IT201900014919A1 - Procedimento di produzione di TPE-O e TPE-O così ottenuto - Google Patents

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    • C08J2323/12Polypropene

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento di produzione di TPE-O e TPE-O così ottenuto"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce al settore degli elastomeri termoplastici (TPE), in particolare di natura olefinica (TPE-O).
Come è noto, gli elastomeri termoplastici combinano le proprietà di lavorabilità e riciclabilità proprie dei materiali termoplastici con molte delle proprietà fisiche delle gomme termoindurenti, come l’elasticità, la bassa deformazione permanente a compressione e l’elevata flessibilità.
In particolare, i TPE possono essere descritti come materiali bifase, consistenti di un componente elastomerico gommoso ed un componente termoplastico rigido. La fase elastomerica determina proprietà simili a quelle della gomma, come l’elasticità, la morbidezza, la flessibilità, la bassa deformazione permanente a compressione e la temperatura minima d’uso, mentre la fase termoplastica ha proprietà simili a quelle di un usuale polimero termoplastico, come la durezza, la lavorabilità, la riciclabilità e la temperatura massima d’uso.
Uno scopo della presente invenzione è quello di fornire TPE-O migliorati rispetto a quelli appartenenti alla tecnica nota.
Secondo l’invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un procedimento di produzione di un elastomero termoplastico di natura olefinica, comprendente le fasi di:
- triturare in un trituratore privo di griglia polipropilene atattico, così da ottenere blocchetti di massa non superiore ad 1 kg,
- macinare in un mulino polietilene, così da ottenere scaglie di dimensione non superiore a 16 mm, - alimentare in un ulteriore mulino granulatore dotato di griglia da 16 mm 100 parti in peso di detti blocchetti di polipropilene atattico e da 220 a 300 parti in peso di dette scaglie di polietilene, così da ottenere una miscela di granuli di dimensione non superiore a 16 mm,
- caricare detta miscela all’estremità di entrata di un estrusore, in cui sono successivamente addizionate da 35 a 45 parti in peso di un copolimero di polipropilene isotattico e polietilene, e
- estrudere detto elastomero termoplastico attraverso una filiera di uscita dell’estrusore.
Un vantaggio offerto dal procedimento dell’invenzione è quello di permettere di valorizzare adeguatamente materiali termoplastici di scarso interesse commerciale, in particolare PP atattico (contenente eventualmente piccole quantità copolimerizzate di altri monomeri), che è tipicamente ottenuto come sotto-prodotto della produzione del PP isotattico ed è raramente utilizzato, usualmente solo come additivo, a causa della sua difficile lavorabilità dovuta principalmente a proprietà molto diverse da quelle del PP isotattico. Il PP atattico è infatti solitamente morbido, gommoso, elastico con modulo a flessione con valore minimo fino a 25 MPa, leggermente appiccicoso e spesso altamente viscoso con valori di viscosità Brookfield normalmente compresi fra 500.000 e 1.500.000 cps, e non resistente alle alte temperature con valori di softening point intorno a 110 °C, ovvero caratteristiche che ne avevano finora precluso l’utilizzo massivo in cicli produttivi convenzionali.
Vantaggiosamente, il polietilene caricato all’estremità di entrata dell’estrusore è costituito da LDPE/LLDPE da riciclo pre- e/o post-consumo, ad esempio ottenuto da film per imballaggio.
Preferibilmente, il copolimero di polipropilene isotattico e polietilene è addizionato circa a metà della lunghezza dell’estrusore, e tale copolimero è costituito per circa l’85 % in peso da polipropilene isotattico e circa il 15% in peso da polietilene.
In forme di attuazione dell’invenzione, sono inoltre successivamente addizionate nell’estrusore – preferibilmente circa a metà del suo sviluppo longitudinale - da 30 a 60 parti in peso di HDPE, preferibilmente sotto forma di scaglie da 16 mm provenienti dalla raccolta differenziata di flaconi, e/o da 5 a 10 parti in peso di colorante nero. Tipicamente, le parti in peso di PE (LDPE/LLDPE eventuale HDPE) complessivamente aggiunte nell’estrusore sono comprese fra 250 e 300.
Preferibilmente, il trituratore del PP atattico è di tipo bi-albero a lenta rotazione, mentre il mulino di macinazione del polietilene è di tipo monoalbero.
Vantaggiosamente, si utilizza un estrusore bivite avente ad esempio un rapporto fra lunghezza e diametro esterno delle viti compreso fra 40 e 45, in particolare 43, che viene fatto operare con una velocità di rotazione delle viti compresa fra 110 e 150 rpm.
Costituisce un ulteriore oggetto della presente invenzione un elastomero termoplastico ottenibile a seguito dell’effettuazione del procedimento sopra descritto, il quale elastomero termoplastico è in particolare utilizzabile per la produzione di membrane impermeabilizzanti a base di bitume.
L’elastomero termoplastico dell’invenzione è tipicamente costituito da granuli di dimensioni comprese fra 3 e 5 mm, non soggetti ad impaccamento e che si possono dosare in modo analogo ad un qualunque tipo di compound convenzionalmente commercializzato. Rispetto al polipropilene atattico che è normalmente offerto sul mercato in pani da 25 kg, l’elastomero termoplastico dell’invenzione possiede un’ottima stabilità termica ed è quindi facilmente stoccabile in sacchi su bancale, anche in magazzini esterni.
Costituisce ancora un ulteriore oggetto della presente invenzione una membrana impermeabilizzante formata da 75 a 85 parti in peso di bitume e da 25 a 15 parti in peso dell’elastomero termoplastico precedentemente descritto, preferibilmente da 80 parti in peso di bitume e 20 parti in peso di elastomero termoplastico.
Si è constatato che nelle membrane bituminose dell’invenzione, la modifica del bitume derivante dall’impiego dell’elastomero termoplastico dell’invenzione permette di ottenere valori di flessibilità a freddo (secondo la norma UNI EN 1109), di resistenza alla penetrazione (secondo la norma ASTM D5) e di ring and ball (secondo la normativa ASTM D36) che sono di gran lunga superiori a quelli che si sarebbero ottenuti modificando il medesimo bitume addizionandovi separatamente nelle stesse percentuali i componenti dell’elastomero termoplastico dell’invenzione.
Nello specifico, sono stati registrati, per bitumi modificati in un rapporto 80% bitume/20% elastomero termoplastico dell’invenzione, valori medi di ring and ball tra 125 e 135 °C, valori di flessione a freddo superiori a -20 °C e valori di penetrazione tra 70 e 100 dmm (decimi di mm), ovvero valori ottimali per la produzione di membrane bituminose particolarmente efficienti.
E’ ancora da notare che l’utilizzo di sottoprodotti e prodotti riciclati nella produzione dell’elastomero termoplastico dell’invenzione consente di ridurre considerevolmente il costo delle membrane impermeabilizzanti che lo utilizzano.
Queste ultime membrane presentano le seguenti proprietà, in particolare con riferimento a quelle appartenenti alla tecnica nota:
- miglioramento della fonoassorbenza;
- mantenimento delle proprietà anche a temperature estreme (negative e positive);
- resistenza alla fatica;
- resistenza chimica;
- resistenza all’abrasione;
- resistenza agli agenti atmosferici ed all’ozono; - facile lavorabilità;
- riciclabilità;
- maggiore flessibilità a basse temperature operative;
- maggiore rigidezza a temperature operative elevate;
- più ampio intervallo di elastoplasticità (ovvero maggiore ampiezza del campo di temperature di impiego);
- migliore correlazione tra viscosità e temperatura con riduzione della suscettività termica;
- maggiore resistenza ai carichi ed alla fatica; - più elevato recupero elastico;
- maggiore resistenza all'invecchiamento (ovvero maggiore durata nel tempo).
Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dai seguenti esempi di attuazione forniti a titolo non limitativo.
ESEMPIO 1
6.500 kg di PP atattico avente viscosità Brookfield compresa fra 500.000 e 1.500.000 cps a 190 °C , modulo a flessione compreso fra 25 e 100 MPa, softening point compreso fra 110 e 140 °C fornito sotto forma di pani (blocchi) da 25 kg, sono caricati in un trituratore bi-albero a lenta rotazione senza griglia di scarico fino ad essere triturati in blocchetti di massa non superiore ad 1 kg.
Separatamente dal PP atattico, 18.000 kg di LDPE/LLDPE da film per imballaggio riciclato avente densità 905 kg/m<3 >e MFI pari a 1,0 (190°C, 2,16 kg) sono lavati, macinati in un mulino mono-albero fino ad ottenere scaglie di dimensione non superiore a 16 mm ed essiccati.
Quindi i blocchetti di polipropilene atattico e le scaglie di polietilene precedentemente ottenuti sono convogliati in un ulteriore mulino granulatore dotato di griglia da 16 mm, così da ottenere una miscela sostanzialmente uniforme di granuli di dimensione non superiore a 16 mm.
Tale miscela viene immessa nell’estremità di entrata di un estrusore tramite un dispositivo di alimentazione forzata.
L’estrusore impiegato è un estrusore bivite co-rotante con diametro del cilindro pari a 110 mm e rapporto fra lunghezza e diametro esterno delle viti pari a 43. La velocità di rotazione delle viti è compresa fra 110 e 150 rpm.
Tramite dosatori gravimetrici, a circa a metà della lunghezza dell’estrusore, si addizionano inoltre 2.500 kg di granuli di un copolimero random di polipropilene isotattico e polietilene, costituito per l’85 % in peso da polipropilene isotattico ed il 15% in peso da polietilene (Vistamaxx 6202 prodotto da Exxon) avente densità pari a 860 kg/m<3>, e MFI di 9,1 (230°C, 2,16 kg), nonché 450 kg di granuli di colorante nero.
Da una filiera di uscita dell’estrusore sono estrusi 27.450 kg di elastomero termoplastico, i cui granuli sono poi convogliati tramite coclea ad un silo miscelatore per omogeneizzare il prodotto ottenuto e da qui, sempre tramite coclea, ad un insaccatrice automatica per il confezionamento in sacchi da 25 kg.
ESEMPIO 2
L’unica differenza sostanziale rispetto all’ESEMPIO 1 consiste nel fatto che circa a metà della lunghezza dell’estrusore bivite sono inoltre addizionati 2.000 kg di scaglie da 16 mm di HDPE proveniente dalla raccolta differenziata di flaconi ed avente densità di 920 kg/m<3 >e MFI pari mediamente a 0,8 (190°C, 5 kg), riducendo nello stesso tempo a 16.000 kg la quantità di LDPE/LLDPE alimentata all’estremità di entrata dell’estrusore bivite.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto a puro titolo esemplificativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni annesse. Ad esempio, nei mulini e/o nell’estrusore utilizzati nel procedimento dell’invenzione possono essere caricati, oltre ai materiali sopra descritti, tutti gli additivi convenzionalmente utilizzati nell’ambito della lavorazione delle materie plastiche ed elastomeriche, quali stabilizzanti, coloranti, ritardanti la fiamma, plastificanti, cariche, eccetera.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di produzione di un elastomero termoplastico di natura olefinica, comprendente le fasi di: - triturare in un trituratore privo di griglia polipropilene atattico, così da ottenere blocchetti di massa non superiore ad 1 kg, - macinare in un mulino polietilene, così da ottenere scaglie di dimensione non superiore a 16 mm, - alimentare in un ulteriore mulino granulatore dotato di griglia da 16 mm 100 parti in peso di detti blocchetti di polipropilene atattico e da 220 a 300 parti in peso di dette scaglie di polietilene, così da ottenere una miscela di granuli di dimensione non superiore a 16 mm, - caricare detta miscela all’estremità di entrata di un estrusore, in cui sono successivamente addizionate da 35 a 45 parti in peso di un copolimero di polipropilene isotattico e polietilene, e - estrudere detto elastomero termoplastico attraverso una filiera di uscita dell’estrusore.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto polietilene è costituito da LDPE/LLDPE da riciclo pre- e post-consumo, preferibilmente ottenuto da film per imballaggio.
  3. 3. Procedimento secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui da 30 a 60 parti in peso di HDPE, preferibilmente sotto forma di scaglie da 16 mm provenienti dalla raccolta differenziata di flaconi, e/o da 5 a 10 parti in peso di colorante nero sono successivamente addizionate in detto estrusore.
  4. 4. Procedimento secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui il copolimero di polipropilene isotattico e polietilene, l’HDPE, se presente, ed il colorante nero sono addizionati circa a metà della lunghezza dell’estrusore.
  5. 5. Procedimento secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto copolimero è costituito per circa l’85 % in peso da polipropilene isotattico e circa il 15% in peso da polietilene.
  6. 6. Procedimento secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto estrusore è bivite ed è azionato ad una velocità di rotazione delle viti compresa fra 110 e 150 rpm.
  7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui detto estrusore bivite ha un rapporto fra lunghezza e diametro esterno delle viti compreso fra 40 e 45, in particolare 43.
  8. 8. Procedimento secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto elastomero termoplastico è ottenuto sotto forma di granuli aventi preferibilmente una dimensione compresa fra 3 e 5 mm.
  9. 9. Elastomero termoplastico ottenibile a seguito dell’effettuazione di un procedimento secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni.
  10. 10. Membrana impermeabilizzante formata da 75 a 85 parti in peso di bitume e da 25 a 15 parti in peso di elastomero termoplastico secondo la rivendicazione 9, preferibilmente 80 parti in peso di bitume e 20 parti in peso di elastomero termoplastico.
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