PL201466B1 - Kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin - Google Patents

Abstract

1. Kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin, znamienna tym, że zawiera 10 - 50% wagowych w stosunku do polimeru, napełniacza stanowiącego produkt rozdrobnienia i rozwłóknienia odpadów opakowań warstwowych złożonych z warstw celulozowej, aluminiowej i polietylenowej, o cząstkach, których największy wymiar nie przekracza 6 mm.

Description

(22) Data zgłoszenia: 23.09.2004 (19) PL (11) 201466 (13) B1 (51) Int.Cl.

C08L 23/00 (2006.01) C08K 7/00 (2006.01) C08J 11/06 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54)

Kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin

(43) Zgłoszenie ogłoszono:	(73) Uprawniony z patentu: Instytut Chemii Przemysłowej im.Prof.Ignacego Mościckiego,Warszawa,PL (72) Twórca(y) wynalazku:
03.04.2006 BUP 07/06	Longina Kuczyńska,Warszawa,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	Ewa Kowalska,Warszawa,PL Małgorzata Choroś,Czosnów,PL Zbigniew Wielgosz,Warszawa,PL Janusz Jarzębowski,Łódź,PL
30.04.2009 WUP 04/09	Jan Cichoń,Łódź,PL
	(74) Pełnomocnik: Anna Królikowska, Instytut Chemii Przemysłowej, im.Prof.Ignacego Mościckiego

⁽⁵⁷⁾ 1. Kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin, znamienna tym, że zawiera 10 - 50% wagowych w stosunku do polimeru, napełniacza stanowiącego produkt rozdrobnienia i rozwłóknienia odpadów opakowań warstwowych złożonych z warstw celulozowej, aluminiowej i polietylenowej, o czą stkach, których najwię kszy wymiar nie przekracza 6 mm.

PL 201 466 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin, zwłaszcza na bazie polietylenu lub polipropylenu, zawierająca napełniacz uzyskany z odpadów.

Problemem ostatnich lat stały się ogromne ilości odpadów opakowań z tworzyw sztucznych, z kartonów, a takż e z opakowań wykonanych z wyrobów warstwowych zawierających warstwy celulozowe, tworzywowe i metalowe. Takimi opakowaniami są, często określane jako „tetrapaki”, popularne opakowania mleka, wyrobów mlecznych, soków owocowych, zup i innych płynnych produktów spożywczych.

Opakowania typu tetrapak zawierają warstwę wysokogatunkowej celulozy stanowiącą 75% wagowych, warstwę polietylenu niskiej gęstości stanowiącą 20% wagowych oraz folię aluminiową o grubości zazwyczaj około 0,0065 mm stanowiącą 5% wagowych. Papier stanowi główny składnik opakowań kartonowych. Charakteryzuje się on długim włóknem, dzięki czemu karton jest bardzo mocny.

W literaturze opisano sposoby odzysku poszczególnych surowców z tego typu opakowań tj. aluminium, celulozy i polietylenu (na przykład w opisie patentowym WO 9847681). Uzyskane produkty wykorzystywane są do ponownego przerobu. Sposób ten jest jednakże dość skomplikowany.

Stwierdzono, że można uzyskać surowiec wtórny, bez kłopotliwego rozdzielania warstw poszczególnych materiałów, przez rozdrobnienie i rozwłóknienie odpadów opakowań tetrapaków. Rozdrobniony i rozwłókniony - zwłaszcza jego część celulozowa, materiał pochodzący z opakowań według wynalazku stosowany jest napełniacz w kompozycjach termoplastycznych na bazie poliolefin.

Kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera 10 - 50% wagowych w stosunku do polimeru, napełniacza, który stanowi produkt rozdrobnienia i rozwłóknienia odpadów opakowań warstwowych złożonych z warstw celulozowej, aluminiowej i polietylenowej, o cząstkach których, największy wymiar nie przekracza 6 mm.

Korzystnie kompozycja według wynalazku zawiera napełniacz w ilości 20-40% wagowych w stosunku do polimeru.

Korzystnie kompozycja według wynalazku zawiera napełniacz o cząstkach, których największy wymiar nie przekracza 3 mm.

Wypełniacz stosowany w kompozycji według wynalazku można otrzymać przez rozdrobnienie na przykład w urządzeniu zaopatrzonym w noże do cięcia odpadów.

Odpady opakowań z kartonów warstwowych po sokach i mleku rozdrabniano w młynie do cięcia i rozdrabniania surowców wtórnych. Surowiec przy pomocy transportera podawany jest do kanału zasilającego, połączonego z korpusem młyna. W korpusie zamocowane są noże stałe, współpracujące z nożami obrotowymi posadowionymi w oprawach zamocowanych na obracającym się wale młyna. Opakowania z kartonów warstwowych podane do przestrzeni noży stałych i ruchomych zostają rozdrobnione. Cząstki o wielkości mniejszej od średnicy oczek w sitach opadają kanałem do pojemników lub przejmowane są przez transport pneumatyczny. Cząstki o wielkości większej od średnicy oczek w sitach unoszone są przez noż e obrotowe i rozdrabniane przy współ działaniu z kolejnymi noż ami stałymi do momentu uzyskania wymiarów umożliwiających przejście przez oczka sit o średnicy 3-6 mm.

Rozdrobnione odpady z kartonów warstwowych mają postać przypominającą watę lub puch celulozowy i zawierają nierozwłóknione ale rozdrobnione cząstki aluminium oraz cząstki papieru powleczonego polietylenem, który rozdrabnia się z większą trudnością niż warstwa czystego papieru. Postać napełniacza do kompozycji według wynalazku uzyskanego przez rozdrobnienie i rozwłóknienie tetrapaku przedstawiona jest na fotografii.

Kompozycję według wynalazku otrzymuje się przez zmieszanie fizyczne różnych gatunków polietylenu lub polipropylenu pierwotnego jak i odpadowego z napełniaczem uzyskanym z tetrapaków.

Otrzymane kompozycje zawierające napełniacz z odpadów kartonowych warstwowych charakteryzowały się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi dużo wyższymi niż napełniane włóknem celulozowym z makulatury lub mączkami drzewnymi, co wynika z wysokiej jakości celulozy stosowanej w odpadach kartonowych. Niektóre parametry wytrzymałościowe są nawet dwukrotnie wyższe w porównaniu z tworzywem niemodyfikowanym. Pod względem niektórych właściwości są zbliżone do termoplastów wzmacnianych np. włóknem szklanym, lecz charakteryzują się niższą gęstością.

P r z y k ł a d I.

Jako tworzywo termoplastyczne dla otrzymania kompozycji polimerowej stosowano czysty polietylen niskiej gęstości LDPE. Jako napełniacz stosowano rozdrobnione i rozwłóknione, o wymiarach cząstek nie przekraczających 6 mm, odpady tetrapaków w ilości 20% wagowych w stosunku do

PL 201 466 B1 polietylenu LDPE. Mieszankę kompozytu przygotowano odważając 260 g rozdrobnionych odpadów kartonów i 747 g polietylenu LDPE a następnie zmieszano. Otrzymaną mieszankę poddano procesowi wytłaczania w temp. 170 - 190°C. Uzyskane granulaty były następnie przetwarzane na kształtki do badań metodą wtryskiwania na o wtryskarce Arburg 420 M w temp. 160 - 180°C i przy ciśnieniu wtrysku 110 MPa (1100 bar) i dotłaczania 80 MPa (800 barów). Otrzymane kształtki poddano badaniom właściwości mechanicznych.

Otrzymana kompozycja charakteryzuje się następującymi właściwościami:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 710 MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 660	MPa
Naprężenie zginające	σ^ - 13,4	MPa
Naprężenie zrywające	σΒ - 11,4	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	qm - 12,1	MPa
Granica plastyczności	σy - 12,1	MPa

P r z y k ł a d II.

Zastosowano napełniacz jak w przykładzie I w ilości 50% wag. w stosunku do polietylenu LDPE. Mieszankę kompozytu przygotowano odważając 666 g rozdrobnionych odpadów kartonów i 367 g polietylenu LDPE a następnie zmieszano. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja charakteryzowała się następującymi właściwościami mechanicznymi:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 2115	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 2149	MPa
Naprężenie zginające	Gfc - 30,4	MPa
Naprężenie zrywające	σΒ - 21,2	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	qm - 21,4	MPa

P r z y k ł a d III

Jako tworzywo termoplastyczne do otrzymywania kompozycji polimerowej zastosowano polietylen o wysokiej gęstości (HDPE). Przygotowano mieszankę z zawartością 20% wagowych napełniacza w stosunku do polietylenu HDPE, przy czym wymiary cząstki napełniacza nie przekraczały 3 mm. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja charakteryzuje się następującymi właściwościami:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 2072	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 1917	MPa
Naprężenie zginające	σ^ - 37,0	MPa
Naprężenie zrywające	σΒ - 23,5	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	σΜ - 24,0	MPa
Granica plastyczności	σy - 24,0	MPa

P r z y k ł a d IV

Zastosowano napełniacz jak w przykładzie III w ilości 50% wagowych w stosunku do HDPE. Otrzymana kompozycja miała następujące właściwości:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 3798	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 3847	MPa
Naprężenie zrywające	σΒ - 29,8	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	σΜ - 29,8	MPa

P r z y k ł a d V

Do otrzymania kompozycji polimerowej użyto odpadu polietylenu (aglomeratu) oraz zastosowano 20% wagowych napełniacza w stosunku do polimeru, w postaci rozdrobnionej do wymiarów cząstek nie przekraczających 6 mm. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja posiadała następujące właściwości mechaniczne:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 624	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 566	MPa
Naprężenie zginające	σ^ - 12	MPa
Naprężenie zrywające	σΒ - 11,3	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	σM - 13,2	MPa
Granica plastyczności	σy - 13,2	MPa

P r z y k ł a d VI

Postępowano jak w przykładzie V sporządzając kompozycję zawierającą 50% wagowych napełniacza z rozdrobnionych tetrapaków w stosunku do aglomeratu. Otrzymana kompozycja posiadała następujące właściwości mechaniczne:

PL 201 466 B1

Moduł Younga przy zginaniu	Et - 1745	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Ef - 1962	MPa
Naprężenie zginające	afc - 26,6	MPa
Naprężenie zrywające	σΒ - 20,6	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	σ·,; - 20,8	MPa

P r z y k ł a d VII

Do otrzymania kompozycji polimerowej użyto odpadu polietylenu (odpadu z przemysłu kablowego) oraz zastosowano 20% dodatek napełniacza w postaci rozwłóknionych odpadów tetrapaków. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja posiadała następujące właściwości mechaniczne:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 1176	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 1018	MPa
Naprężenie zginające	- 18,6	MPa
Naprężenie zrywające	σB - 16,9	MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	qm - 18,5	MPa
Granica plastyczności	ay - 18,5	MPa

2654	MPa
2421	MPa
16,8	MPa
17,1	MPa

P r z y k ł a d VIII

Do otrzymania kompozycji użyto surowców jak w przykładzie VII przy czym zastosowano dodatek napełniacza w ilości 50% wagowych w stosunku do odpadu kablowego. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja miała następujące właściwości:

Moduł Younga przy zginaniu Ef Moduł Younga przy rozciąganiu Et Naprężenie zrywające σ_Β

Wytrzymałość na rozciąganie σ_Μ

P r z y k ł a d IX

Jako tworzywo do otrzymywania kompozycji polimerowej zastosowano polipropylen F- 401. Napełniacz z tetrapaków rozdrobnionych do wymiarów cząstek poniżej 6 mm wprowadzono w ilości 20% wagowych w stosunku do polipropylenu. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja miała następujące właściwości:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 930	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 820	MPa
Naprężenie zginające	QfC - 120	MPa
Naprężenie zrywające	ctb - 14	MPa
Granica plastyczności	ay - 32,5	MPa

P r z y k ł a d X

Zastosowano surowce jak w przykładzie IX stosując 50% wagowych napełniacza w stosunku do polipropylenu. Postępowano jak w przykładzie I. Otrzymana kompozycja miała następujące właściwości mechaniczne:

Moduł Younga przy zginaniu	Ef - 2150	MPa
Moduł Younga przy rozciąganiu	Et - 2250	MPa
Naprężenie zginające	f - 172	MPa
Naprężenie zrywające	Qb - 21,9	MPa

Zastrzeżenia patentowe

Claims (3)

1. Kompozycja termoplastyczna na bazie poliolefin, znamienna tym, że zawiera 10 - 50% wagowych w stosunku do polimeru, napełniacza stanowiącego produkt rozdrobnienia i rozwłóknienia odpadów opakowań warstwowych złożonych z warstw celulozowej, aluminiowej i polietylenowej, o cząstkach, których największy wymiar nie przekracza 6 mm.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera napełniacz w ilości 20-40% wagowych w stosunku do polimeru.

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera napełniacz o cząstkach, których największy wymiar nie przekracza 3 mm.