permite observar a ausência de qualquer derivado- siliciado na superfície da peça após o tratamento. Uma observação por DSC permite verificar que o peso molecular da poliamida não -foi modificado após o tratamento.
Exemplo 4 Uma peça de 100 g de um airbag de poliamida 66, recoberto de uma resina de silicone reticulada por policondensação-poliadição, é imersa em 20 g de uma solução aquosa a 50% em peso de NaOH compreendendo 0,5% em peso de cloreto de trimetildodecilfosfônio. Após 16 horas de contato a uma temperatura de 100°C, a peça é retirada da solução. Ela é lavada com água e enxaguada em seguida com uma solução aquosa a 5% em peso de ácido acético. A peça é depois lavada novamente com água até que o pH da água seja neutro.
Uma análise por fluorescência X permite observar a ausência de qualquer derivado siliciado na superfície da peça após o tratamento. Uma observação por DSC permite verificar que o peso molecular da poliamida não foi modificado após o tratamento.
Reivindicações
Claims (13)
1. PROCESSO DE TRATAMENTO DE UM ARTIGO, que compreende pelo menos um material plástico recoberto por um material de silicone, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma das seguintes etapas: (a) tratamento do referido artigo com uma solução aquosa que compreende um hidróxido de metal alcalino ou alcalino-terroso e um catalisador de transferência de fase, eventualmente aquecendo, de modo a dissolver ou colocar em suspensão na solução aquosã à tòfatidádè ou parte do material de silicone; e (b) separação do material plástico da solução.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos catalisadores por transferência de fase serem escolhidos do grupo que compreende os sais de ônions cujos íons ônions derivam do nitrogênio, do fósforo, do arsênio, do enxofre, do selênio, do oxigênio, do carbono ou do iodo, e coordenado com restos hidrocarbohados.
3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato dos catalisadores por transferência de fase serem escolhidos no grupo que compreende os sais de amônio, de fosfônio, piridínio e/ou de sulfônio.
4. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato do catalisador por transferência de fase ser escolhido no grupo que compreende os sais de tetrametilamônio, trietilmetilamônio, tributilmetilamônio, trimetilpropilamônio, tetraetilamônio, tetrabutilamônio, tetrametilfosfônio, tetrabutilfosfônio, etiltrimetilfosfônio, trimetilpentilfosfônio, octiltrimetilfosfônio, tetrafenilfosfônio, cetiltrimetil fosfônio, cetiltrifenilfosfônio, alquiltris(hidroximetil)fosfônio, n-butiltrifenilfosfônio, trifenil fosfônio que porta uma cadeia hidrocarbonada que comporta de 10 a 16 átomos de carbono, N- metilpirídio, N-etilpirídio, trimetilsulfônio, trietilsulfônio, e trifenilsulfônio.
5. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato do hidróxido de metal alcalino ser escolhido no grupo que compreende LiOH, NaOH e KOH.
6. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato da solução aquosa compreender de 0,1 a 10% em rnols de catalisador de transferência de fase, em relação ao número de rnols de íons hidroxila.
7. PROCESSO, de acordo com unia das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato da matéria plástica se apresentar em forma de fios, ■fibras, artigos têxteis, peças moldadas, p~eças extrudadas, ou filmes.
8. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato da matéria plástica ser à base de poliamida, de poliéster e/ou de poliolefina.
9. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato do material plástico ser recoberto por um material de silicone que provém de uma formulação de poliorganossiloxano multicomponente, bicomponente ou monocomponente que reticula à temperatura ambiente ou ao calor por reações de poliadição, de hidrossililação, radicalar ou de policondensação.
10. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato do material plástico ser recoberto por um material siliconado reticulado por uma reação de policondensação sob a ação da umidade, na presença de um catalisador.
11. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de na etapa (a) o meio reacional ser aquecido a uma temperatura compreendida entre 20 e 100°C.
12. PROCESSO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de na etapa (b) o material plástico ser lavado com água e/ou ser seco.
13. PROCESSO de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa (c) adicional de tratamento do material plástico por um ácido e eventualmente de lavagem com água e/ou de secagem.
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