ES2706662B2 - Procedimiento para otorgar a polimeros organicos la posibilidad de ser detectados - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
PROCEDIMIENTO PARA OTROGAR A POLÍMEROS ORGÁNICOS LA POSIBILIDAD DE SER DETECTADOS.
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un procedimiento para hacer fácilmente detectables por medio de sistemas magnéticos, electromagnéticos, eléctricos o rayos X los polímeros plásticos o elastómeros.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad la detección magnética, electromagnética, eléctrica, mediante rayos X o por densidad aplicada a polímeros plásticos o elastómeros tiene interés por múltiples razones ya que esta permite:
Que los fabricantes de alimentos y productos farmacéuticos puedan reducir el riesgo de contaminación de estos por presencia de plásticos, elastómeros o sus fragmentos procedentes de envases, recipientes intermedios, cintas transportadoras, guantes de manipulación, films u otros.
Que los fabricantes de tuberías para fibra óptica o transporte de fluidos mediante el uso de plásticos o elastómeros puedan conferir la propiedad de facilitar la detección de estos tubos cuando son necesarias reparaciones en los mismos.
Que cualquier fabricante de plásticos o elastómeros facilite su reciclado por separación de distintos tipos de plásticos o de estos y otros componentes basándose en la posibilidad de detección magnética, electromagnética, eléctrica o por rayos X o por densidad de los plásticos o elastómeros a separar.
Para otorgar estas funciones a los plásticos o elastómeros se les añade cargas sólidas basadas en:
Metales como hierro, aceros austeníticos pulverizados, acero inoxidable 410SST o 17­ 4 como en las patentes US6113482, US6177113.
Ferritas metálicas, incluido óxido de hierro magnético como en las patentes WO1992008923A1, WO2007012898A1, WO2006026823A1, DE4321612A1, JPH02166059A o US 2007/0205529 A1.
Óxidos metálicos antiferromagnéticos como MnO, FeO o MnS.
La adición de compuestos de hierro u otros metales como óxidos u otros es que estos compuestos no son muy efectivos en cuanto a su posibilidad de detección magnética o eléctrica lo que exige la adición de grandes cantidades del compuesto de hierro para obtener el efecto de detección y esto a su vez conlleva la pérdida de las propiedades físicas, mecánicas o la posibilidad de coloración de los mismos.
Por otro lado, el empleo de hierro o acero metálicos implica que el metal añadido no estable a lo largo del tiempo porque se oxida por la acción del oxígeno del aire, contaminando el plástico u objeto sobre el que se ha añadido o bien haciendo que este pierda sus propiedades físicas o mecánicas con lo que el objeto ya no sirve para lo que fue construido.
El empleo de aleaciones de hierro comúnmente llamadas aceros inoxidables, previenen el problema de la oxidación del metal añadido al polímero, pero por el contrario al haber aleado el hierro con cantidades suficientes de cromo o níquel la aleación resultante pierde propiedades magnéticas y de nuevo es necesario añadir grandes cantidades de dicha aleación al polímero para lograr el efecto de la detección magnética.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es otorgar a los plásticos y elastómeros la posibilidad de ser detectados, localizados, eliminados o separados por medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, mediante rayos X o por densidad, mediante un procedimiento fundamentado en la adición de aleaciones de hierro y silicio preparadas específicamente para esta finalidad.
DESCRIPCIÓN
Los polímeros bien sean termoplásticos, termoestables o elastómeros pueden detectarse mediante el empleo de equipamiento de detección magnética, electromagnética, eléctrica, de rayos X o por densidad cuando contienen materiales susceptibles de producir algún efecto o cambio sobre el sistema de detección escogido. Los polímeros pueden también ser localizados, eliminados o separados. Los métodos de detección de materiales metálicos se basan en varios tipos de tecnologías diferentes.
El primer tipo de detectores de metales utiliza un cabezal de detección de bobinas equilibradas. Los detectores de este tipo pueden detectar todo tipo de contaminación metálica, incluidos metales férricos, no férricos y aceros inoxidables mediante el efecto electromagnético y eléctrico que producen los metales sobre el sistema de detección.
El segundo tipo de detector utiliza imanes permanentes montados en un cabezal de detección de metales férricos o aceros inoxidables magnéticos mediante el efecto magnético y electromagnético que producen este tipo de metales sobre el sistema de detección.
El tercer grupo de tecnologías actualmente empleadas para la detección, localización, eliminación o separación de materiales metálicos es la inspección por rayos X y que detecta el apantallamiento de estos rayos producido por materiales de alta densidad, entre ellos los metálicos.
Por último, es posible detectar, diferenciar y/o separar materiales poliméricos por el incremento de densidad en la masa del objeto o fragmento que produce la adición de un material de alta densidad sobre estos.
La detección de los polímeros o sus fragmentos es la fase inicial que facilita o permite su eliminación, localización, reparación, separación, reciclaje o valorización entre otros.
El problema de añadir aleaciones metálicas de hierro a los plásticos es la reducción de la vida útil de los mismos debido a que las aleaciones metálicas de hierro se oxidan en plazos de tiempo muy cortos con lo que el objeto fabricado con contenido de estas acaba perdiendo su utilidad.
La adición de aceros inoxidables tiene el problema de que estos tienen un menor efecto sobre los sistemas de detección porque estos tienen peores propiedades magnéticas para su detección.
Sorprendentemente se ha demostrado que mediante la aplicación de un procedimiento específico es posible otorgar a los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros la propiedad de ser detectables mediante métodos magnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad al añadir a los polímeros aleaciones de hierro y silicio que mantienen las propiedades magnéticas haciendo que la cantidad necesaria a ser añadida para lograr la detección del conjunto sea muy baja y además estas aleaciones de hierro y silicio no se oxidan o transforman en otros productos durante la vida útil de polímero al que se han añadido.
Las aleaciones de hierro y silicio que proporcionan el efecto de detección mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad son:
Aquellas cuyo contenido de silicio de las aleaciones con hierro puede oscilar entre un 0,2% y un 75%, preferentemente entre un 5% y un 50% y más preferentemente entre un 12 y un 20%.
Además, las aleaciones de hierro y silicio pueden contener otros elementos químicos en proporciones máximas iguales al contenido de silicio en la aleación como Cr, Ni, Co, Mo, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, B, C, P, S, Cu, Zn, Zr, Nb, Sn, Ta, W, Bi, Ce, La, tierras raras y sus mezclas.
La fabricación de las aleaciones de hierro y silicio se realiza mediante: Métodos primarios que son aquellos que se fundamentan en la reducción de mezclas de compuestos de hierro y silicio, principalmente óxidos de estos elementos, a los que generalmente se trata por la acción térmica y reductora del carbón en un horno. Además de estos dos componentes principales pueden contener otros componentes.
Métodos secundarios cuando se parte de hierro metal o sus aleaciones a las que se añade silicio metal o sus aleaciones, y el resto de componentes si los hay, para fundir finalmente todo lo que va a formar la aleación.
Tanto mediante métodos primarios como secundarios se puede lograr contenidos de hierro y silicio en la aleación final dentro del rango de los propuestos en esta invención, además de lograr la presencia de otros componente secundarios como Cr, Ni, Co, Mo, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, B, C, P, S, Cu, Zn, Zr, Nb, Sn, Ta, W, Bi, Ce, La tierras raras y sus mezclas.
La forma del material que se añade al polímero puede ser esférica, prismática, en forma de hilos, de planos o irregular.
El tamaño de los materiales a añadir oscila entre 10 nm y 5 mm, preferentemente entre 1 micra y 300 micras y más preferentemente entre 30 micras y 110 micras, si bien el tamaño de los mismos dependerá del procesado del polímero. Así, por ejemplo, para hilatura o filamento, el tamaño de los materiales oscilara entre 10 nm y 10 micras.
La cantidad necesaria de aleación de hierro y silicio a añadir al polímero, para los materiales propuestos, puede oscilar entre un 0,1% y un 95%, preferentemente entre un 1,5% y un 50% y más preferentemente entre un 3% y un 20%.
Para obtener apropiadas cualidades mecánicas en el producto final y reducir el riesgo de corrosión de las aleaciones de hierro con contenido de silicio de la presente invención, los materiales propuestos pueden recibir un tratamiento superficial o funcionalización previo o durante su mezclado, basado en el uso de agentes de acoplamiento tipo silanos, conocidos en el estado del arte. Los silanos a emplear pueden ser uno o una mezcla de los siguientes silanos:
Vinilsilanos que incluyen silanos de la fórmula:
A-Si(R2 MOR1 )3-x (1)
donde R1, así como R2, independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y generalmente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1, y A representa un grupo vinilo o propilvinilo funcional. Ejemplos de este tipo de silanos pueden ser: viniltrimetoxisilano, viniltrietoxysilano, viniltripropoxisilano, viniltriisopropoxisilano, viniltributoxisilano, viniltriisobutoxisilano, vinilacetoxisilano, viniltriisobutoxisilano, vinilbutiltrimetoxisilano, vinilmethiltrimetoxisilano, vinyletylltrimetoxisilano, vinilpropiltrimetoxisilano, vinilbutiltrietoxisilano y vinilpropiltrietoxisilano.
Aminosilanos que incluyen silanos de la fórmula:
A-Si(R2 )x(O R V x (2)
donde R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y generalmente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1, y A representa un grupo aminofuncional de la fórmula 2a
-(CH2)i-[NH(CH2)f]gNH[(CH2)f*NH]g*-(CH3) (2a),
donde i, f, f*, g o g* son iguales o diferentes, con i = 1,2, 3 o 4, f y/o f* = 1 o 2, g y/o g* = 0 o 1, preferentemente con i igual a 3, así como g y g* iguales a 0.
Bisaminosilanos que incluyen silanos de la fórmula:
(OR1 )3Si-A-Si(OR1)3 (3)
donde los grupos R1 son iguales o diferentes y R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de C y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, así como, opcionalmente, al menos otro compuesto de silicio de la serie tetraalcoxisilano, alquilalcoxisilano, mercaptoalquilalcoxisilano, aminoalquilalcoxisilano, carboxialquilalcoxisilano, ureidoalquilalcoxisilano, tiocianatoalquilalcoxisilano y los soles de sílice, y A representa un grupo bisaminofuncional de la fórmula 3a.
-(CH2) i-[NH(CH2)f]gNH[(CH2)f*NH]g*-(CH2)i*- (3a)
donde i, i*, f, f*, g o g* son iguales o diferentes, con i y/o i* = 1, 2, 3 o 4, f y/o f* = 1 o 2, g y/o g* = 0 o 1, preferentemente con i e i* iguales a 3, así como g y g* iguales a 0. Ejemplos de este tipo de silano pueden ser: bis-(trimetoxisililpropil)amina, bis-(trietoxisililpropil)amina, bis-(trietoxisililpropil)etileno diamine, N-[2-(vinilbenzilamino)etil]-3-aminopropiltrimetoxi silano, y aminoetil-aminopropiltrimetoxi silano.
Silanos con grupos funcionales epoxi o glicidoxi con fórmula:
A-Si(R2 )x(OR1)3-x (4)
donde A representa un grupo 2-(3,4-epoxiciclohexil)etilo, 1-glicidiloximetilo, 2-glicidiloxietilo, 3- glicidiloxipropilo o 3-glicidiloxiisobutilo, R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1. Por ejemplo 3-gilcidiloxipropiltrimetoxisilano.
Bisilanos con grupos funcionales sulfuro:
(OR1 )3Si-A-Si(OR1)3 (5)
donde los grupos R1 son iguales o diferentes y R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de C y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, así como, opcionalmente, al menos otro compuesto de silicio de la serie tetraalcoxisilano, alquilalcoxisilano, mercaptoalquilalcoxisilano, aminoalquilalcoxisilano, carboxialquilalcoxisilano, ureidoalquilalcoxisilano, tiocianatoalquilalcoxisilano y los soles de sílice, y A representa un grupo polisulfuro (5a):
-(S)i- (5a)
donde i puede tomar valores de 1 a 10.
Silanos con grupos funcionales diversos como:
A-Si(R2)x(OR1)3-x (6)
donde A representa un grupo mercaptopropil, tiocianatopropil, ureidopropil, isocianatopropil, metacriloxipropil, acriloxipropil(...) y R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1.
Silanos con cadenas alquilo que incluyen:
A-Si(R2)x(OR1)3-x (7)
donde R1, así como R2, independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y generalmente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1, y A representa un grupo alquilo con 1 a 50 átomos de carbono lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo que puede estar ramificado, un grupo fenilo o un grupo fenilalquilo con cadenas alquilo entre 1 a 50 átomos de carbono lineales o ramificadas.
Bisilanos con cadenas alquílicas:
(OR1 )3Si-A-Si(OR1)3 (8)
donde los grupos R1 son iguales o diferentes y R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de C y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo y A representa una cadena alquílica con 1 a 50 átomos de carbono. Ejemplo de este tipo de silanos puede ser el Bistrietoxisililetano (BTSE).
La relación de silano a añadir en porcentaje masa/masa a la aleación de hierro con contenido de silicio puede ser entre el 0,01 y el 10% de silano. Preferentemente entre el 0,1 y el 3% y más preferentemente entre el 0,2 y el 2%.
La preparación de los materiales silanizados se lleva a cabo antes o durante cualquier proceso de mezcla en el que intervenga la aleación de hierro y silicio.
La adición del silano a la aleación de hierro y silicio antes de la mezcla del material con el polímero orgánico se lleva a cabo mediante los métodos conocidos en el estado de la técnica y que se basan en tratamientos en medio líquido acuoso o disolvente orgánico como alcoholes, cetonas, sus mezclas y/o sus mezclas en agua que contienen entre un 1 y un 90% del silano y además pueden contener aditivos para catalizar la reacción de silanización de la superficie del material magnético, por ejemplo aquellos que producen un pH ácido, básico o son ácidos o bases de Lewis, como ácido acético, amoniaco o acetato de estaño entre otros. Tras realizar el tratamiento se seca el producto obtenido entre temperatura ambiente y 200°C, a presión atmosférica o a vacío, para eliminar los medios líquidos y los subproductos, catalizadores y aditivos empleados en la silanización de la superficie.
El recubrimiento superficial del material magnético de esta invención puede realizarse también mediante la adición de los silanos en fase gaseosa mediante métodos como deposición física de vapor (PVD) deposición química de vapor (CVD) plasma y otros métodos conocidos en el estado de la técnica para la funcionalización otros materiales inorgánicos o metálicos.
Para recubrir la superficie del material también es posible añadir directamente el silano al polímero orgánico base y simultáneamente o posteriormente se añade el material magnético continuando el proceso con la mezcla de todo para obtener el polímero orgánico activo, produciéndose la silanización de la superficie en el propio polímero.
Una vez recubierta la superficie del material de silano, mediante este silano se produce acoplamiento al polímero orgánico mediante formación de enlaces covalentes, fuerzas dipolares, auto-ensamblaje, electrostáticas o de van der Waals.
Los polímeros a los que se pueden añadir las aleaciones de hierro y silicio propuestos en esta invención para otorgarles la posibilidad de ser detectados son: Poliolefinas de cualquier tipo como polietileno, polipropileno, polibutileno, copolímeros con distintos monómeros, copolímeros de EVA, etileno-butilmetacrilato u otros, poliestirenos, PVC y plásticos vinílicos, PET, polimetacrilatos, poliacrilatos, poliamidas, PLA, PVDF, teflón, policarbonatos, ABS, poliuretanos, caucho natural, SBR, NBR, cloropreno, EPDM, polibutadieno, cauchos de butilo, siliconas, cauchos acrílicos, ionómeros, latex, resinas epoxi, poliéster insaturado, epoxi vinil ester, gel coats de los dos anteriores, gel coats acrílicos, gel coats de poliuretano, resinas de poliuretano, resinas de poliurea, ureaformaldehido, melamina-formaldehído, fenol-formaldehído, sus mezclas y otros polímeros orgánicos
El proceso de adición de los materiales a los polímeros orgánicos incluye varias posibilidades:
Mezcla de polvos sólidos, que puede obtenerse mediante la mezcla del material de esta invención con polvos de polímero de tamaño entre 10 nm y 10 mm mediante movimiento convectivo, mezclado por difusión o mezclado por cizalla. La mezcla por movimiento convectivo consiste en la inversión del lecho de polvo completo, en caso de mezcladores de volteo o bien puede producirse por arrastre mediante una hélice, mediante un tornillo sinfín u otras técnicas. La mezcla por difusión puede realizarse aplicando movimiento vibratorio a los polvos. La mezcla por cizalla puede realizarse durante la molienda del polímero orgánico, al cual se añade el material de esta invención. Estos procesos son conocidos en el estado de la técnica y se realizan por cargas o en continuo. Posteriormente la mezcla de sólidos obtenida puede emplearse para el moldeo o bien pueden ser extruidos por fusión o en frío para obtener granzas de polímero.
Mezclado en el que el material de esta invención se añade a un sólido fundido que comprende entre otros:
La inclusión del material de esta invención en el polímero orgánico directamente mediante fusión del polímero y mezcla, denominado en el estado de la técnica extrusión o mezcla en fundido. La fusión del polímero puede realizarse mediante calentamiento en una extrusora monohusillo, de doble husillo, planetaria o con mezclador interno. La inclusión del material de esta invención en el polímero orgánico mediante la adición del material de esta invención en forma de una mezcla previa del mismo con el mismo polímero o con otros polímeros, conocido en el estado de la técnica como adición de un concentrado o masterbatch. La fusión y mezcla final puede realizarse mediante calentamiento en una extrusora monohusillo, de doble husillo, planetaria o con mezclador interno.
Mezclado en el que el material sólido de esta invención se añade sobre un monómero, se dispersa por agitación, difusión, cizalla, vibración, ultrasonidos u otros y simultánea o posteriormente se polimeriza el monómero in situ.
Mezclado en el que el material sólido de esta invención se añade a un polímero sólido que previamente se ha disuelto en un disolvente. La mezcla de sólido y líquido se dispersa por agitación, difusión, cizalla, vibración, ultrasonidos u otros y simultánea o posteriormente se elimina el disolvente por vacío, destilación o cualquier otro método aplicable en el estado de la técnica para la mezcla de cargas inorgánicas o metálicas.
Mezcla del material de esta invención o un concentrado o masterbatch del mismo con el polímero orgánico sólido en un mezclador cerrado por cargas tipo Bambury, Sigma o similares, conocidos en el estado de la técnica para la mezcla de cargas inorgánicas o metálicas.
Mezcla del material de esta invención o un concentrado del mismo, con el polímero orgánico en un molino de rodillos o calandra, conocido en el estado de la técnica para la mezcla de cargas inorgánicas o metálicas.
Mezcla del material de esta invención o un concentrado o masterbatch del mismo con una resina orgánica de uno o dos componentes como poliésteres insaturados, epoxi vinil ester, gel coats de estos polímeros, resinas epoxi, resinas de poliuretano, resinas de poliurea, urea-formaldehido, melamina-formaldehído, fenol-formaldehído en las que sus componentes son líquidos o pastosos y que se mezclan por cualquier método de mezcla o dispersión como agitación, vibración, ultrasonidos u otros.
Cualquier otro método del estado de la técnica que permita adicionar un material sólido a un polímero orgánico tanto sea este sólido como líquido.
Una vez adicionado el material de esta invención al polímero orgánico se puede dar forma al objeto final fabricado empleando cualquier técnica del estado del arte para obtener objetos a partir de polímeros orgánicos como inyección, extrusión, coextrusión, fabricación de fibras, rotomoldeo, prensado, prensado de platos calientes, moldeo en abierto, colada, sinterización, film, fabricación de fibras, SMC, BMC, laminado u otros métodos conocidos en el estado de la técnica.
Los polímeros finales pueden contener aquellos otros aditivos necesarios en su fabricación como antioxidantes, protectores UV, plastificantes, antiestáticos, conductores eléctricos, agentes antiblocking, aceleradores, catalizadores, estabilizadores térmicos, retardantes de llama, cargas minerales u orgánicas u otros aditivos, según las propiedades que se requieran del polímero final, que pueden ser añadidos, antes durante o después de la mezcla con el material que otorga la propiedad de detección.
Además, los plásticos tanto termoplásticos como termoestables o los elastómeros detectables pueden contener cantidades variables de distintos pigmentos y colorantes para dar color al plástico o elastómero, que pueden ser añadidos, antes durante o después de la mezcla con el material que otorga la propiedad de detección.
Con la finalidad de mejorar las propiedades mecánicas y de resistencia de los polímeros finales propuestos, se puede añadir a estos, agentes de acoplamiento como polietilenomaleico, polipropileno-maleico, polietileno-ácido acrílico y/u otros polímeros conocidos en el estado de la técnica para mejorar la dispersión de cargas sólidas en plásticos o generar enlaces entre la carga sólida y el polímero.
El material usado para conferir las propiedades de detección puede ser mezclado o unido a cualquiera de los otros aditivos, cargas o componentes que va a llevar el polímero, previamente a la mezcla con el polímero.
EJEMPLOS
Ejemplos de recubrimiento mediante silanos de las aleaciones de hierro silicio de la presente invención:
Ejemplo R1: Se parte de 1 Kg de aleación de hierro con contenido de silicio del 15%. Se coloca en un tambor de polietileno con salida de gases. Se añade una mezcla de 10 gr de viniltrimetoxisilano, 20 gr de agua y 1 gr de ácido acético. El tambor se pone a girar a 25 rpm durante 3 horas. Se eliminan los volátiles resultantes por vacío.
Ejemplo R2: Se parte de 1 Kg de aleación de hierro con contenido de silicio del 15%. Se coloca en un tambor de polietileno con salida de gases. Se añade una mezcla de 10 gr de aminopropiltrimetoxisilano y 10 gr de agua. El tambor se pone a girar a 25 rpm durante 1 hora. Se eliminan los volátiles resultantes mediante vacío.
Ejemplo R3: Se parte de 1 Kg de aleación de hierro con contenido de silicio del 15%. Se coloca en un tambor de polietileno con salida de gases. Se añade una mezcla de 10 gr de Bis[3-(trietoxisilil)propil]tetrasulfuro comercialmente Evonik Si-69, 10 gr de agua y 1 gr de ácido acético. El tambor se pone a girar a 25 rpm durante 3 horas. Se eliminan los volátiles resultantes mediante vacío.
Ejemplos de uso de las aleaciones de hierro silicio con o sin funcionalización o recubrimiento de la presente invención:
Los sustratos empleados referidos en los siguientes ejemplos son probetas de polímeros obtenidas por inyección del polímero termoplástico correspondiente tras haber sido añadido al mismo, por extrusión, el material propuesto. Los polímeros contienen antioxidantes Irganox 10100,2% e Irgafos 1680,02%. Una vez obtenidas las probetas, se recorta un cuadrado de 2 mm x 2 mm x 1 mm de altura y se ensaya en cuatro tipos de detectores:
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
Los sustral os empleados referidos en los siguientes ejemplos son polímeros obtenidas por rotomoldeo de polvos del polímero termoplástico correspondiente tras haber sido añadido al mismo, el material propuesto. Para la adición del sólido, en primer lugar, se extruye el polímero con polvo de aleación hierro y silicio para obtener pellets que luego se muelen a tamaño máximo de grano de 150 p,m. Los polímeros contienen antioxidantes Irganox 1010 0,2% e Irgafos 168 0,02% y pigmento azul. Se realiza el conformado por rotomoldeo. Una vez obtenida la probeta de estudio se recorta un cuadrado de 2 mm x 2 mm x 1 mm de altura y se ensaya en cuatro tipos de detectores:
Figure imgf000014_0001
Los sustratos empleados referidos en los siguientes ejemplos son probetas de polímeros obtenidas por inyección del polímero termoplástico correspondiente tras haber sido añadido al mismo, el material propuesto por extrusión en fundido para obtener pellets.
Una vez obtenidas las probetas, se recorta un cuadrado de 2 mm x 2 mm x 1 mm de altura y se ensaya en cuatro tipos de detectores:
Figure imgf000015_0001
Los sustratos empleados referidos en los siguientes ejemplos son probetas de polímeros obtenidas por prensado en platos calientes del elastómero correspondiente, tras haber sido añadido al mismo el material propuesto en mezclador cerrado tipo Bambury. Los elastómeros han sido vulcanizados mediante sistemas de aceleradores convencionales conocidos en el estado de la técnica, para los cauchos mediante la adición de azufre 2,8 phr, mercaptobenzotiazol 0,3 phr, mercaptobenzotiazol disulfuro 0,9 phr, óxido de cinc 3,5 phr, ácido esteárico 1 phr, tetrametilhidroquinolina polímero 0,5 phr, aceite de proceso nafténico 10 phr y caolín 20 phr. Para la silicona de reticulación por peróxidos mediante adición de un 2% de diclorobenzoilperóxido y para la silicona de curado por platino mediante la adición de complejo de platino diviniltetrametildisiloxano. Una vez obtenidas las probetas, se recorta un cuadrado de 2 mm x 2 mm x 1 mm de altura y se ensaya en los cuatro tipos de detectores:
Figure imgf000016_0001
Los sustratos empleados referidos en los siguientes ejemplos son probetas de polímeros obtenidas por colada en molde del termoestable correspondiente, tras haber sido añadido al mismo el material propuesto. Los termoestables de tipos poliester insaturado y epoxivinil ester han sido reticulados mediante sistemas de aceleradores y catalizadores convencionales conocidos en el estado de la técnica añadiendo acelerador de naftenato de cobalto 0,2% y peróxido de metilisobutilcetona 1%. Una vez obtenidas las probetas, se obtiene un cuadrado de 2 mm x 2 mm x 1 mm de altura y se ensaya en cuatro tipos de detectores:
Figure imgf000017_0001
Los sustratos empleados referidos en los siguientes ejemplos son probetas de polímeros obtenidas por colada en molde del termoestable correspondiente. Primero se añade al mismo Además en este caso se añadió un 2% de metacriloxipropiltrimetoxisilano, luego se añade la aleación de hierro silicio propuesta. El material se mezcla y el termoestable ha sido reticulado mediante sistemas de aceleradores y catalizadores convencionales conocidos en el estado de la técnica por adición de 0,2% de naftenato de cobalto y 1% de metilisobutilcetona peróxido. Una vez obtenidas las probetas, se obtiene un cuadrado de 2 mm x 2 mm x 1 mm de altura y se ensaya en cuatro tipos de detectores:
Figure imgf000018_0001
La separación por densidad de os polímeros orgánicos se realiza mediante a flotación del polímero directamente en agua. Se fabrican probetas de polímeros de tamaño 10 mm x 10 mm x 2 mm de espesor con contenido o no de los materiales previstos en esta invención y se ponen en un depósito con agua de forma que se separan debido a que las probetas flotan en el agua o no.
Figure imgf000018_0002

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los objetos fabricados o sus fragmentos, empleando polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros y que consta al menos de dos componentes:
a) El polímero termoplástico, termoestable o elastómero
b) Una aleación de hierro y silicio que pueden contener otros elementos químicos en proporciones máximas iguales al contenido de silicio en la aleación como Cr, Ni, Co, Mo, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, B, C, P, S, Cu, Zn, Zr, Nb, Sn, Ta, W, Bi, Ce, La, tierras raras y sus mezclas, las cuales tienen un contenido de silicio entre un 5 y un 50%.
Y en los que la preparación de las mezclas del polímero termoplástico, termoestable o elastómero y la aleación de hierro y silicio se realiza mediante métodos para mezclar sólidos con sólidos como mezcla de polvos, mezcla de sólidos con polímeros fundidos tales como extrusión o mezcla en fundido, mezcla de polvos con polímeros elastómeros un mezclador cerrado por cargas tales como los tipo Bambury o Sigma o en un molino de rodillos o calandra, o mezcla de polvos con líquidos, en los que el líquido es una resina orgánica de uno o dos componentes.
Y en los una vez adicionado la aleación de hierro y silicio al polímero orgánico se puede dar forma al objeto final fabricado.
2. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros según la reivindicación 1 en los polímeros pueden ser: Poliolefinas de cualquier tipo como polietileno, polipropileno, polibutileno, copolímeros con distintos monómeros, copolímeros de EVA, etileno-butilmetacrilato u otros, poliestirenos, PVC y plásticos vinílicos, PET, polimetacrilatos, poliacrilatos, poliamidas, PLA, PVDF, teflón, policarbonatos, ABS, poliuretanos, caucho natural, SBR, NBR, cloropreno, EPDM, polibutadieno, cauchos de butilo, siliconas, cauchos acrílicos, ionómeros, resinas epoxi, poliéster insaturado, epoxi vinil ester, gel coats de los dos anteriores, gel coats acrílicos, gel coats de poliuretano, resinas de poliuretano, resinas de poliurea, urea-formaldehido, melamina-formaldehído, fenol-formaldehído, sus mezclas y otros polímeros orgánicos.
3. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros según las reivindicaciones 1 a 2 el cual las aleaciones de hierro y silicio tienen un contenido de silicio que puede oscilar entre un 12 y un 20%.
4. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros según las reivindicaciones 1 a 3 el cual las aleaciones de hierro y silicio tienen un tamaño entre 30 micras y 110 micras.
5. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros según las reivindicaciones 1 a 4 en el cual las aleaciones de hierro y silicio se añaden en cantidades que pueden oscilar entre un 0,1% y un 90%, preferentemente entre un 1,5% y un 50% y más preferentemente entre un 3% y un 20%.
6. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros según las reivindicaciones 1 a 5 en el cual las aleaciones de hierro y silicio se han tratado o funcionalizado superficialmente por silanos que pueden ser uno de estos o la mezcla de varios:
Vinilsilanos que incluyen silanos de la fórmula:
A-Si(R2 MOR1 )3-x (1)
donde R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y generalmente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1, y A representa un grupo vinilo o propilvinilo funcional.
Aminosilanos que incluyen silanos de la fórmula:
A-Si(R2 )x(OR1)3-x (2)
donde R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y generalmente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1, y A representa un grupo aminofuncional de la fórmula 2a
-(CH2)i-[NH(CH2)f]gNH[(CH2)f*NH]g*-(CH3) (2a),
donde i, f, f*, g o g* son iguales o diferentes, con i = 1,2, 3 o 4, f y/o f* = 1 o 2, g y/o g* = 0 o 1, preferentemente con i igual a 3, así como g y g* iguales a 0.
Bisaminosilanos que incluyen silanos de la fórmula:
(OR1 )3Si-A-Si(OR1)3 (3)
donde los grupos R1 son iguales o diferentes y R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de C y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, así como, opcionalmente, al menos otro compuesto de silicio de la serie tetraalcoxisilano, alquilalcoxisilano, mercaptoalquilalcoxisilano, aminoalquilalcoxisilano, carboxialquilalcoxisilano, ureidoalquilalcoxisilano, tiocianatoalquilalcoxisilano y los soles de sílice, y A representa un grupo bisaminofuncional de la fórmula 3a.
-(CH2)i-[NH(CH2)f]gNH[(CH2)f*NH]g.-(CH2) i*- (3a)
donde i, i*, f, f*, g o g* son iguales o diferentes, con i y/o i* = 1, 2, 3 o 4, f y/o f* = 1 o 2, g y/o g* = 0 o 1, preferentemente con i e i* iguales a 3, así como g y g* iguales a 0.
Silanos con grupos funcionales epoxi o glicidoxi con fórmula:
A-Si(R2 )x(OR1)3-x (4)
donde A representa un grupo 2-(3,4-epoxiciclohexil)etilo, 1-glicidiloximetilo, 2-glicidiloxietilo, 3- glicidiloxipropilo o 3-glicidiloxiisobutilo, R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1. Por ejemplo 3-gilcidiloxipropiltrimetoxisilano.
Bisilanos con grupos funcionales sulfuro:
(OR1 )3Si-A-Si(OR1)3 (5)
donde los grupos R1 son iguales o diferentes y R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de C y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, así como, opcionalmente, al menos otro compuesto de silicio de la serie tetraalcoxisilano, alquilalcoxisilano, mercaptoalquilalcoxisilano, aminoalquilalcoxisilano, carboxialquilalcoxisilano, ureidoalquilalcoxisilano, tiocianatoalquilalcoxisilano y los soles de sílice, y A representa un grupo polisulfuro (5a):
-(S)i- (5a)
donde i puede tomar valores de 1 a 10.
Silanos con grupos funcionales diversos como:
A-Si(R2)x(OR1)3-x (6)
donde A representa un grupo mercaptopropil, tiocianatopropil, ureidopropil, isocianatopropil, metacriloxipropil, acriloxipropil(...) y R1, así como R2 , independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1.
Silanos con cadenas alquilo que incluyen:
A-Si(R2)x(OR1)3-x (7)
donde R1, así como R2, independientemente entre sí, representan un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de carbono y generalmente R1 representa metilo y/o etilo, y x es igual a 0 o 1, y A representa un grupo alquilo con 1 a 50 átomos de carbono lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo que puede estar ramificado, un grupo fenilo o un grupo fenilalquilo con cadenas alquilo entre 1 a 50 átomos de carbono lineales o ramificadas.
Bisilanos con cadenas alquílicas:
(OR1 )3Si-A-Si(OR1)3 (8)
donde los grupos R1 son iguales o diferentes y R1 representa un grupo alquilo lineal o ramificado con 1 a 4 átomos de C y preferentemente R1 representa metilo y/o etilo y A representa una cadena alquílica con 1 a 50 átomos de carbono.
7. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros en el que las aleaciones de hierro y silicio se han tratado superficialmente por silanos según la reivindicación 6 y en el que la relación de silano frente aleaciones de hierro y silicio puede ser entre el 0,01 y el 10% añadir en porcentaje masa/masa. Preferentemente entre el 0,1 y el 3% y más preferentemente entre el 0,2 y el 2%.
8. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros en el que las aleaciones de hierro y silicio se han tratado superficialmente por silanos según la reivindicación 7 en las que en el que el tratamiento de la superficie de las aleaciones de hierro y silicio con un silano, cuando estas se encuentran en estado sólido y se realiza mediante la adición de un medio líquido que contiene el silano.
9. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros en el que las aleaciones de hierro y silicio se han tratado superficialmente por silanos según la reivindicación 7 en las que en el que el tratamiento de la superficie de las aleaciones de hierro y silicio con un silano, cuando estas se encuentran en estado sólido se realiza mediante la adición de un medio gaseoso que contiene el silano, por técnicas como PVD, CVD, plasma u otras.
10. Un procedimiento para hacer detectables o separables mediante medios magnéticos, electromagnéticos, eléctricos, de rayos X o por densidad los polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros en el que las aleaciones de hierro y silicio se han tratado superficialmente por silanos según la reivindicación 7 en las que en el que el tratamiento de la superficie de las aleaciones de hierro y silicio con un silano se realiza durante la mezcla con el polímero, al cual se ha añadido el silano.
11. La preparación de artículos según las reivindicaciones 1 a 10 mediante inyección, extrusión, coextrusión, fabricación de fibras, rotomoldeo, prensado, prensado de platos calientes, moldeo en abierto, colada, sinterización, film, fabricación de fibras, SMC, BMC, laminado u otros métodos conocidos en el estado de la técnica.
12. Un procedimiento mediante el cual las aleaciones de hierro y silicio son añadidas a los polímeros según las reivindicaciones 1 a 11 para permitir la detección de polímeros termoestables, termoplásticos, elastómeros o sus fragmentos presentes en otros productos como alimentos, medicamentos, materiales y polvos de uso industrial, líquidos u otros.
13. Un procedimiento mediante el cual las aleaciones de hierro y silicio son añadidas a los polímeros según las reivindicaciones 1 a 11 para permitir la detección de tuberías, conducciones, arquetas o estructuras fabricadas en polímeros termoplásticos, termoestables o elastómeros que se encuentren enterrados o difícilmente accesibles.
14. Un procedimiento mediante el cual las aleaciones de hierro y silicio son añadidas a los polímeros según las reivindicaciones 1 a 11 para permitir la separación de distintos termoplásticos, termoestables o elastómeros o para la separación de estos de otros materiales por detección de la presencia de estos o por separación basada en diferente densidad.
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