MX2012010784A

MX2012010784A - Mezclas de poliestireno.

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Publication number: MX2012010784A
Application number: MX2012010784A
Authority: MX
Inventors: David W Knoeppel; Jose M Sosa; Carlos Corleto; Camille Grossetete; Shane Steagall
Original assignee: Fina Technology
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-23
Also published as: US8242212B2; US8809459B2; EP2553017A4; US20120259071A1; US20130210948A1; CN102812081B; EP2553017B1; EA201270744A1; CN103864995A; CN102812081A; US20110245428A1; EA024116B1; US8389636B2; WO2011123597A1; EP2553017A1; BR112012024954A2; PL2553017T3

Abstract

Un método para preparar una mezcla de poliestireno que incluye combinar una primera composición de poliestireno que tiene un primer índice de flujo en estado fundido con una segunda composición de poliestireno que tiene un segundo índice de flujo en estado fundido y formar una mezcla de poliestireno, el segundo índice de flujo en estado fundido que es por lo menos 2 dg/min más alto que el primer índice de flujo en estado fundido. La mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observada mayor que 3% por arriba del valor de resistencia a la tensión esperado. La segunda composición de poliestireno puede incluir un material de poliestireno reciclado, que puede incluir poliestireno expandido. Un método alternativo para preparar la mezcla de poliestireno incluye combinar una composición de poliestireno con un monómero de estireno para formar una mezcla de reacción, polimerizar la mezcla de reacción y obtener una mezcla de poliestireno, donde la composición que contiene poliestireno tiene un índice de flujo en estado fundido de por lo menos 2 dg/min más alto que el índice de flujo en estado fundido del monómero de estireno después de que éste se ha polimerizado.

Description

MEZCLAS DE POLIESTIRENO CAMPO La presente invención se relaciona generalmente a poliestireno . Más específicamente, la presente invención se relaciona a métodos mejorados para hacer mezclas de poliestireno.

ANTECEDENTES El estireno, también conocido como vinil benceno, es un compuesto aromático que se produce en cantidades industriales a partir del etil benceno. El método mucho más común de producción de estireno comprende la deshidrogenación de etilbenceno, que produce un producto crudo de estireno y etilbenceno. El poliestireno es un polímero aromático producido a partir del monómero de estireno. El poliestireno es un polímero ampliamente utilizado, encontrado en el aislamiento, empaquetamiento, cubiertos desechables y vasos de espuma.

El poliestireno expandido (EPS) es bien conocido y se puede producir al combinar un gas expansible, tal como C02, con poliestireno, tal como durante la producción de productos espumados y puede incluir poliestireno extruido (XPS) . El EPS se puede utilizar en aplicaciones tal como material de aislamiento ya que el contenido gaseoso atrapado resiste el flujo de calor para de esta manera dar propiedades de aislamiento. El EPS se puede utilizar en aplicaciones en el empaquetamiento que proporciona protección del impacto debido al contenido gaseoso atrapado. Otros tipos de poliestireno incluyen polímeros reforzados con elastómero de compuestos aromáticos de monovinilideno tales como estireno, -metilestireno y estireno sustituido en el anillo que pueden ser útiles para una gama de aplicaciones que incluyen empaquetamiento de alimentos, suministros de oficina, rótulos y exhibidores de punto de venta, artículos para el hogar y mercancías de consumo, aislamiento de edificios y empaquetamiento de cosméticos. Tales polímeros reforzados con elastómero son comúnmente referidos como poliestireno de impacto modificado o alto impacto (HIPS) mientras que un homopolímero de estireno se puede referir como poliestireno de propósito general (GPPS) .

Los subproductos y cantidades en exceso de poliestireno y composiciones que contienen poliestireno se producen durante el proceso de moldeo, formación y producción de los productos que contienen poliestireno. Estos subproductos, junto con los productos de poliestireno de pos-consumo, pos-comerciales frecuentemente llegan a ser desechos que pueden terminar en rellenos de tierra o incineradores. Es deseable reciclar este material para prevenir el desperdicio y la contaminación. También es deseable obtener poliestireno que tenga propiedades de tensión mejoradas a fin de que una cantidad menor de poliestireno pueda ser necesaria en un producto de poliestireno dado, que puede dar por resultado una reducción total en los desechos de poliestireno.

BREVE DESCRIPCIÓN Una modalidad de la presente invención, ya sea por sí misma o en combinación con otras modalidades, es un método para preparar una mezcla de poliestireno que incluye combinar una primera composición de poliestireno que tiene un primer índice de flujo en estado fundido con una segunda composición de poliestireno que tiene un segundo índice de flujo en estado fundido y formar una mezcla de poliestireno, el segundo índice de flujo en estado fundido que es por lo menos 2 dg/min más alto que el primer índice de flujo en estado fundido. La primera composición que contiene poliestireno tiene un primer valor de resistencia a la tensión y la segunda composición que contiene poliestireno tiene un segundo valor de resistencia a la tensión y la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión esperado. El valor de resistencia a la tensión esperado es un promedio ponderado del primer valor de resistencia a la tensión y el segundo valor de resistencia a la tensión basado en la cantidad de la primera composición que contiene poliestireno y la segunda composición que contiene poliestireno en la mezcla de poliestireno. La mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observado mayor que 3% por arriba del valor de resistencia a la tensión esperado.

En una modalidad de la presente invención, ya sea por si misma o en combinación con otras modalidades, la mezcla de poliestireno puede tener una relación en peso de la segunda composición de poliestireno : primera composición de poliestireno de 1:99 a 1:1.

En una modalidad de la presente invención, ya sea por si misma o en combinación con otras modalidades, la segunda composición de poliestireno puede incluir un material de poliestireno reciclado, que puede incluir poliestireno expandido .

En una modalidad de la presente invención, ya sea por si misma o en combinación con otras modalidades, la combinación de la primera composición de poliestireno con la segunda composición de poliestireno puede ocurrir en un aparato seleccionado del grupo de un mezclador, un combinador y un extrusor.

Una modalidad de la presente invención, ya sea por si misma o en combinación con otras modalidades, puede incluir artículos hechos de la mezcla de poliestireno.

Una modalidad de la presente invención, ya sea por sí misma o en combinación con otras modalidades, es un método para preparar una mezcla de poliestireno que incluye combinar una composición de poliestireno con un monómero de estireno para formar una mezcla de reacción, polimerizar la mezcla de reacción en un reactor de polimerización y obtener una mezcla de poliestireno, donde la composición que contiene poliestireno tiene un índice de flujo en estado fundido de por lo menos 2 dg/min más alto que el índice de flujo en estado fundido del monómero de estireno después de que éste se ha polimerizado.

En una modalidad de la presente invención, ya sea por sí misma o en combinación con otras modalidades, la composición de poliestireno se puede adicionar al monómero de estireno en cantidades que varían de 0.1 a 50% en peso basado en el peso total de la mezcla y puede incluir material de poliestireno reciclado, que puede incluir poliestireno expandido .

Una modalidad de la presente invención, ya sea por sí misma o en combinación con otras modalidades, puede incluir artículos hechos del poliestireno por el método divulgado en la presente.

Una modalidad de la presente invención, ya sea por sí misma o en combinación con otras modalidades, es una mezcla de poliestireno de un primer poliestireno que tiene un primer índice de flujo en estado fundido y un segundo poliestireno que tiene un segundo índice de flujo en estado fundido donde el segundo índice de flujo en estado fundido es por lo menos 2 dg/min más alto que el primer índice de flujo en estado fundido. El segundo poliestireno es de 0.1 a 40% en peso del peso total de la mezcla de poliestireno y el primer poliestireno tiene un primer valor de propiedad física y el segundo poliestireno tiene un segundo valor de propiedad física y la mezcla de poliestireno tiene un valor de propiedad física esperado cuando se combinan. El valor de propiedad física esperado es un promedio ponderado del primer valor de propiedad física y el segundo valor de propiedad física basado en la cantidad del primer poliestireno y el segundo poliestireno en la mezcla de poliestireno y la mezcla de poliestireno tiene un valor de propiedad física observado mayor que 3% por arriba del valor de propiedad física esperado.

Una modalidad de la presente invención, ya sea por sí misma o en combinación con otras modalidades, puede incluir artículos hechos de la mezcla de poliestireno.

Otras posibles modalidades incluyen dos o más de las modalidades anteriores de la invención. En una modalidad, el método incluye todas de las modalidades anteriores y los varios procedimientos se pueden llevar a cabo en cualquier orden.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra una gráfica de resistencia a la tensión y el peso molecular como una función del índice de flujo en estado fundido.

La Figura 2 es una gráfica de la resistencia a la tensión en la rotura contra el índice de flujo en estado fundido de mezclas compuestas de DSM.

La Figura 3 es una gráfica de barras del índice de Amarillamiento YI contra el por ciento en peso de EPS.

La Figura 4 es una imagen microscópica de partículas aisladas de la Muestra B.

La Figura 5 es otra imagen microscópica de partículas aisladas de la Muestra B.

La Figura 6 es una gráfica de la viscosidad de solución contra la concentración de la Muestra C en tolueno a 22°C.

La Figura 7 es una gráfica del peso del material recolectado en el filtro contra el peso total de la solución filtrada .

La Figura 8 es una gráfica de conversión de estireno contra la polimerización a través del tiempo.

La Figura 9 es una gráfica de valores de resistencia en la rotura contra el % en peso de EPS en una mezcla de PS de acuerdo con la presente invención.

La Figura 10 es una gráfica de valores de % de alargamiento a la rotura contra el % en peso de EPS en una mezcla de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA El peso molecular y la viscosidad en estado fundido del polímero de un compuesto termoplástico típicamente se inclinan como la inversa del índice de flujo en estado fundido (MFI) . Como una regla general, la mayoría de las propiedades físicas, tales como resistencia a la tensión y resistencia flexural, de un termoplástico son una función del peso molecular y de esta manera las propiedades también se pueden relacionar al MFI (ver la Figura 1) . De acuerdo con la presente invención, el mezclado de un poliestireno de alto flujo en estado fundido con un poliestireno de bajo flujo en estado fundido puede dar propiedades de tensión incrementadas dentro de un intervalo de flujo en estado fundido dado que cae entre aquel de los productos de alto y bajo flujo en estado fundido.

Se ha encontrado que las propiedades de tensión del poliestireno se pueden mejorar al mezclar una cantidad de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido con poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido. Más específicamente, se ha encontrado que una cierta cantidad de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido mezclado con un poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido puede producir una mezcla de poliestireno que tiene mejoramientos inesperados en las propiedades de tensión .

De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un alto índice de flujo en estado fundido con una composición de poliestireno que tiene un bajo índice de flujo en estado fundido. En una modalidad, se obtiene una de poliestireno al combinar una primera composición de poliestireno con una segunda composición de poliestireno donde la diferencia en el índice de flujo en estado fundido de las dos es mayor que 2 dg/min. En una modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de mayor que 7 dg/min con una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de menos que 5 dg/min. En otra modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de mayor que 9 dg/min con una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de menos que 5 dg/min. En una modalidad adicional, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de mayor que 10 dg/min con una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de menos que 5 dg/min .

En una modalidad, se adiciona el poliestireno de alto flujo en estado fundido a la mezcla de poliestireno en cantidades de menor que 60% en peso basado en el peso de la mezcla de poliestireno. En otra modalidad, se adiciona el poliestireno de alto flujo en estado fundido a la mezcla de poliestireno en cantidades que varían de 0.1 a 50% en peso basado en el peso de la mezcla de poliestireno. En una modalidad adicional, se adiciona el poliestireno de alto flujo en estado fundido a la mezcla de poliestireno en cantidades que varían de 1 a 40% en peso basado en el peso de la mezcla de poliestireno.

En una modalidad, la mezcla de poliestireno contiene relaciones en peso de poliestireno de alto flujo en estado fundido : poliestireno de bajo flujo en estado fundido de 1:99 a 1:1. En otra modalidad, la mezcla de poliestireno contiene relaciones en peso de poliestireno de alto flujo en estado fundido:poliestireno de bajo flujo en estado fundido de 1:50 a 2:3. En una modalidad adicional, la mezcla de poliestireno contiene relaciones en peso de poliestireno de alto flujo en estado fundido : poliestireno de bajo flujo en estado fundido de 1:10 a 1:2.

En una modalidad, la diferencia en el índice de flujo en estado fundido entre el poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido y el poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido es por lo menos 2 dg/min. En una modalidad, el poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido está presente en la mezcla de poliestireno en cantidades que varían de 0.1% en peso a 40% en peso del peso total de la mezcla de poliestireno combinada. Si la diferencia entre el alto índice de flujo en estado fundido y el bajo índice de flujo en estado fundido es por lo menos mayor que 2 dg/min y el poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido está presente en cantidades que varían de 0.1% en peso a 40% en peso del peso total de la mezcla de poliestireno combinada, entonces ciertas propiedades físicas serán inesperadamente mejoradas. Por ejemplo, resistencia a la tensión y porcentaje de alargamiento mostrarán un mejoramiento inesperado.

En una modalidad, se logra una mezcla de poliestireno al combinar un GPPS de alto flujo en estado fundido de poliestireno. En una modalidad, se logra una mezcla de poliestireno al combinar un compuesto que contiene poliestireno con un material reciclado. En otra modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar un compuesto que contiene poliestireno con un material reciclado que contiene poliestireno. En una modalidad adicional, el material reciclado incluye poliestireno expandido. En una modalidad adicional, el material reciclado incluye PS post industrial. En una modalidad adicional, el material reciclado incluye PS post comercial. En una modalidad adicional, el material reciclado incluye PS de pos-consumo. En una modalidad adicional, el material reciclado incluye PS de posconstrucción .

En una modalidad, se obtiene la mezcla de poliestireno al combinar un monómero de estireno con un material reciclado. En otra modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar un monómero de estireno con un material reciclado que contiene poliestireno. En una modalidad adicional, el material reciclado incluye poliestireno expandido.

El poliestireno expandido (EPS) se puede utilizar en láminas moldeadas para construir aislamiento y material de empaquetamiento para amortiguar artículos frágiles dentro de las cajas. El reciclaje de EPS incluye restos de EPS y subproductos sobrantes de la elaboración de productos que contienen EPS y después de su uso. Estos materiales de reciclaje se pueden clasificar como post industrial, post comercial, post consumo y post construcción. El EPS post industrial principalmente incluye trozos de moldeadores y fabricadores de EPS. El EPS post industrial es usualmente el más limpio o menos contaminado, tipo de EPS reciclado. El EPS post comercial PS principalmente incluye materiales de empaquetamiento de muebles y electrodomésticos. El EPS post comercial usualmente tiene una mayor contaminación que el EPS post industrial. El EPS reciclado post comercial contendrá aun algunos contaminantes (por ejemplo madera, pegamento, papel, etc.); sin embargo, debe ser más limpio que el EPS post consumidor y el EPS post construcción. El EPS post consumidor incluye una variedad más amplia de productos que incluyen empaquetamiento de alimentos (por ejemplo vasos para café, recipientes tipo almeja, etc.). El EPS post construcción incluye materiales de espuma generados de renovaciones y demolición de construcción.

En una modalidad, la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido es un material reciclado. En otra modalidad, la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido es un EPS reciclado. En una modalidad adicional, el EPS reciclado es EPS post industrial y/o post comercial. El material reciclado puede contener contaminación. Por ejemplo, el EPS reciclado puede contener contaminación debido a otros componentes en el reciclaje, tales como cinta, celulosa (papel) y otros plásticos. Si se presenta en una mezcla de poliestireno, estos contaminantes usualmente de manera negativa impactan las propiedades físicas de la mezcla. Al utilizar un poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido reciclado, que tiene contaminantes, con un poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido, en el cual la diferencia entre el alto índice de flujo en estado fundido y el bajo índice de flujo en estado fundido es por lo menos mayor que 2 y el poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido está presente en cantidades que varían de 0.1% en peso a 40% en peso del peso total de la mezcla de poliestireno combinada, entonces ciertas propiedades físicas serán inesperadamente mejoradas. Esta mezcla contaminada que tiene propiedades físicas mejoradas puede compensar a algún grado para los efectos negativos de la contaminación, permitiendo un mayor uso de materiales reciclados en las mezclas de poliestireno. En una modalidad, la mezcla que tiene propiedades físicas mejoradas puede compensar por al menos 20% de los efectos negativos de la contaminación, opcionalmente por lo menos 10%, opcionalmente por lo menos 5%. En una modalidad, la mezcla que tiene propiedades físicas mejoradas puede compensar una mayoría de los efectos negativos de la contaminación. En una modalidad, la mezcla que tiene propiedades físicas mejoradas puede compensar todos de los efectos negativos de la contaminación.

En una modalidad, la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido se puede incorporar en una mezcla de poliestireno de acuerdo a cualquier método conocido en la técnica. En una modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al mezclar una composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido con una composición de poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido. En una modalidad, se combina la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido con la composición de poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido en un combinador y mezclado en estado fundido. En otra modalidad, se combina la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido con la composición de poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido al mezclar en estado fundido en un mezclador. En una modalidad alternativa, se combina la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido con la composición de poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido al mezclar en estado fundido en una etapa de extrusión. En varios ejemplos se combinó un poliestireno de ato índice de flujo en estado fundido con un poliestireno de bajo índice de flujo en estado fundido separadamente en un mezclador, un combinador y un extrusor. En cada caso, los mejoramientos similares en las propiedades físicas se obtuvieron bajo diferentes tipos de mezclado.

En una modalidad, la mezcla de poliestireno tiene una resistencia a la tensión observada mayor que 3% por arriba del valor de resistencia a la tensión esperada. En una modalidad, la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observada mayor que 5% por arriba del valor de la resistencia a la tensión esperada. En una modalidad, la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observada mayor que 7% por arriba del valor a la resistencia a la tensión esperada. En una modalidad, la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observada mayor que 10% por arriba del valor de la resistencia a la tensión esperada. En una modalidad, la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observada mayor que 15% por arriba del valor de la resistencia a la tensión esperada.

En una modalidad, se combina una composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido con el monómero de estireno antes de la polimerización del monómero de estireno para producir un producto mezclado de polímero. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un alto índice de flujo en estado fundido de por lo menos 2 dg/min más alto que el índice de flujo en estado fundido del monómero de estireno después de que éste se ha polimerizado y al polimerizar la mezcla. En una modalidad, el índice de flujo en estado fundido de la composición de poliestireno es por lo menos 4 dg/min más alto que el índice de flujo en estado fundido del monómero de estireno después de que éste se ha polimerizado.

En una modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de mayor que 7 dg/min con un monómero de estireno que tiene un índice de flujo en estado fundido después de la polimerización de menos que 5 dg/min. En una modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de mayor que 9 dg/min con un monómero de estireno que tiene un índice de flujo en estado fundido después de la polimerización de menos que 5 dg/min. En una modalidad, se obtiene una mezcla de poliestireno al combinar una composición de poliestireno que tiene un índice de flujo en estado fundido de mayor que 10 dg/min con un monómero de estireno que tiene un índice de flujo en estado fundido después de la polimerización de menos que 5 dg/min.

En una modalidad, el poliestireno de alto flujo en estado fundido se adiciona a monómero de poliestireno en cantidades de menos que 60% en peso basado en el peso de la mezcla de poliestireno polimerizada final. En otra modalidad, el poliestireno de alto flujo en estado fundido se adiciona al monómero de poliestireno en cantidades que varían de 0.1 a 50% en peso basado en el peso de la mezcla de poliestireno polimerizada final. En una modalidad adicional, el poliestireno de alto flujo en estado fundido se adiciona al monómero de poliestireno en cantidades que varían de 1 a 40% en peso basado en el peso de la mezcla de poliestireno polimerizada final.

En el Ejemplo 5 (enseguida) , una composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido se combina con el monómero de estireno en un reactor de polimerización para producir un producto mezclado de polímero. En este ejemplo, un mejoramiento en la propiedad física se observó sobre el producto de poliestireno en el cual la composición de poliestireno de alto índice de flujo en estado fundido no se combinó con el monómero de estireno.

EJEMPLOS Se investigó la factibilidad de incorporar los materiales reciclados de EPS en el poliestireno de cristal de alto calor (HHC PS) . Las mezclas en estado fundido y en reactor se investigaron para incorporar EPS con ambos métodos demostrando factibilidad y retos técnicos similares. Inesperadamente, las propiedades mecánicas de las mezclas parecen ser relativamente sin cambios o aun mejoradas con hasta 40 por ciento en peso de incorporación. Se espera que las mezclas de los poliestirenos de alto y bajo flujo en estado fundido den propiedades físicas disminuidas con relación a las propiedades del poliestireno virgen de bajo flujo en estado fundido.

Se probaron siete muestras de EPS de diferentes fuentes. Estas muestras sirven como una comparación de los materiales que podrían ser recibidos en una instalación de reciclaje. Como se muestra en la Tabla 1, el EPS tendrá un intervalo de propiedades físicas. Mientras que no se refleja en estos análisis, muchas veces estas muestras contuvieron adhesivo y productos de papel (por ejemplo de etiquetas) que no siempre fueron visibles, pero encapsuladas dentro del bloque densificado. Esto también eleva la preocupación de la consistencia del producto dentro de los bloques densificados. Algunas muestras son una pelotilla reciclada de material de EPS. La muestra E es PS que se ha tratado por ser resistente al fuego.

Tabla 1 : Análisis del Reciclaje de EPS.

El mezclado físico de las muestras de reciclaje de EPS con HHC PS se hizo a través del mezclado en estado fundido utilizando un combinador de DSM, un mezclador Haake y un extrusor Brabender. Los HHC PS utilizados en estos estudios se proporcionan en la Tabla 2, dos de los grados de PS, 535 & 523 son comercialmente disponible de Total Petrochemicals Inc., mientras que el tercer PS será referido como GPPS y tiene las propiedades como se encuentran en la Tabla 2. Las condiciones optimizadas se buscaron para mitigar los efectos negativos del EPS en MFI, M y color. Aquellos parámetros se reportan enseguida. El EPS primero se molió a un polvo fino antes del mezclado con las pelotillas de PS de cristal virgen. Los niveles de mezclado hasta 40 por ciento en peso fueron dirigidos en el producto final. Debido a la densidad de bajo volumen y naturaleza muy fina del EPS molido, se esperaron variaciones ligeras en las concentraciones de mezcla dirigidas. Esto fue debido a los retos de suministrar este material mezclado con pelotillas al equipo de mezclado. Finalmente, para completar la prueba de propiedad de polímero se necesitaron un mínimo de 150 gramos de las mezcla.

Tabla 2: Grados de HHC PS Empleados en Estos Estudios.

EJEMPLO 1 Las condiciones empleadas en un combinador de DSM se dan en la Tabla 3. Para este conjunto de experimentos GPPS se mezcló con la Muestra A de EPS. Debido al volumen pequeño del combinador de DSM, múltiples muestras de ocho gramos se prepararon para completar la prueba de polímero. Las propiedades del polímero se proporcionan en la Tabla 4. Como era de esperar, los flujos en estado fundido se incrementaron con la incorporación de EPS debido a su MFI más alto con relación a GPPS. Sin embargo, aun con la adición de Irganox 1076® (octadecil-3, 5-di-ter-butil-4-hidroxihidrocinamato) para estabilizar el material fundido de polímero, los datos sugieren que fue considerable la degradación de la mezcla ya que los valores medidos fueron algo más altos que los números predictivos para las mezclas de 10 y 20 por ciento en peso. En parte esto fue debido a la presencia del retardante a la flama bromado y es probable que las condiciones del extrusor de DS conduzcan a la degradación considerable también. La adición del EPS de más bajo MW se encontró inesperadamente que proporciona resistencia a la tensión más alta con relación al HHC. El EPS de resistencia más baja, debe haber dado por resultado una caída de resistencia en las mezclas. Esta misma tendencia se observó en las mezclas de GPPS y 523 (Figura 2 ) .

Tabla 3: Condiciones de Combinador de DSM.

Tabla 4: Propiedades del GPPS Mezclado con el Combinador DSM y Polímero de EPS de la Muestra A.

En 10% en peso de EPS la resistencia predictiva en la rotura es 5,684 psi. La resistencia observada en la rotura de 6,294 psi es un incremento de 10.7% sobre la predicción. En 20% en peso la resistencia predictiva en la rotura es 5,405 psi. La resistencia observada en la rotura de 7,184 psi es un incremento de 32% sobre la predicción.

EJEMPLO 2 Un mezclador Haake también se empleó para mezclar en estado fundido HHC PS virgen con EPS. Las muestras de cincuenta gramos se hicieron y las condiciones utilizadas se proporcionan en la Tabla 5. Una vez mezcladas, los polímeros se prensaron en barras de tensión. Para estos experimentos, la Muestra B de EPS y la Muestra C de EPS se mezclaron con bajo y alto MFI HHC PS GPPS y 523 , respectivamente.

Tabla 5: Condiciones del Mezclador Haake.

El índice de amarillamiento para la mezcla de GPPS/Muestra B se proporciona en la Figura 3. Estos números no son sorprendentes ya que las barras de tensión tuvieron una apariencia amarilla-café con contaminantes amarillos y negros. Unas pocas partículas amarillas y cafés aisladas del EPS se identificaron por espectroscopia infrarroja que es ya sea poliuretano o un derivado de celulosa (Figuras 4 y 5) . Ambos materiales se pueden encontrar en cintas, calcomanías y papel. Los intentos para mitigar los problemas de color con 1,000 ppm de Irgafos® 168 (Ciba - Tris (2,4-di-ter-butilfenil) -fosfato) en lugar de Irganox® 1076 no fueron exitosos probablemente debido al hecho de que el color se causó principalmente de los contaminantes ya presentes en el EPS. La adición de ZnO solamente sirvió para blanquear el polímero .

La Tabla 6 proporciona las propiedades físicas de las mezclas de HHC PS y EPS. Al igual que las muestras compuestas de DSM, la tendencia de los flujos en estado fundido con las relaciones de mezclado de los dos diferentes poliestirenos de flujo en estado fundido. Adicionalmente, los flujos en estado fundido predictivos y medidos son comparables, lo cual sugiere que las condiciones del mezclador Haake fueron más disponibles para minimizar la degradación. De manera similar a los resultados de DSM, el por ciento de alargamiento y la resistencia a la tensión aumenta algo para el HHC PS de bajo flujo en estado fundido con mezclas de hasta alrededor de 20 por ciento en peso de EPS. Por otra parte, las propiedades a la tensión permanecen esencialmente sin cambio por todas las concentraciones de mezclado que contienen 523 y la Muestra B de EPS de alto flujo.

Tabla 6: Propiedades del Polímero de Mezclas de Políme Mezclado Haake.

Tabla 7: Propiedades del Polímero de Mezclas de Polímero de GPPS/Muestra B de EPS.

Para una mezcla de GPPS/Muestra B la resistencia en la rotura se predijo que es el promedio ponderado basado en el % en peso de la mezcla. Para una mezcla de GPPS/Muestra B la resistencia en la rotura se midió que está por arriba de la resistencia proyectada basada en el % en peso de la mezcla. Los componentes de la mezcla tienen un MFI (dg/min) de .5 para la Muestra B y 13.0 para el poliestireno de GPPS.

La diferencia de los valores de MFI de los componentes fue 8.5. Entre el intervalo de la mezcla de 0.1% en peso y 40% en peso de EPS la resistencia se encontró que se incrementa en puntos dentro de este intervalo por arriba de lo que se esperó. Esto es ilustrado en la Figura 9 donde los valores de resistencia en la rotura se grafican contra el por ciento de EPS en la mezcla. Los valores de % de alargamiento en la rotura contra el por ciento de EPS en la mezcla se muestra en la Figura 10. En los puntos de datos medidos la diferencia en la resistencia (resistencia en la rotura en psi) , en por ciento por arriba del valor esperado, varia de 1.8 a 9.4, como se muestra en la Tabla 7. Si una correlación entre la diferencia de los valores de MFI de los dos componentes y la diferencia en la resistencia en por ciento por arriba del valor esperado se hace, se puede observar que el incremento en la resistencia en el por ciento por arriba del valor esperado puede variar entre 0.2 y 1.1 veces la diferencia de los valores de MFI.

En modalidades de la presente invención un incremento en la resistencia en por ciento por arriba del valor esperado puede ser mayor que 0.2 veces la diferencia de los valores de MFI. En una modalidad, el incremento en la resistencia en por ciento por arriba del valor esperado puede variar de entre 0.2 y 5.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 4.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 3.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 2.0 veces la diferencia de los valores de MFI. En modalidades de la presente invención un incremento en la resistencia en por ciento por arriba del valor esperado puede ser mayor que 3%, opcionalmente mayor que 5%, opcionalmente mayor que 7%.

En modalidades de la presente invención un incremento en alargamiento en la rotura en' por ciento por arriba del valor esperado puede ser mayor que 0.2 veces la diferencia de los valores de MFI. En una modalidad, el incremento en alargamiento en la rotura en por ciento por arriba del valor esperado puede variar de entre 0.2 y 5.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 4.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 3.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 2.0 veces la diferencia de los valores de MFI.

En modalidades de la presente invención un incremento en las propiedades físicas en por ciento por arriba del valor esperado puede ser mayor que 0.2 veces la diferencia de los valores de MFI. En una modalidad, el incremento en las propiedades físicas en por ciento por arriba del valor esperado puede variar de entre 0.2 y 5.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 4.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 3.0 veces la diferencia de los valores de MFI, opcionalmente de entre 0.2 y 2.0 veces la diferencia de los valores de MFI.

EJEMPLO 3 Un extrusor Brabender también se empleó para mezclar en estado fundido HHC PS virgen con EPS. Las condiciones de extrusión del Brabender se dan en la Tabla 8. Debe ser notado que los mejoramientos sustanciales en la calidad de las pelotillas finales se hicieron utilizando el extrusor Brabender. Sin embargo, algunos problemas del proceso se observaron que fueron relacionados con las mezclas de alimentación de las pelotillas de HHC PS y EPS molido. El EPS tiende a separarse de las pelotillas en la tolva de alimentación conduciendo a algún rendimiento irregular. Por otra parte, no huno problemas de alimentación cuando se utilizan mezclas de pelotillas que emplean pelotillas de las Muestras D & E. Como se muestra, Irganox 1076® no se requirió en el Brabender para minimizar la degradación del polímero. Por otra parte, la adición de 400 ppm de Irganox 1076® condujo a un incremento notable en el tinte café de las pelotillas. Cambiando el paquete de criba de malla 200 a 60 conduce a un incremento ligero en la amarillez de las pelotillas, un aumento en la contaminación de manchas amarillas y negras y una caída en la contra-presión inicial (1, 600 a 800 psi) . Aun con un tamaño de malla 60, los materiales densificados dieron por resultado el cegamiento de paquete de criba más rápido, mientras que el EPS en la forma de pelotilla dio poco cambio en la presión con rendimientos similares.

Tabla 8 : Condiciones de la Extrusión Brabender.

La Tabla 9 proporciona datos del polímero utilizando las condiciones optimizadas dadas en la Tabla 8. Como se muestra, los flujos en estado fundido predictivos y medidos son similares para cada muestra. Esto sugiere que el extrusor Brabender proporcionó suficiente mezclado sin conducir a la rotura vis del polímero. Un abrillantador óptico de Ciba® UVITEX® OB-2 , 5-tiofenodiilbis ( 5-ter-butil-l , 3-benzoxazol) (30 ppm) se utilizó para mezclas que contienen la Muestra C y no es sorprendente que se observaran números más bajos de color hunter cuando se compararon con las mezclas de EPS de la Muestra F & G hechas sin este aditivo. Los polímeros mezclados de las pelotillas de la Muestra D & E tienen valores de color relativamente buenos aun en la ausencia de cualquier abrillantador óptico. Finalmente, las tendencias similares a aquellas reportadas para el DSM y experimentos Haake se observan en las propiedades de tensión reportadas enseguida. Para los grados de HHC PS de bajo flujo en estado fundido mezclados con productos de EPS de algo flujo, no parece ser un incremento en la resistencia a la tensión con mezclas que contienen hasta 20 por ciento en peso de EPS. Para el PS de más alto flujo en estado fundido mezclado con EPS de alto flujo en estado fundido, hay poco cambio en la resistencia a la tensión.

Tabla 9: Propiedades del Polímero de mezclas HHC PS/EPS Extruidas con Brabender.

EJEMPLO 4 La incorporación de EPS reciclado por la vía del mezclado de reactor involucró disolver el EPS en monómero de estireno y luego completar las polimerizaciones en lotes. Las viscosidades de solución se midieron utilizando un Viscosimetro Brookfield para determinar la concentración máxima de EPS que podría ser alimentado al reactor (Figura 6) . Por referencia, se incluyen las viscosidades de solución de 535 y 523. Como es mostrado, las viscosidades permanecen esencialmente sin cambios hasta 20 por ciento en peso de PS . Se levantan rápidamente después de esto y alcanzan aproximadamente 6,000 cP a 40 por ciento en peso de EPS. También de ser notado que la introducción de mayor que 20 por ciento en peso de EPS resultó difícil ya que las soluciones más gruesas redujeron la humectación de las hojuelas que dan tiempos de disolución largos.

Para remover los contaminantes de la solución de EPS, se completaron las filtraciones utilizando filtros de tamaño diferente. Como se muestra en la Figura 1, los filtros de mieras más pequeñas se taponan a una velocidad más rápida que el filtro de 20 mieras como es indicado por la ganancia repentina en masa en los filtros. Esto sugiere que la mayoría de los materiales insolubles aromáticos tienen tamaños de partícula entre 10 y 20 mieras. Este método también se puede utilizar para estimar la velocidad a la cual los filtros se taparán o para estimar los filtros de tamaño requeridos para remover los contaminantes insolubles.

Los experimentos de polimerización se condujeron en una marmita de reactor de 0.5 litros equipado con una paleta de hoja plana bajo condiciones como se proporcionan en la Tabla 10. Con una alimentación que contiene 20 por ciento en peso de EPS, el contenido de EPS final a 70 por ciento de sólidos se estimó que es 28.5 por ciento en peso. Como se muestra en la Figura 8, las pendientes aparecen similares para cada lote sugiriendo que las velocidades de polimerización no son afectadas por el reciclaje de EPS. Interesantemente, una tendencia similar a aquella observada para los materiales mezclados en estado fundido se mostró para las propiedades de tensión de los lotes, donde la resistencia a la tensión y el por ciento de alargamiento se incrementaron con la adición de EPS de más alto flujo en estado fundido (Tabla 11) . Finalmente, el uso de tinte azul, Macrolex violeta B de Lanxess AG, tiende a mitigar cualquiera de los problemas de color, pero a muy altas concentraciones (Tabla 12) .

Tabla 10: Condiciones de Polimerización en Lotes.

Tabla 11: Propiedades del Polímero para Polímeros en Lot Tabla 12: Datos de Color Hunter para Polímeros en Lot EJEMPLO 5 La Tabla 13 muestra las propiedades de tensión de muestras mezcladas en estado fundido de DSM de GPPS virgen (MFI = 4.8 dg/min) y 523W (MFI = 10.4). Inesperadamente, las mezclas que tienen flujos en estado fundido de 5.6 y 6.5 muestran incrementos en la tensión en la rotura por tanto como 20 por ciento del valor predictivo de la ecuación mostrada en la Figura 1. A lo largo de esas mismas líneas, el por ciento de alargamiento en la rotura se eleva para las mezclas físicas también.

Tabla 13: GPPS y 523W Mezcladas con el Combinador de DSM.

Como se utiliza en la presente, el término "composición de poliestireno" incluye cualquier composición que contiene poliestireno.

Las pruebas de ASTM para mediciones incluyen: MFI -ASTM 1238 (200°C/5kg); MW por GPC - ASTM 5296-05; Y I - ASTM E313; Resistencia a la Tensión - ASTM D638; Resistencia a la Flexibilidad - ASTM D790.

Otras posibles modalidades incluyen dos o más de las modalidades anteriores de la invención. En una modalidad, el método incluye todas de las modalidades anteriores y los diversos procedimientos se pueden llevar a cabo en cualquier orden.

Va a ser entendido que mientras que modalidades ilustrativas se han representado y descrito, las modificaciones de las mismas se pueden hacer por un experto en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la descripción. Donde los intervalos numéricos o limitaciones se establecen expresamente, tales intervalos o limitaciones expresadas deben ser entendidos que incluyen intervalos o limitaciones iterativas de similar magnitud que caen dentro de los intervalos o limitaciones expresamente establecidas (por ejemplo, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 incluyen, 2, 3, 4, etc.; mayor que 0.10 incluye 0.11, 0.12, 0.13, etc . ) .

El uso del término "opcionalmente" con respecto a cualquier elemento de una reivindicación se propone para dar a entender que el elemento objeto es requerido o alternativamente, no es requerido. Ambas alternativas se proponen para estar dentro del alcance de la reivindicación. El uso de términos más amplios tales como comprende, incluye, que tiene, etc. deben ser entendidos que proporcionan soporte para términos más reducidos tales como que consiste de, que consiste esencialmente de, comprendido sustancialmente de, etc .

Dependiendo del contexto, todas las referencias en la presente a la "invención" pueden en algunos casos referirse a ciertas modalidades especificas únicamente. En otros casos puede referirse a la materia objeto citada en una o más, pero no necesariamente en todas, de las reivindicaciones. Mientras que lo anterior se dirige a modalidades, versiones y ejemplos de la presente invención, que se incluyen para permitir a una persona de habilidad ordinaria en la técnica hacer y usar las invenciones cuando la información en esta patente se combina con la información y tecnología disponibles, las invenciones no se limitan a solamente estas modalidades particulares, versiones y ejemplos. También, está dentro del alcance de esta descripción que los aspectos y modalidades divulgadas en la presente son utilizables y combinables con cada otra modalidad y/o aspecto divulgado en la presente y consecuentemente, esta descripción está habilitando cualquiera y todas las combinaciones de las modalidades y/o aspectos divulgados en la presente. Otras y modalidades, versiones y ejemplos adicionales de la invención se pueden idear sin apartarse del alcance básico de la misma y el alcance de la misma se determina por las reivindicaciones que siguen .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para preparar una mezcla de poliestireno, caracterizado porque comprende: combinar una primera composición que contiene poliestireno que tiene un primer índice de flujo en estado fundido con una segunda composición de poliestireno que tiene un segundo índice de flujo en estado fundido; formar una mezcla de poliestireno; en donde el segundo índice de flujo en estado fundido es por lo menos 2 dg/min más alto que el primer índice de flujo en estado fundido; en donde la primera composición que contiene poliestireno tiene un primer valor de resistencia a la tensión y una segunda composición que contiene poliestireno tiene un segundo valor de resistencia a la tensión y la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión esperado; en donde el valor de resistencia a la tensión esperado es un promedio ponderado del primer valor de resistencia a la tensión y un segundo valor de resistencia a la tensión basado en la cantidad de la primera composición que contiene poliestireno y la segunda composición que contiene poliestireno en la mezcla de poliestireno; y en donde la mezcla de poliestireno tiene un valor de resistencia a la tensión observado mayor que 3% por arriba del valor de resistencia a la tensión esperado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda composición que contiene poliestireno se adiciona a la mezcla de poliestireno en cantidades que varían de 0.1 a 50% en peso basado en el peso total de la mezcla de poliestireno.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la segunda composición que contiene poliestireno se adiciona a la mezcla de poliestireno en cantidades que varían de 1 a 40% en peso basado en el peso total de la mezcla de poliestireno.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda composición que contiene poliestireno comprende un material que contiene poliestireno reciclado.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el material que contiene poliestireno reciclado comprende poliestireno expandido.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la combinación de la primera composición que contiene poliestireno con la segunda composición que contiene poliestireno ocurre en un aparato seleccionado del grupo que consiste de un mezclador, un combinador y un extrusor.

7. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el material que contiene poliestireno reciclado comprende contaminantes.

8. Un articulo, caracterizado porque se hace de la mezcla de poliestireno de la reivindicación 1.

9. Un método para preparar una mezcla de poliestireno, caracterizado porque comprende: combinar una composición que contiene poliestireno con un monómero de estireno para formar una mezcla de reacción; polimerizar la mezcla de reacción en un reactor de polimerización; obtener una mezcla de poliestireno; y en donde la composición que contiene poliestireno tiene un índice de flujo en estado fundido de por lo menos 2 dg/min más alto que el índice de flujo en estado fundido del monómero de estireno después de que éste se ha polimerizado .

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la composición que contiene poliestireno se adiciona al monómero de estireno en cantidades que varían de 0.1 a 50% en peso basado en el peso total de la mezcla.

11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la composición que contiene poliestireno comprende un material que contiene poliestireno ' reciclado.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el material que contiene poliestireno reciclado comprende poliestireno expandido.

13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el material que contiene poliestireno reciclado comprende contaminantes.

14. Un artículo, caracterizado porque se hace de la mezcla de poliestireno de la reivindicación 11.

15. Una mezcla de poliestireno, caracterizada porque comprende: una primera composición que contiene poliestireno que tiene un primer índice de flujo en estado fundido; y una segunda composición que contiene poliestireno que tiene un segundo índice de flujo en estado fundido; en donde el segundo índice de flujo en estado fundido es por lo menos 2 dg/min más alto que el primer índice de flujo en estado fundido; en donde la segunda composición que contiene poliestireno comprende de 0.1 a 40% en peso del peso total de la mezcla de poliestireno; en donde la primera composición que contiene poliestireno tiene un primer valor de propiedad física y la segunda composición que contiene poliestireno tiene un segundo valor de propiedad física y la mezcla de poliestireno tiene un valor de propiedad física esperado; en donde el valor de propiedad física esperado es un promedio ponderado del primer valor de propiedad física y el segundo valor de propiedad física basado en la cantidad de la primera composición que contiene poliestireno y la segunda composición que contiene poliestireno en la mezcla de poliestireno; y en donde la mezcla de poliestireno tiene un valor de propiedad física observado mayor que 3% por arriba del valor de propiedad física esperado.

16. La mezcla de poliestireno de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la propiedad física es la resistencia a la tensión.

17. La mezcla de poliestireno de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la propiedad física es el % de alargamiento en la rotura.

18. La mezcla de poliestireno de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la segunda composición que contiene poliestireno es un material reciclado .

19. La mezcla de poliestireno de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el material reciclado comprende poliestireno expandido.

20. Un artículo, caracterizado porque se hace de la mezcla de poliestireno de la reivindicación 1.