PT2260071E - Método para a produção de um material de enchimento de polímero - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UM AGENTE DE ENCHIMENTO DE POLÍMERO Área da invenção A presente invenção refere-se a um método para a produção de um termoplástico, enchido com pelo menos um enchimento, de preferência carbonato de cálcio CaCCb, sensível à degradação hidrolítica e opcionalmente higroscópico, preparado com material de polímero por policondensação, em particular PET, em que sob condições de vácuo, por meio de agitação constante ou mexendo a temperatura elevada é preparada uma mistura ainda não fundida e opcionalmente amolecida, de material polimérico preparado com o agente de enchimento, em que para esta finalidade o material não se encontra ainda totalmente seco no momento da adição tendo ainda um teor de humidade residual (H2O) superior a 500 ppm, particularmente superior a 1000 ppm, uma utilização de acordo com a reivindicação 13.

Antecedentes da invenção: A partir do estado da técnica são conhecidos vários materiais de plástico ou polímeros, os quais são enchidos com um agente de enchimento, p. ex. um pó mineral inerte. A transferência efetua-se normalmente com agente de enchimento, de modo a reduzir o custo médio do produto ou para conferir ao produto certas propriedades. São igualmente conhecidos vários métodos por meio dos quais agentes de enchimento podem ser adicionados a um polímero. Desse modo podem ser adicionados agentes de enchimento por exemplo a uma massa plástica fundida. Existe ainda a possibilidade de uma "mistura fria", em que o plástico e os agentes de enchimento são misturados em conjunto a temperaturas baixas sendo a mistura em seguida aquecida e fundida.

Existe além disso a possibilidade, de adicionar os agentes de enchimento a um material de polímero pré-aquecido, amolecido sendo a mistura de material de polímero primeiro previamente fundida numa etapa adicional. Um tal método é conhecido por exemplo a partir da EP 1 401 623. Aqui são misturados materiais de enchimento a poliolefinas, tais como p. ex. polietileno ou polipropileno, em que o material polimérico é trazido primeiro para um estado amolecido e em seguida os agentes de enchimento, neste caso carbonato de cálcio, adicionado. Subsequentemente, a mistura é fundida e comprimida. É também conhecida a partir do estado da técnica, a preparação por meio de policondensação de materiais termoplásticos, chamados policondensados, em particular poliésteres, especialmente PET, com agentes de enchimento, tais como carbonato de cálcio. Tais enchimentos de poliésteres são utilizados p. ex. como garrafas.

Em policondensados, especialmente em poliésteres, são no entanto levadas em conta as caraterísticas especiais deste tipo de plástico, que pode ser complicado e problemático de reciclar ou reprocessar.

Para isso deve notar-se que, por exemplo, o PET pode existir em duas estruturas diferentes, a saber, em forma amorfa ou em forma cristalina ou parcialmente cristalina. O PET amorfo é mais transparente, o PET cristalino é opaco ou branco. Tal como acontece com todos os termoplásticos, apresentados em forma amorfa ou cristalina, o grau de cristalinidade de 100% é inalcançável também no caso do PET Apenas uma parte da estrutura do PET, é portanto capaz de ser orientada ou de cristalizar. Áreas cristalinas e amorfas alternam-se, podendo corretamente falar-se de uma cristalinidade parcial No caso do PET, é possível alcançar um grau de cristalinidade de cerca de 50%. Isto significa que, neste estado a metade das correntes moleculares foi orientada entre si, ficando colocada lado a lado de modo paralelo ou circular. Inevitavelmente nas áreas de cristalinidade parcial das ações alternadas, em particular as forças Van der Waals entre as correntes moleculares tornam-se maiores. As correntes atraem-se assim mutuamente e, por conseguinte os espaços entre as correntes moleculares são menores. A estrutura molecular do PET no entanto pode ser danificada por certos fatores.

Um primeiro mecanismo de degradação é causada por degradação térmica das correntes moleculares. As ligações entre as moléculas individuais são danificadas devido a um aquecimento excessivo. Por esta razão, um tempo de permanência apropriado e a uma temperatura de processamento apropriada é de considerar, a fim de se obter um produto de qualidade.

Um segundo mecanismo de degradação relevante é a degradação hidrolítica, ou seja o PET, bem como outros policondensados, suscetíveis à água ou humidade: A água ou humidade vêm principalmente de duas fontes: Por um lado, o PET tem uma estrutura higroscópica, ou seja o PET absorve a humidade. Esta é armazenado nos espaços intermoleculares, e permanece como nomeadamente humidade interna no próprio polímero ou no seu interior. A humidade interna do polímero original está dependente das respetivas condições do ambiente. 0 PET tem um certo teor de equilíbrio de humidade interno que se encontra em latitudes temperadas a uma temperada de cerca de 3000 ppm.

Além disso é adicionada humidade à superfície exterior do polímero ou às áreas do polímero (humidade externa), o que deve ser igualmente considerado durante o processo.

Durante o processo ou durante a reciclagem ou extrusão do PET está presente muita humidade - a partir de qualquer fonte -, em que as correntes de polímeros de PET são hidroliticamente divididas e sendo formados parcialmente numa reação química os materiais de partida ou seja, ácido tereftálico e etilenoglicol. Esta degradação hidrolítica do comprimento da corrente das moléculas conduz a uma forte degradação da viscosidade e a uma deterioração das propriedades mecânicas do produto final ou a mudanças adversas nas propriedades dos materiais de plástico. O dano pode mesmo ser tão alto que o material já não possa ser utilizado para o tratamento de garrafas, películas, etc. 0 poliéster é particularmente sensível a uma temperatura elevada, especialmente à humidade, em que todos os polímeros fundidos a cerca de 280° C reagem muito rapidamente com água e o PET é degradado num espaço de segundos. Para preparar novamente a reciclagem do PET, o material adicionado tem necessariamente de ser energia em forma de calor, particularmente na extrusão final.

Para o policondensado, ser desse modo protegido contra a degradação hidrolítica e para manter as correntes de polímero deve o material antes de ser reprocessado ou antes de ocorrer um aumento excessivo da temperatura ser liberto de humidade o máximo possível devendo ter-se em conta o ajuste apropriado da temperatura e da permanência durante o processamento.

Deve por exemplo, ser processado ou manipulado o PET molhado e caso esse PET seja submetido a um compressor de corte, deverão ser observadas as medidas adequadas, para evitar a degradação hidrolítica do poliéster. A fim de obter um produto final qualitativamente elevado, é recomendável por conseguinte no processamento de policondensados sensíveis, tais como poliésteres, reduzir a humidade interna e a humidade externa aderente à superfície do material de plástico tanto quanto possível. Apenas através de uma secagem correspondente, em particular abaixo de 100 ppm, a degradação hidrolítica é limitada.

Para isso estão disponíveis diferentes opções técnicas de método a implementar. Assim por exemplo, a humidade exterior aderente ao plástico poderá ser removida por aplicação de vácuo ou por aumento da temperatura.

Neste caso no entanto outros problemas técnicos terão de ser considerados. Assim, por exemplo, o PET amorfo ou parcialmente cristalino tem tendência a colar quando aquecido, o que também é na prática um grande problema. Este problema apenas pode ser resolvido agitando constantemente.

Além disso deverá ter-se em atenção, que alguns tipos de materiais de plástico são suscetíveis a processos de degradação por oxidação, pelo que o comprimento da corrente das moléculas de plástico é também reduzido, o que também resulta em alterações adversas nas propriedades dos materiais plásticos, tais como cor, força, etc. Para evitar novamente esta degradação oxidativa, é possível, o tratamento de tais materiais plásticos sensíveis, por meio da exclusão de ar, por exemplo levado a cabo sob uma atmosfera de gás inerte. 0 processamento eficiente e económico de policondensados ou poliésteres é, portanto, devido aos inúmeros processos de degradação que precisam ser considerados, altamente problemático e exige a implementação de um método especial. Tudo isso torna a reciclagem de policondensados, especialmente poliésteres e muito particularmente do PET, particularmente problemática e delicada, de modo que uma reciclagem económica de tais produtos plásticos será apenas obtida através de métodos especiais de processamento. 0 mesmo se aplica é claro também à produção de policondensados ou poliésteres enchidos com agentes de enchimento. Além disso no caso de policondensados enchidos, deverá observar-se que não apenas através do polímero, mas também pelos próprios agentes de enchimento grandes quantidades de adição de humidade são introduzidas, que afetam adversamente o comprimento da corrente. Assim, por exemplo o carbonato de cálcio possui uma área superficial específica muito grande e liga-se a grandes quantidades de humidade, ou seja, mais de 1000 ppm a 20° C e 60% de humidade de ar.

Os habituais e bem conhecidos métodos do estado da técnica, para remover a humidade externa e interna de material polimérico são ainda pouco eficazes, e ao ser adicionalmente introduzida mais humidade no material de enchimento em grande quantidade, tal resulta nas dificuldades de processo tornando-se o método pouco económico e a qualidade dos produtos obtidos, ou seja dos polímeros enchidos, diminui.

Este problema é resolvido na prática pelo facto de os agentes de enchimento serem submetidos a pré-secagem antes da sua adição num processo separado. A secagem de um agente de enchimento em forma de pó no entanto é extremamente difícil, complexa e cara. Devido aos problemas acima mencionados referentes à degradação hidrolítica do polímero não é ainda no entanto na prática uma necessidade absoluta efetuar essa pré-secagem, uma vez que de outro modo o produto da policondensação demasiado degradado iria diminuir a qualidade do produto final. Além disso, este é uma etapa de método adicional, ou seja, a pré-secagem dos enchimentos, requer, desse modo um aumento de implementação do método global.

Como alternativa existe a possibilidade de utilizar materiais de enchimento revestidos, isto é, agentes de enchimento que sejam revestidos na superfície, e cuja superfície seja reduzida em conformidade. Tais materiais de enchimento revestidos ligam menos água trazendo assim menos humidade ao material plástico. No entanto, esses enchimentos revestidos são também muito mais caros, ou mesmo de produção dispendiosa. A partir da US 6,734,234 BI é conhecido um método para a produção de um mistura de polímeros RPET, em que os flocos de RPET são levados a um certo tamanho de partícula e são misturados com um aditivo especial.

Na EP 1 612 234 AI é utilizado um método para a produção de uma mistura de material plástico a de um poliéster, uma poliolefina e um compatibilizador descrito como Extrosion, em que a mistura é fundida.

Na FR 2 626 580 é igualmente descrito um método para produzir um material de enchimento de polímero.

Na EP 1 273 412 AI é descrito um método pelo qual os polímeros são inicialmente misturados e amolecidos num recipiente sendo em seguida um agente de enchimento adicionado.

Em nenhum destes documentos é incluída informação referente à humidade residual dos agentes de enchimento.

Resumo da invenção: A presente invenção tem por seu objetivo a tarefa de fornecer um método para a produção de um policondensado enchido, higroscópico e sensível à degradação hidrolítica, em particular PET, que fornece produtos finais de alta qualidade sendo ao mesmo tempo rápido e economicamente eficiente.

Tal objetivo é resolvido, através de um método para a produção de um termoplástico, enchido com pelo menos um enchimento, de preferência por carbonato de cálcio CaCCb, sensível à degradação hidrolítica e opcionalmente higroscópico, preparado com material de polímero por policondensação, em particular através do PET, sob condições de vácuo, em que por meio de agitação constante ou mexendo a temperatura elevada é preparada uma mistura ainda não fundida e opcionalmente amolecida, de material polimérico preparado com o agente de enchimento, em que para esta finalidade o material não se encontra ainda totalmente seco no momento da adição tendo ainda um teor de humidade residual (H2O) superior a 500 ppm, particularmente superior a 1000 ppm.

Ficou surpreendentemente demonstrado, que através do método de acordo com a invenção policondensados higroscópicos bem como sensíveis à degradação hidrolítica, em especial o PET, exercem efeitos negativos sobre o comprimento da corrente, mesmo perante materiais de enchimento em bruto e sem pré-secagem, mesmo com um teor de humidade residual superior a 500 ppm, podem ser utilizados ou enchidos.

Tal como atrás observado, a preparação delicada ou tratamento de policondensados, especialmente com PET, em comparação com poliolefinas ou outros materiais plásticos, são observadas várias caraterísticas únicas, o que torna o processamento de policondensados num método muito especial. A implementação do método de acordo com a invenção tem lugar com o tempo de permanência adequado, de modo que o processo seja realizado sob vácuo a uma temperatura elevada e constante agitação.

Os parâmetros exatos dependem do material de polímero: A temperatura, contudo, situa-se entre os 110° a 240° C, a velocidade circunferencial da ferramenta de mistura situando-se numa gama de cerca de 2 a 35 m/s. É aplicado um vácuo de cerca de <150 mbar e o material e o agente de enchimento permanecem um tempo médio de permanência de cerca de 10 a 200 minutos no reator antes de serem comprimidos. Esses valores representam no entanto apenas valores grosseiros.

Como consequência disso a degradação hidrolítica, bem como a degradação oxidativa do produto de policondensação podem ser impedidas evitando assim que o polímero se cole mutuamente. É essencial que o material plástico não se encontre ainda fundido durante a mistura com o material de enchimento, isto é, que o material de enchimento não seja adicionado à massa fundida. Simultaneamente tem lugar uma mistura intensiva entre o material de enchimento e o polímero ou uma pré-homogeneização, através da qual uma extrusão subsequente se torna mais fácil sendo o produto final de melhor qualidade.

Foi demonstrado por experiências, que pode ser inteiramente suprimida deste modo e por este método de implementação inventivo uma pré-secagem dos materiais de enchimento, e também que matérias brutas de enchimento sem qualquer tratamento de pré-secagem e sem tratamento térmico elaborado e dispendioso podem ser utilizadas, o que conduz a benefícios económicos significativos, e que a implementação do método acelera ou reduz o comprimento total do processo. A secagem do polímero e o material de enchimento é vantajosamente levada a cabo simultaneamente num passo comum. Pelo menos a etapa do método de produção da mistura final acabada de polímero e de um material de enchimento ou masterbatch que pode ser significativamente simplificada e acelerada.

Além disso quando é utilizado um agente de enchimento pré-seco mais caro o tratamento logístico torna-se mais difícil uma vez que tais agentes de enchimento devem ser armazenados nos seus próprios silos de circulação de ar seco.

Além disso não é recomendada no procedimento do método de acordo com a invenção a utilização de revestimentos caros ou agentes de enchimento revestidos, podendo simplesmente ser usados materiais de enchimento em bruto rapidamente disponíveis e económicos, desde que as condições de processamento sejam respeitadas. 0 método de acordo com a invenção tem várias e relevantes vantagens práticas sobre os métodos já conhecidos.

Outras formas de realização vantajosas do método são dadas pelas caraterísticas das reivindicações dependentes:

Assim, pode ser utilizado como material de enchimento, pelo menos um mineral em pó inerte, por exemplo, argila, silicato, dióxido de titânio, de preferência carbonato de cálcio CaC03, o qual fornece boas propriedades técnicas do produto final.

Como material de enchimento pode também vantajosamente ser utilizado um material de enchimento de superfície não revestida ou não revestido, sem que tal conduza a uma degradação hidrolítica relevante, conduzindo assim ao que atrás foi referido a respeito da descrição de redução de custos.

Vantajosamente, é utilizado um agente de enchimento com o tamanho médio de um grão ou com um valor D 50 inferior a 50 pm, especialmente entre 2 e 15 pm.

Além disso, é vantajosamente possível ser utilizado um agente de enchimento com uma área superficial específica de 2 a 11 m2/g, particularmente entre 5 a 9 m2/g sendo associada a esta superfície alargada maior quantidade de humidade, facto que para o método de acordo com a invenção não é adverso.

De acordo com uma forma vantajosa de realização da invenção o material polimérico no momento da adição tem pelo menos uma quantidade parcial, em particular uma quantidade total do agente de enchimento num estado amolecido ou a uma temperatura superior a 30 °C abaixo do seu VICAT ponto de amolecimento (10 N) , ainda inferior a cerca de 5°C, que é o seu ponto de fusão. Assim, o material de enchimento adere bem à superfície de flocos de polímero e pode ser distribuído bem e de modo homogéneo. 0 ponto VICAT de amolecimento foi determinado de acordo com a norma DIN ASTM 1525; ISO 306, "A". Os fabricantes devem fornecer geralmente os valores para os polímeros.

Pelo método de acordo com a invenção é vantajoso um movimento suave mas firme do polímero, possivelmente já enchido com material de enchimento. Esta aglomeração ou aderência do material é impedida em gamas de temperatura críticas, até uma cristalização suficiente da superfície de partículas o que impede a colagem em conjunto das próprias partículas individuais. Além disso é possível através do movimento uma temperatura de processo mais elevada. No tanque de tratamento ou compressor de corte, é facultado simultaneamente através do movimento suave e firme paralelamente ao facto de impedir a colagem, que a temperatura no recipiente seja suficientemente alta ou permaneça e que cada partícula seja suavemente aquecida e mantida à temperatura apropriada. Este material de enchimento também é intrinsecamente misturado com o polímero e admitido pelo polímero em particular nas suas regiões de bordo suaves. Ao mesmo tempo, por meio de movimento ocorre um desprendimento das moléculas de migração que é suportado pela superfície das partículas. Para este efeito vantajosamente as ferramentas estão instaladas em níveis diferentes do recipiente em processos contínuos ou de mistura de ferramentas em processos de conversão. Não é fundamental a forma como a temperatura é introduzida no material. Isto pode ter lugar num processo a posterior ou ter lugar no recipiente de tratamento. Vantajosamente tal é realizado no entanto pelas próprias ferramentas de mistura rotativas.

Uma secagem eficiente do material plástico é conseguida com recurso ao vácuo. Um método realizado deste modo requer através da utilização de vácuo também um consumo de energia significativamente menor do que os sistemas comparáveis. Os agentes de enchimento podem ser eficazmente libertos da humidade direta simultaneamente com o polímero. O suporte de vácuo aplicado também prevê o processo de difusão das impurezas a partir do material sendo também responsável pela realização ou por uma descontaminação do polímero. Além disso, o vácuo protege as partículas de polímero quente ou em flocos igualmente contra influências oxidantes ou danos, facto pelo qual pode ser obtida uma viscosidade mais elevada em comparação com outros sistemas de instalações. Basicamente, a desintoxicação seria possível com qualquer gás inerte. No entanto, tal facto está associado a custos significativamente mais elevados. A secagem é suportada por um certo tempo de permanência vantajosamente mínima do material à temperatura e vácuo selecionados.

Um tempo de permanência adequado que garante uma limpeza mínima do material ocorre e depende de diferentes critérios, nomeadamente da taxa de difusão dos produtos de migração no polímero correspondente e do amolecimento ou temperatura de fusão do polímero.

Em princípio o método de acordo com a invenção pode ser executado num processo em lotes ou continuamente. Deverá vantajosamente apenas ser garantido que os parâmetros do processo, tais como temperatura, tempo de permanência e de vácuo ao longo de todo o período sejam aplicados. Um processo contínuo revelou-se particularmente útil, a fim de garantir um processo de produção suave.

Os agentes de enchimento são utilizados vantajosamente com um tal teor de humidade residual e numa quantidade tal, que a humidade interna no sistema global ou a humidade da mistura do material de enchimento e do polímero é inferior a 100 ppm. Com tal teor de humidade residual, a degradação mantém-se dentro de limites toleráveis. Os enchimentos são normalmente utilizados adicionados numa vasta gama de até cerca de 80% em peso, com base no peso total da mistura.

Se a mistura ou o polímero foi seco no âmbito de um teor de humidade residual no sistema global de 100 ppm e o material durante um tempo correspondente de cerca de 1 hora, e à temperatura adequada, de cerca de <200°C, mantida no reator, é desse modo possível de alcançar um aumento de viscosidade. Descrição mais detalhada da invenção: O método de acordo com a invenção pode ser realizado com vários dispositivos: Os dispositivos referidos na EP 123 771, EP 0 390 873, AT 396 900, AT 407 235, AT 407 970, AT 411 682, AT 411 235, AT 413 965, AT 413 673 ou AT 501 154 já de forma exata e especificamente descritos são considerados em conjunto com todas as suas formas de realização vantajosas na presente invenção e fazem parte integrante da divulgação. Tais dispositivos são utilizados na prática e são conhecidos por exemplo, como "Sistemas Erema PC de reciclagem de plásticos" ou como "Instalações de Vacurema de uma ou duas etapas".

Dependendo dos pontos de dosagem de agente de enchimento utilizados para o polímero podem ser obtidas diferentes qualidades no que diz respeito ao grau de mistura, à viscosidade e grau de enchimento. Pode igualmente optar-se pela utilização de múltiplos pontos de dosagem para reduzir p. ex. a sobrecarga de humidade para um passo de tratamento. Para alcançar elevados graus de enchimento pode ser uma ajuda adicionar simultaneamente doses de enchimento em vários pontos de dosagem.

Nos ensaios diversas variantes se têm revelado como o procedimento para o enchimento de um termoplástico policondensado higroscópico e sensível à degradação hidrolítica, em particular o PET pode ser realizado:

Assim, a dosagem do material de enchimento na zona de abrangência de uma extrusora pode ser levada a cabo. O vácuo do reator posterior da extrusora atua no parafuso da extrusora. Ai os flocos de material plástico não se encontram ainda totalmente derretidos. O enchimento em forma de pó, pré-seco é distribuído e a mistura é seca com o auxílio de vácuo e temperatura. O tempo de permanência para derreter é relativamente curto, mas parcialmente compensado pela temperatura elevada. A humidade pode ser reduzida e com isso o efeito negativo sobre o policondensado. 0 policondensado pode ser seco de acordo com os passos de processamento relevante, cristalizado e mesmo eventualmente elevado através da escolha adequada da temperatura e do tempo de permanência na sua viscosidade.

Este tipo de processamento sem pré-secagem de enchimento pode ser aplicado a fim de atingir elevados graus de enchimento, particularmente em combinação com os seguintes métodos, mais abaixo referidos.

Um método ainda vantajoso é que a adição doseada de agentes de enchimento tem lugar num reator ou compressor de corte. 0 método de acordo com a invenção para adição de materiais de enchimento e para o pré-tratamento, processamento e reciclagem de policondensado em todas as suas formas de realização vantajosas é geralmente levado a cabo num recipiente de receção ou reator. 0 material plástico a ser tratado apresentado, que normalmente está na forma pelo menos parcialmente cristalizada ou não-cristalizada ou de granulado amorfo presente como novo ou como material regenerado, é processado neste recipiente de receção ou reator e sob agitação constante, ou movimento e/ou por trituração a uma temperatura elevada. Para a mistura e aquecimento do material plástico é disposto no reator em pelo menos um e opcionalmente disposto sobre vários níveis sobrepostos, em torno de um eixo vertical ou de trituração rotativa ou ferramentas de mistura, e/ou apresentando a agir sobre o produto, arestas de trabalho ou trituração ordenadas. Através desta ferramenta de trituração e mistura, o material de polímero é submetido a energia mecânica, através da qual tem lugar um aquecimento e uma mistura simultânea e movimento do material de polímero. 0 aquecimento é feito pela conversão da energia mecânica aplicada ou por atrito. Tais reatores são utilizados na prática e são conhecidos por exemplo, como Sistemas Erema PC de reciclagem de plásticos ou como

Instalações Vacurema de uma ou em duas etapas. O processamento é levado a cabo a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão e de preferência acima da temperatura de transição vítrea do material plástico em que o material polimérico é bem misturado sem problemas e de forma constante. Desse modo o material plástico é cristalizado numa única etapa, sendo seco e limpo. A adição do agente de enchimento tem lugar no terço superior do reator. Isto permite um tempo de permanência suficiente, que pode ser usado para a secagem e para a mistura do material de enchimento com os flocos. É possível aplicar uma dosagem tanto acima como abaixo do nível de material. A dosagem abaixo do nível máximo é preferida. A vantagem aqui também reside na facilidade de processamento de dois ou mais fluxos, que não necessitam de pré-tratamento. Nem o material de enchimento nem o policondensado necessitam de ser respetivamente pré-tratados ou pré-secos. Ambos os fluxos de material são continuamente introduzidos no reator e secos num processo contínuo ou tratados e alimentados e seguidamente adicionados na extrusora. 0 método da invenção pode igualmente ser realizado em duas etapas, vantajosamente num recipiente concebido para o efeito. Assim é por exemplo possível uma mistura de grânulos ou flocos cristalizados e não-cristalizados ser aplicada como material a ser limpo num secador de cristalização ou num reator Vacurema de duas etapas.

Neste procedimento é levado a cabo um tratamento de duas etapas de processamento de resíduos ou policondensado descontinuado, em que, no curso do pré-tratamento no dispositivo de pré-tratamento não há lugar a plastificação do material, havendo no entanto uma cristalização e/ou um certo grau de pré-compressão com secagem simultânea sob vácuo. A pré-compressão é efetuada a uma temperatura apropriada por alimentação mecânica ou entrada de energia para dentro do material. Em particular, o aumento ou regulação da temperatura tem lugar pela ação mecânica sobre o produto ou por conversão da energia de rotação pelo menos de uma mistura ou elemento de corte em energia térmica devido à ocorrência de atrito.

Em relação ao tratamento principal no dispositivo de processamento global o produto perante um aumento, de temperatura - a temperatura pode ser menor ou igual à do aparelho de pré-processamento - é em seguida seco, desintoxicado, e se necessário cristalizado e mantido sob vácuo elevado para um dado tempo médio de permanência. Mais uma vez há uma ação de compressão ou de material e introdução de energia em pelo menos um elemento de mistura ou trituração, em que a energia térmica correspondente é introduzida no material mecanicamente devido à sua rotação, aquecendo-o ainda mais. 0 tratamento principal é efetuado sob vácuo, reduzindo a humidade residual para um certo valor pré-determinado e fazendo também com que os agentes nocivos voláteis sejam removidos do produto. A temperatura durante o tratamento principal é mantida abaixo da temperatura de fusão do material. No entanto, é desejável que a temperatura seja tão elevada quanto possível. A dosagem do agente de enchimento tem lugar no secador de cristalização. Basicamente todas as posições de fornecimento são possíveis tal como p. ex. acima, no meio ou abaixo. Através da utilização de carbonato de cálcio com superfícies não tratadas, que desse modo tem uma maior área de superfície tendo assim a possibilidade de mais humidade, a adição de dosagem no terço superior é útil para manter o tempo de permanência elevado e para alcançar uma secagem apropriada. Nesta versão o segundo recipiente reator principal é utilizado como um passo adicional de secagem e de mistura para o material de enchimento e para o polímero.

Neste método, tanto o secador de cristalização como o aparelho de processamento principal são operados continuamente.

Outra variante consiste em, dois secadores de cristalização paralelos, e um compressor de corte como principal instalação de tratamento, que são operados em lotes. Neste caso, uma mistura completa de polímero e agente de enchimento é colocada num recipiente, aquecida sob vácuo, seca por cristalização, misturada, etc. Depois de um tempo definido de lote, o material tratado é transferido para o dispositivo de tratamento principal. Mas pode também ser passada para uma outra extrusora, sob condições de ar seco. A vantagem de um processo em lotes são as muito exatas proporções de mistura, ou condições de secagem, as quais podem ser definidas. É igualmente possível adaptar o tempo de processo de acordo com as temperaturas, a humidade do ar de escape e/ou o tempo de mistura. Uma vez que o enchimento do secador de cristalização é levado a cabo sob condições atmosféricas normais, a alimentação de plástico e/ou de enchimento não é problemática. Não há necessidade de pré-evacuação da alimentação.

Em todos estes métodos o material de plástico enchido é finalmente plastificado ou fundido e assim, opcionalmente depois de uma filtragem em particular sob condições de vácuo, é por exemplo adicionado a uma extrusora e transformado em grânulos.

Além disso de acordo com a invenção a utilização particular prevê um agente de enchimento. Esta utilização baseia-se nas suas formas de realização vantajosas de acordo com os passos das reivindicações dependentes de método. A introdução da dispersão assistente promove uma outra possibilidade de obter níveis elevados de enchimento Estes podem ser incorporados quer com o agente de enchimento separadamente, no mesmo passo do processo ou numa etapa posterior do processo. Estes auxiliares de dispersão provocam o humedecimento da superfície de PET. A esta superfície adere posteriormente o pó. Escusado será dizer, que este efeito funciona melhor, à medida que a superfície dos flocos de PET aumenta de volume. Dado o facto de serem produzidas garrafas de PET cada vez mais finas a fim de economizar material esta eficácia da homogeneização vem atender essa tendência. Como auxiliares de dispersão podem utilizar-se por exemplo substâncias oleosas, cerosas, ligeiramente pegajosas. 0 processo de acordo com a invenção é ilustrado em detalhe abaixo com referência a formas de realização não limitativas vantajosas:

Exemplo 1: 0 tereftalato de polietileno (PET), sob a forma de flocos a partir de de embalagens trituradas, é aquecido no compressor de corte a uma temperatura entre 110° a 240° C, de preferência 130° a 210° C. Um agente de enchimento não pré-seco, ou seja carbonato de cálcio CaCCb é adicionado em dose a partir de cima, de um modo preferido abaixo do nível de material. A velocidade circunferencial da haste de agitação mais exterior da ferramenta de trituração ou mistura situa-se numa gama de 2 a 35 m/s, preferencialmente de 3 a 20 m/s. É aplicado um vácuo de <150 mbar, de preferência <50 mbar, em especial <20 mbar, em especial entre 0,1 e 2 mbar. O material de PET e o material de enchimento permanecem por um tempo de permanência médio de 10 min a 200 min, em especial de 40 min a 120 min, no reator, sendo em seguida extraídos na área do fundo e adicionados a uma extrusora, a qual comprime e derrete a mistura.

Exemplo 2: O lavado de poliéster em grão de garrafas de bebidas, transparente, sem sujidade, com uma densidade de 325kg/m3, um teor de humidade médio de 3500 ppm e uma viscosidade média intrínseca de 0,74 dl/g é levado a um compressor de corte da marca Vacurema® Basic 1108. A temperatura média da mistura do material de pré-tratamento é de cerca de 200° C, sob um vácuo de cerca de 6 mbar. No interior do recipiente de mistura giram ferramentas de mistura ou de agitação. Os elementos de mistura ou de agitação agem sobre o material triturado e, simultaneamente garantem que o material é aquecido por atrito. No compressor de corte é formado desse modo um vórtice de corte de mistura, em que se gera um gradiente vertical. Os flocos movem-se no compressor de corte com um certo tempo de permanência. 0 material na área superior é bastante grosseiro e arrefecido, e o material na área inferior de porte pequeno e macio. Devido ao movimento constante é impedida uma aglomeração do material e os flocos de polímero permanecem livremente e fluem de forma constante

Além disso está disposto sobre o compressor de corte um dispositivo doseador de pó. Desse modo o CaC03 revestido, é adicionado com uma densidade de 655 kg/m3 e um teor médio de humidade de 1280 ppm. De seguida é adicionada uma dose de 25% de CaC03 em pó ao material moído de PET numa área inferior do recipiente onde que o material já está presente num estado amolecido. A adição pode alternativamente igualmente ter lugar a partir de cima. O material de enchimento é intimamente e homogeneamente misturado desse modo com o material amolecido e a mistura é então fundida na extrusora, opcionalmente desgaseifiçada, filtrada e granulada. A extrusora está ligada ao compressor de corte na sua área inferior. As ferramentas de mistura promovem o material amolecido na secção de alimentação da extrusora, que é operado por um parafuso sem fim a uma velocidade de 145 rotações/min, com uma taxa de 300 kg/h, a uma temperatura de fusão de 295° C e uma filtração de 50/250 mesh.

Exemplo 3:

Esta forma de realização exemplar é semelhante à do Exemplo 2, com variações mínimas tal como se segue: O lavado de poliéster em grão de garrafas de bebidas, transparente, sem sujidade, com uma densidade de 390 kg/m3, um teor de humidade médio de 6500 ppm e uma viscosidade média intrínseca de 0,75 dl/g é levado a um compressor de corte da marca Vacurema® Basic 1108. A temperatura média da mistura do material de pré-tratamento é de cerca de 195°C, sob um vácuo de cerca de 7,1-12 mbar.

Além disso o CaC03 revestido, é adicionado com uma densidade de 820 kg/m3 e um teor médio de humidade de 3280 ppm.

Segue-se uma dosagem de adição de 22% de CaC03 em forma de pó ao material triturado de PET. A extrusora é operada por um parafuso sem fim a uma velocidade de 120 rotações/min, com uma taxa de 294 kg/h, a uma temperatura de fusão de 299° C e uma filtração de 50/250.

Deste modo são obtidos produtos finais sem bolhas e de elevada qualidade.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • EP 1401623 A [0004] • US 6734234 Bi [0024] • EP 1612234 Ai [0025] • FR 2626580 [0026] • EP 1273412 Ai [0027] • EP 123771 A [0048] • EP 0390873 A [0048] • AT 396900 [0048] • AT 407235 [0048] • AT 407970 [0048] • AT 411682 [0048] • AT 411235 [0048] • AT 413965 [0048] • AT 413673 [0048] • AT 501154 [0048]

Lisboa, 18 de Agosto de 2015

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para a produção de um termoplástico com pelo menos um agente de enchimento de preferência carbonato de cálcio CaCCy, sensível à degradação hidrolítica e opcionalmente higroscópico, preparado com material de polímero por policondensação, em particular PET, em que sob condições de vácuo, por meio de agitação constante ou mexendo a temperatura aumentada é preparada uma mistura ainda não fundida e opcionalmente amolecida, de material polimérico preparado com o agente de enchimento, em que para esta finalidade o material não se encontra ainda totalmente seco no momento da adição tendo ainda um teor de humidade residual (H2O) superior a 500 ppm, particularmente superior a 1000 ppm.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por como agente de enchimento, ser utilizado pelo menos, um mineral inerte em pó, por exemplo caulino, silicato, dióxido de titânio, de preferência carbonato de cálcio CaCCy.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por como agente de enchimento ser utilizado um material de revestimento não tratado ou não revestido.
4. 4. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por como enchimento ser utilizado um enchimento tendo um tamanho médio de grão ou com um valor D 50 inferior a 50 ym, especialmente entre 2 e 15 ym, e/ou tendo uma superfície específica de 2 a llm2/g, particularmente de 5 a 9 m2/g.
5. 5. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o material polimérico no momento da adição ter pelo menos uma quantidade parcial em particular uma quantidade total do enchimento que se encontra num estado amolecido ou a uma temperatura superior a 30°C abaixo do seu VICAT ponto de amolecimento (10 N) , ainda inferior ao seu ponto de fusão.
6. 6. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o material de plástico opcionalmente já a ser tratado ou a tratar com o agente de enchimento, é aquecido em pelo menos um recipiente ou recetáculo de receção evacuável ou reator sob agitação constante, ou movimento e/ou trituração a uma temperatura inferior à temperatura de fusão, de preferência acima da temperatura de transição vítrea, do material de plástico, e assim ao mesmo tempo, em particular numa única etapa, cristaliza, seca e/ou é limpo, em que para a mistura e/ou aquecimento do material de plástico, em particular a uma temperatura de 70° a 240°C, de preferência de 130° a 210°C, é disposto sobre pelo menos uma camada, possivelmente sobre uma pluralidade de camadas sobrepostas, em particular em torno de um eixo vertical, de trituração rotativa ou uma ferramenta de mistura, com o produto de trituração e/ou da mistura no qual são utilizadas arestas de trabalho para agitar e trabalhar o mesmo, em que o aquecimento é efetuado por alimentação de energia mecânica, em que o processo é preferencialmente realizado sob um vácuo de s 150 mbar, de preferência <50 mbar, em especial <20 mbar, particularmente entre 0,1 e 2 mbar, e em que os materiais de plástico, permanecem no reator em particular para um tempo de permanência médio de 10 min a 200 min, em especial de 40 min a 120 min.
7. 7. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o método ser implementado numa única etapa realizada num único reator ou zona única de alimentação de uma extrusora e o material de plástico eventualmente já misturado com o agente de enchimento, numa única operação, particularmente num único reator, ser aquecido, seco, cristalizado e limpo e/ou o método ser levado a cabo com ou sem pré-secagem e/ou com ou sem pré-cristalização do material de plástico .
8. 8. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o processo ser realizado em várias etapas, particularmente em duas etapas, realizado com dois ou mais recipientes de receção ou reatores em série e/ou paralelamente ordenados em que o material de plástico a ser processado, eventualmente já com o agente de enchimento, passa sequencialmente por esta linha de recipientes ordenados, em que de preferência as condições do método de acordo com as reivindicações precedentes são aplicadas em particular, para o rendimento do primeiro recipiente ou para o pré-tratamento, em que o material de plástico é submetido de preferência a um pré-tratamento a uma temperatura, particularmente próxima da temperatura do processo do tratamento principal.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o material de plástico ser seco no primeiro passo de pré-tratamento, especialmente sob condições de vácuo, submetido a alimentação de energia mecânica e assim aquecido a uma temperatura elevada, sendo opcionalmente cristalizado simultaneamente, e que posteriormente, recebe um eventual tratamento plastificante ou ponto de fusão que precede a segunda etapa onde tem lugar o tratamento principal do material de plástico, em que o material de plástico, em particular sob condições de vácuo, é novamente seco por meio de energia mecânica sob agitação e posteriormente cristalizado, sendo o referido tratamento principal levado a cabo a uma temperatura elevada quando comparada com a temperatura do pré-tratamento, em que a temperatura do tratamento principal é processada à temperatura de plastificação ou à temperatura de fusão do material de plástico.
10. 10. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o material de plástico ser submetido a um fluxo contínuo de pré-tratamento e/ou de o método ser realizado de forma contínua ou descontínua ou como um processo de conversão.
11. 11. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por os agentes de enchimento serem utilizados com tal teor de humidade residual e numa quantidade tal, que o teor de humidade no sistema global ou a humidade da mistura seja inferior a 100 ppm.
12. 12. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por a mistura após o tratamento ser em seguida opcionalmente submetida a uma etapa de compressão, em especial a um ponto de fusão ou a uma extrusão.
13. 13. Utilização de pelo menos um enchimento para a preparação de um termoplástico que no momento da sua adição não se encontra pré-seco, de um modo preferido carbonato de cálcio CaCCb, com uma humidade residual superior a 500 ppm, para a preparação de um termoplástico com este enchimento, sensível a degradação hidrolítica e opcionalmente higroscópico, preparado por material de polímero por policondensação, em especial PET, segundo o método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, em que, em particularmente por meio de um compressor de corte aquecido e evacuável através de mistura ou ferramentas de trituração, sob condições de vácuo, agitando ou mexendo constantemente e a temperatura elevada uma mistura ainda não fundida, opcionalmente amolecida, de material polimérico é preparada com o agente de enchimento e em que a mistura por fim é opcionalmente submetida a um passo de compressão. Lisboa, 18 de Agosto de 2015