WO2024079411A1 - Recyclage d'un systeme multicouche - Google Patents

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WO2024079411A1
WO2024079411A1 PCT/FR2023/051543 FR2023051543W WO2024079411A1 WO 2024079411 A1 WO2024079411 A1 WO 2024079411A1 FR 2023051543 W FR2023051543 W FR 2023051543W WO 2024079411 A1 WO2024079411 A1 WO 2024079411A1
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WO
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weight
copolymer
multilayer system
recycled
polypropylene
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PCT/FR2023/051543
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English (en)
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Christophe Robert
Romain PUCHOIS
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Bostik Sa
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Definitions

  • the present invention relates to a method for recycling a multilayer system.
  • the present invention also relates to the use of a hot melt self-adhesive composition or multilayer system to prepare a recycled article.
  • Multilayer articles are used in many areas for the packaging of a wide variety of products, particularly in the food industry, cosmetics and detergents. Depending on the needs, these items can be flexible or rigid. These include flexible packaging. These articles are generally made of different materials (composite multilayer articles). Materials can be chosen from paper, metal or thermoplastic polymers.
  • the thermoplastic polymers can be chosen from polyethylene (PE), polypropylene (PP), copolymers of ethylene and vinyl acetate (EVA), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polymers derived from lactic acid (PLA), polyhydroxyalkanoate (PHA), or mixtures thereof.
  • An individual layer of material may itself consist of several materials. It may for example be a layer of thermoplastic polymers obtained by coextrusion of two polymers (there is then no glue between the coextruded layers), the individual layers of thermoplastic polymer can also be coated with a substance (for example based on aluminum oxide or silicon oxide), a protein layer or metallized (metallization with aluminum particles) to add an additional barrier effect.
  • a substance for example based on aluminum oxide or silicon oxide
  • a protein layer or metallized metallization with aluminum particles
  • the characteristics and properties of multilayer articles will depend in particular on the materials used to obtain the layers. Thus, it is common to combine layers comprising different materials in order to obtain multilayer articles, very generally composite multilayer articles, combining the characteristics and properties of the different individual layers and therefore having particular characteristics and properties, for example in terms of visual appearance, gas and humidity barrier properties, safety or absence of toxicity for users, inertness with respect to packaged products, chemical resistance to products conditioned and/or physical, mechanical, thermal and chemical resistance to manufacturing and packaging processes.
  • the layers can be assembled by lamination using complexing processes (lamination) or by co-extrusion.
  • the lamination processes can be implemented by using adhesive compositions or suitable devices.
  • Hot melt adhesive compositions are also commonly called HMPSA corresponding to the initials of the English translation “Hot Melt Pressure Sensitive Adhesive”. They are solid substances at room temperature that contain neither water nor solvent. Applied in the molten state, they solidify when they cool, thus forming an adhesive layer which ensures the connection between the 2 thin layers of thermoplastic polymeric material to be assembled, while offering the corresponding packaging the advantageous opening properties and reclosing.
  • the recycled materials obtained do not necessarily have the characteristics and properties required to obtain new articles such as molded articles: deterioration of mechanical and/or physical properties, incompatibility, cloudiness, etc.
  • the present invention relates to a multilayer system F1 comprising:
  • a layer C2 comprising at least one polypropylene
  • said multilayer system F1 comprising at least 80% by weight of polypropylene or a mixture of polypropylenes relative to the total weight of said system.
  • the multilayer system F 1 necessarily includes at least these three layers C1, C2 and Ad.
  • the F1 multilayer system can be a laminate, a complex, a film.
  • the multilayer system F1 is mechanically recyclable.
  • mechanically recyclable is used to indicate that the F1 multilayer system can be converted into a new item via a mechanical recycling process.
  • Chemical recycling has been known for many years. Environmentally, mechanical recycling (compared to chemical recycling) is the most energy efficient and generates little waste. Chemical recycling is defined in particular by the ISO-15270 standard as the conversion into monomers or the production of new raw materials by modifying the chemical structure of plastic waste by cracking, gasification or depolymerization, with the exception of energy recovery. and cremation.
  • mechanical recycling means the definition given in the ISO-15270 standard, namely the treatment of plastic waste into secondary raw material or products, without significant modification of the chemical structure of the matter, for example without modification of chemical functions and repetition patterns.
  • Mechanical recycling includes at least one mechanical crushing step.
  • the terms “recycled” and “recyclate” refer to a material derived at least in part from either post-consumer waste or industrial waste.
  • Post-consumer waste concerns objects that have been used by the consumer at least once already (i.e. they have served their original purpose), while industrial waste concerns manufacturing residues that do not do not reach the consumer.
  • Manufacturing residues can be, for example, scraps from reels of multilayer complexes when they are cut after production to prepare packaging.
  • the term “virgin” refers to newly produced materials and/or articles before their first use and which have not been recycled.
  • Layer C1 may comprise polypropylene or a mixture of polypropylenes.
  • Layer C2 may comprise polypropylene or a mixture of polypropylenes.
  • Layers C1 and C2 may comprise one or more polypropylenes having different physicochemical characteristics.
  • polypropylene of the same chemical nature (same chemical composition) but with different physicochemical characteristics is: layer C1 comprises a polypropylene having an MFI ⁇ 10 g/10 min, layer C2 comprises a polypropylene having an MFI > 10 g /10 minutes.
  • the chemical nature is identical: polypropylene, but the physicochemical characteristics such as MFI are different.
  • the physicochemical characteristics of layers C1 and C2 may be different, for example due to differences in the molecular weight of the polypropylene(s), the degree of branching of the polypropylene(s), the MFI, the density of the polypropylene(s), the thickness of the layer, etc.
  • Layers C1 and C2 may comprise one or more identical or different polypropylenes.
  • polypropylene covers homopolymers and copolymers prepared from propylene, said copolymers comprising at least more than 50 mol % of units derived from propylene monomer(s).
  • Polypropylenes can be prepared by different methods, such as polymerization in the presence of a Ziegler-Natta catalyst or a metallocene catalyst.
  • the thickness of layer C1 can vary from 10 to 120 pm, preferably from 10 to 100 pm.
  • the thickness of layer C2 can vary from 10 to 120 pm, preferably from 10 to 100 pm.
  • Each of the layers C1 and C2, independently of one another, may comprise one or more additives, for example chosen from the group consisting of slippery agents, pigments, inks, fillers, thermal stabilizers, UV stabilizers, antistatic agents, and mixtures thereof.
  • each of the layers C1 and C2 independently of one another, comprises more than 80% by weight of polypropylene, more preferably more than 90% by weight, and even more preferably more than 99% by weight of a polypropylene (or a mixture of polypropylenes) relative to the total weight of said layer C1 (or C2 respectively).
  • the two layers C1 and C2 mentioned above are preferably linked together by the adhesive layer Ad.
  • Each of layers 01 and 02 may comprise at least one layer chosen from aluminum oxides (AIOx), silicon oxides (SiOx), a metallization layer, and their mixtures.
  • AIOx aluminum oxides
  • SiOx silicon oxides
  • a metallization layer a metallization layer, and their mixtures.
  • the metallization layer is well known in the field, and corresponds to a very thin layer of aluminum, typically having a thickness of less than 100 nm, preferably ranging from 3 to 60 nm.
  • the layer can be made conventionally by vapor phase deposition on the surface of the substrate (of layer 01 and/or 02).
  • the AIOx and SiOx layers are typically less than 500 nm, preferably less than 200 nm, for example of the order of 5 to 150 nm.
  • these layers can be in direct contact with the adhesive layer.
  • the thickness of the adhesive layer Ad can be between 1 and 50 pm, preferably between 5 and 35 pm, and even more preferably between 5 and 25 pm.
  • the weight percentages of the ingredients are relative to the total weight of said hot-melt self-adhesive composition CA.
  • copolymer refers to a polymer obtained by the polymerization of at least two different monomers.
  • copolymer includes terpolymers which include three different types of monomers. Unless otherwise indicated, the standards referenced throughout the application are those in effect on the date the application is filed.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA preferably comprises from 45% to 80% by weight of copolymer(s) A, even more preferably from 50% to 80% by weight relative to the total weight of said composition. Even more preferably, the composition CA comprises from 50% to 70% by weight of copolymer(s) A relative to the total weight of said composition.
  • Copolymer A may have a lower density ranging from 0.800 to 0.899 g/cm 3 , preferably from 0.850 to 0.895 g/cm 3 , and even more preferably from 0.860 to 0.880 g/cm 3 .
  • Density can be measured according to ISO 1183-1.
  • Copolymer A may have a shore A hardness less than or equal to 90, preferably less than or equal to 70, and even more preferably less than or equal to 65.
  • Shore A hardness can be measured according to ISO 868.
  • Copolymer A may have a polydispersity index (Mw/Mn) less than or equal to 3, preferably ranging from 2 to 3.
  • the polydispersity index can be measured by size exclusion chromatography (SEC), for example using a polystyrene type standard.
  • Copolymer A preferably comprises more than 82% by weight of units derived from but-1-ene, and even more preferably more than 90% by weight of units derived from but-1-ene.
  • Copolymer A comprises units derived from an alpha-olefin preferably chosen from ethylene, propylene, pentene, hexene, heptene, nonene, and mixtures thereof.
  • Copolymer A may comprise at most 20% by weight of units derived from alpha-olefin, preferably at most 18% by weight, and even more preferably at most 10% by weight of units derived from alpha-olefin, and more preferably ethylene.
  • copolymer A is a but-1-ene-ethylene copolymer.
  • the percentages by weight of monomer units are relative to the total weight of said copolymer A.
  • the percentage by weight of monomer units can be determined by any known method, such as for example by NMR.
  • Copolymer A is preferably obtained by polymerization in the presence of metallocene type catalysts which are well known in the field.
  • Copolymer A may also be available commercially. We can for example cite the Koattro KT MR06 polymer marketed by LYONDELLBASELL which is a C2/C4 copolymer having an MFI at 190°C, 2.16 kg of 1.3 g/10 min and comprising a C2 ethylene mass content of approximately 8.3%.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA comprises the copolymer T.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA preferably comprises from 1.5% to 4.5% by weight of copolymer(s) T, preferably from 1.8 to 4.3% by weight of copolymer(s) T, more preferably from 2.0 to 4.0%, and even more preferably from 2.0 to 3.5% by weight relative to the total weight of said CA composition.
  • the copolymer T can be obtained by polymerization in the presence of a metallocene or Ziegler-Natta type catalyst which are well known in the field.
  • a copolymer T may also be commercially available, such as ADSYL 7622 230°C, 2.16kg of 5.6 g/10 min.
  • the copolymer T preferably comprises more than 60% by weight of units derived from propylene, more preferably more than 70% by weight of units derived from propylene, and even more preferably more than 80% by weight of units derived from propylene .
  • the copolymer T is a propylene-ethylene-butene copolymer T.
  • the copolymer T may comprise from 1% to 25% by weight of units derived from ethylene, preferably from 1% to 10% by weight of units derived from ethylene, and even more preferably from 1% to 5% by weight. weight of units derived from ethylene.
  • the copolymer T may comprise from 1% to 25% by weight of units derived from butene, preferably from 2% to 15% by weight of units derived from butene, and even more preferably from 5% to 12% by weight d units derived from butene.
  • the percentages by weight of monomer units are relative to the total weight of said copolymer T.
  • the percentage by weight of monomer units can be determined by any known method, such as for example by NMR.
  • the copolymer T is preferably crystalline.
  • the copolymer T preferably has a melting temperature measured by DSC (“Differential Scanning Calorimetry”) ranging from 130°C to 160°C.
  • the copolymer T preferably has a flow index (or MFI) ranging from 0.6 to 10 g/10 min, preferably from 2 to 10 g/10 min, and even more preferably from 4 to 8 g/10 min.
  • the flow index (or Melt Flow Index MFI) of copolymer T is measured at 230°C and under a total weight of 2.16 kg, in accordance with condition d) of standard ISO 1133.
  • the MFI is the mass of composition (previously placed in a vertical cylinder) which flows in 10 minutes through a die of fixed diameter, under the effect of a pressure exerted by a loaded piston having the total weight of 2.16 kg.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA comprises at least one non-hydrogenated tackifying resin iii) obtained by polymerization (or copolymerization with an aromatic hydrocarbon) of mixtures of unsaturated aliphatic hydrocarbons having from 4 to 6 carbon atoms (preferably approximately 5 carbon atoms). carbon) from oil cuts.
  • the tackifying resin is obtained by copolymerization of mixtures of unsaturated aliphatic hydrocarbons having 4 to 6 carbon atoms with an aromatic hydrocarbon, it is in particular aromatic modified aliphatic resins. It is well known to those skilled in the art that the content of aliphatic radicals is higher than that of aromatic radicals in aromatic modified aliphatic resins.
  • the non-hydrogenated tackifying resin iii) is obtained by polymerization of mixtures of unsaturated aliphatic hydrocarbons having 4 to 6 carbon atoms from petroleum cuts.
  • the tackifying resin iii) can have a softening temperature (or point) ranging from 25° to 150°C, preferably from 30° to 130°C, more preferably from 50°C to 120°C, and even more preferably from 50°C to 120°C. 90° to 120°C.
  • the softening temperature is determined in accordance with the ASTM E 28 standardized test, the principle of which is as follows.
  • a brass ring with a diameter of approximately 2 cm is filled with the resin to be tested in the molten state. After cooling to room temperature, the ring and the solid resin are placed horizontally in a thermostatically controlled glycerin bath whose temperature can vary by 5° C per minute.
  • a steel ball with a diameter of approximately 9.5 mm is centered on the solid resin disk.
  • the softening temperature is - during the bath temperature rise phase at a rate of 5°C per minute - the temperature at which the resin disc slides from a height of 25.4 mm under the weight of the ball.
  • the tackifying resin iii) can have a weight average molar mass M w generally between 300 and 5000 Da, preferably between 1000 and 2000 Da.
  • the composition according to the invention may comprise a total content of tackifying resin(s) iii) ranging from 18.5 to 58.5% by weight, preferably from 18.5 to 53.5% by weight, preferably from 18.5 to 48.5% by weight, and even more preferably from 28.5% to 48.5% relative to the total weight of said composition.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA may comprise a tackifying resin iii) as defined above, or a mixture of tackifying resins iii) as defined above.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA may also further comprise one or more tackifying resin(s) iv) different from the resin iii) as defined above.
  • the tackifying resin iv) can be chosen from those having a weight average molar mass M w of between 300 and 5000 Da.
  • the tackifying resin(s) iv) may be chosen in particular from:
  • rosins of natural origin or modified such as for example rosin extracted from pine gum, wood rosin extracted from tree roots and their hydrogenated, dehydrogenated, dimerized, polymerized or esterified derivatives by monoalcohols or polyols such as glycerol;
  • tackifying resins iv-a
  • Sylvalite® RE 100S from the company Kraton Polymers (ester of rosin and pentaerythritol having a softening temperature of approximately 100°C).
  • tackifying resins iv-b
  • Escorez® 5400 marketed by the company ExxonMobil Chemical which is a resin obtained by polymerization, then hydrogenation of a mixture of unsaturated aliphatic hydrocarbons having approximately 9 or 10 carbon atoms and which has a softening temperature of 100°C and a Mw of approximately 570 Da.
  • the hot-melt self-adhesive composition of the invention does not comprise a tackifying resin chosen from terpene resins (terpene resins).
  • Terpene resins cover in particular unmodified terpene resins, terpene resins modified by the action of phenols (terpene-phenol resins) as well as terpene resins resulting from copolymerization (for example styrene/terpene).
  • Terpene resins can result from the polymerization of terpene hydrocarbons such as for example mono-terpene (or pinene), in particular in the presence of Friedel-catalysts. Crafts.
  • Dercolyte® S115 is particularly known, available from the company DRT (terpene resin having a softening temperature of 115°C and a Mw of approximately 2300 Da), or even Sylvares® TR7115 from Kraton Polymers.
  • the composition according to the invention does not comprise any tackifying resin other than the tackifying resin(s) iii) mentioned above.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA does not comprise C9 hydrogenated aromatic resins.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA comprises less than 0.1% by weight of styrenic block copolymer (SBC), even more preferably less than 0.05% by weight relative to the total weight of said composition. Even more advantageously, the hot melt self-adhesive composition does not comprise a styrenic block copolymer.
  • SBC styrenic block copolymer
  • Styrenic block copolymers are made up of blocks of different polymerized monomers including at least one polystyrene block, and are typically prepared by radical polymerization techniques.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA comprises:
  • the aforementioned hot-melt self-adhesive composition CA consists of:
  • additional component chosen from the group consisting of stabilizers (antioxidants), plasticizers, anti-caking agents, pigments, dyes, organic fillers, mineral fillers, and their mixtures .
  • the total quantity of additional component(s) can range from 0.01% to 2% by weight, preferably from 0.1% to 2% by weight relative to the total weight of said composition.
  • Antioxidants can typically be introduced to protect the composition from degradation resulting from a reaction with oxygen which is likely to be formed by the action of heat, light or residual catalysts on certain raw materials such as tackifying resins.
  • These compounds can include primary antioxidants that scavenge free radicals and are typically substituted phenols like BASF's Irganox® 1010.
  • Primary antioxidants can be used alone or in combination with other antioxidants such as phosphites such as Irgafos® 168 also from BASF, or with UV stabilizers such as amines.
  • the anti-caking agents can be chosen from talc, calcium carbonate, calcium stearate, silica (natural or synthetic) or mixtures thereof.
  • a paraffinic and naphthenic oil (such as Primol® 352 from the company EXXONMOBIL) can be used as plasticizer, possibly comprising aromatic compounds (such as Nyflex 222B).
  • the aforementioned hot-melt self-adhesive composition CA comprises:
  • additional component chosen from the group consisting of stabilizers (antioxidants), plasticizers, anti-caking agents, pigments, dyes, organic fillers, mineral fillers, and their mixtures .
  • the hot-melt self-adhesive composition CA can have a total polymer content (copolymer A + copolymer T) ranging from 41.5% to 84.5%, preferably from 46.8% to 84.3%, more preferably from 52 % to 84%, and even more preferably from 52% to 73.5%.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA may comprise a weight ratio of polymers (copolymer A + copolymer T): tackifying resin(s) iii) ranging from 40:60 to 90:10, preferably from 45:55 to 85: 15, even more preferably from 50:50 to 70:30.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA according to the invention can have a flow index (or MFI) ranging from 5 to 50 g/10 min, preferably from 5 to 20 g/10 min, and even more preferably from 5 to 15 g/10 min.
  • the flow index (or Melt Flow Index MFI) of the hot-melt self-adhesive composition CA is measured at 190°C and under a total weight of 2.16 kg, in accordance with the condition d) of standard ISO 1133.
  • the MFI is the mass of composition (previously placed in a vertical cylinder) which flows in 10 minutes through a die of fixed diameter, under the effect of a pressure exerted by a loaded piston having the total weight of 2.16 kg. In the absence of any contrary mention, the MFI values indicated in this text were measured under these same conditions.
  • Average dimensions are typically calculated by averaging ten measurements.
  • Measuring the dimensions of the major axis and minor axis of the granules can be done using a caliper.
  • the hot-melt self-adhesive composition CA can be prepared in this form by a process which comprises:
  • the process may comprise a step of hot pre-mixing of the copolymers A and T as defined above, then said step of mixing the ingredients (pre-mixing with the other ingredients such as for example the tackifying resin) under heat. between 150°C and 250°C, using a twin-screw extruder equipped with a tool for cutting the extruded product of the underwater cutting type at the outlet of the die.
  • the multilayer system F1 may further comprise one or more additional layers (in addition to the layers C1, Ad and C2 mentioned above).
  • barrier layers for example a layer based on proteins, a layer based on aluminum oxides (AIOx), silicon oxides (SiOx), aluminum, PVOH (PolyVinyl Alcohol ), copolymers of ethylene and vinyl alcohol (EVOH), copolymers of ethylene and alkyl acrylate, copolymers of ethylene and vinyl acetate (EVA), etc.
  • layers binding layers called intermediate layers or “tie layers” in English
  • printable layers receptacle layers, etc.
  • the total thickness of the multilayer system F1 may vary over a wide range, for example from 20 to 500 ⁇ m.
  • the multilayer system F1 comprises at least 80%, preferably at least 85% by weight, and even more preferably at least 90% by weight of polypropylene or a mixture of polypropylenes relative to the total weight of said system.
  • the multilayer system F1 can be obtained by any method known in the field.
  • the process may include a step of co-extrusion of the hot-melt self-adhesive composition CA and the materials constituting layers C1 and C2 and, where appropriate, additional layers.
  • the co-extrusion device may be a bubble blowing co-extrusion device (also known as “sheath blowing co-extrusion”). In a manner known to those skilled in the art, this process comprises:
  • the present invention also relates to the use of the hot-melt self-adhesive composition CA comprising:
  • the present invention relates to the use of the hot-melt self-adhesive composition CA comprising:
  • the present invention relates to the use of the hot-melt self-adhesive composition CA as defined above to prepare a recycled article comprising at least 2% by weight of a recycled multilayer system F1 comprising said adhesive composition CA, preferably at least 5% by weight relative to the total weight of said recycled item.
  • the present invention also relates to the use of the multilayer system F1 as defined above, said system F1 preferably comprising:
  • multilayer system F1 comprising at least 80% by weight of polypropylene or a mixture of polypropylenes relative to the total weight of said system; to prepare a recycled item.
  • the description, embodiments and preferred modes described above for the multilayer system F1 apply for use without the need for repetition.
  • the recycled article may be a single-layer film, a laminate, a complex (multi-layer), a molded article, preferably a molded article.
  • the molded article may be a blow molded or injection molded article.
  • the molded article is preferably an injection molded article.
  • Injection molding is well known. This is typically a process in which a thermoformable material is melted and injected at high pressure into a mold to form an item of a given size and shape.
  • single-layer film means a film comprising a single layer, and is thus distinguished from multi-layer films.
  • the recycled article is preferably obtained by mechanical recycling of the multilayer system F1 according to the invention.
  • the recycled article preferably comprises less than 5% by weight of a copolymer A as described in the present application relative to the total weight of said recycled article.
  • copolymer A can be determined by Gel Permeation Chromatography (GPC), for example with a trichlorobenzene (TCB) standard.
  • GPC Gel Permeation Chromatography
  • TCB trichlorobenzene
  • the recycled article preferably comprises at least 90%, more preferably at least 95%, even more preferably at least 97% by weight of polypropylene or a mixture of polypropylenes relative to the total weight of said recycled article.
  • the recycled article preferably comprises at least 2% by weight of the multilayer system F1 as defined in the present application, preferably at least 5% by weight, relative to the total weight of said recycled article.
  • the recycled article advantageously has a breaking strength greater than or equal to 20 MPa, preferably greater than or equal to 22 MPa, measured according to standard ISO 527-1 (type 1A, specimen dimensions 80 x 10 x 4, traction speed 50 mm/min).
  • the recycled article advantageously has an impact resistance (Charpy method) greater than or equal to 5.0, preferably greater than or equal to 5.2, measured according to standard ISO 179-2 1 eA at 23°C (test specimen dimensions 80 x 10 x 4 mm, speed of 2.9 m/s).
  • the recycled article advantageously has an elongation at break greater than or equal to 7 MPa, preferably greater than or equal to 8 MPa, measured according to standard ISO 527-1 (type 1 A), specimen dimensions 80 x 10 x 4 mm, traction speed 50 mm/min).
  • the present invention also relates to the use of the hot-melt self-adhesive composition CA according to the invention to improve the impact resistance of a recycled article, preferably a recycled article based on polypropylene. More particularly, the use of the hot-melt self-adhesive composition CA of the invention advantageously makes it possible to improve by at least 2%, preferably by at least 5%, even more preferably by at least 10%, the impact resistance of a recycled article comprising said hot-melt self-adhesive composition, compared to a control article consisting of 100% polypropylene (preferably recycled polypropylene, even more preferably having an MFR of approximately 8.95 g/10 min at 230°C/2.16 kg) and devoid of said hot melt self-adhesive composition. It stands to reason that the recycled item and the control item have similar sizes and shapes for proper comparison.
  • the recycled article is preferably prepared according to the process described below.
  • the present invention also relates to the use of the hot-melt self-adhesive composition CA according to the invention to improve the elongation at break of a recycled article, preferably a recycled article based on polypropylene.
  • Elongation at break is measured according to the standard mentioned above.
  • the use of the hot-melt self-adhesive composition CA of the invention advantageously makes it possible to increase by at least 2%, preferably by at least 4%, and even more preferably by at least 15%. elongation at break of a recycled article comprising said hot-melt self-adhesive composition, compared to a control article consisting of 100% polypropylene (preferably recycled polypropylene, even more preferably having an MFR of approximately 8.95 g/10 min at 230°C/2.16 kg) and devoid of said hot-melt self-adhesive composition.
  • the recycled item and the control item have similar sizes and shapes for a proper comparison.
  • the recycled article is preferably prepared according to the process described below.
  • the present invention also relates to a method for preparing a recycled article, said method comprising: a) providing the multilayer system F1 as described in the present invention; b) the conversion of the multilayer system F1 into chips; c) the optional mixing of the chips obtained in step b) with recycled or virgin polypropylene; d) converting the chips from step b) or the mixture from step c) into a recycled article.
  • Step b) is preferably a grinding step advantageously leading to chips (also called “flakes” in English). It can be carried out at 23°C.
  • the process may include an optional washing step b-1) of the chips obtained in step b), and a drying step b-3).
  • the washing step b-1 can be carried out with water, possibly in the presence of additives, possibly with stirring.
  • the washing step b-1) advantageously makes it possible to remove residues present in the packaging such as for example food waste or cosmetic residues from cosmetic packaging, or to remove any inks present or others.
  • the washing step b-1) can be carried out at a temperature ranging from 20°C to 25°C.
  • the method may include a flotation step b-2) between step b-1) and step b-3). This step can be carried out by any means known to those skilled in the art.
  • the chips from washing step iii-1) can be placed during the washing step or after the washing step in a tank with stirring.
  • the flotation/separation step advantageously makes it possible to separate the products which float from those (preferably impurities) which settle at the bottom of the stirring tank.
  • the flotation step is typically a density separation step.
  • Polyolefins typically have a density less than 1g/cm 3 , which generally allows them to be recovered on the surface.
  • Drying step b-3 can be carried out by any known method. It can be done at a temperature ranging from 50°C to 100°C.
  • the term “virgin polypropylene” means a newly produced polypropylene, which has not been recycled.
  • the process may include a step b’) of densifying the chips from step b), to form granules.
  • the subsequent steps are then typically carried out on these granules.
  • Step c) may include mixing the chips obtained in step b) with recycled or virgin polypropylene in a chips: recycled (or virgin) PP ratio ranging from 1:99 to 99:1, preferably 5: 95 to 95:5, for example from 5:95 to 50:50.
  • the recycled or virgin polypropylene from step c) can be in the form of chips or granules, preferably in the form of chips.
  • Step d) can be an extrusion, co-extrusion, molding step, for example injection molding.
  • Extrusion advantageously makes it possible to prepare recycled films, while molding advantageously makes it possible to prepare molded articles.
  • step d) is an injection molding step.
  • the process advantageously allows transformation of the multilayer system F1 into chips or granules which can be reused to manufacture a new article.
  • the present invention also relates to a recycled article capable of being obtained by the process of preparing a recycled article as defined above.
  • the present invention also relates to the use of the recycled article for the automotive field.
  • between x and y or “ranging from x to y”, we mean an interval in which the terminals x and y are included.
  • the range “between 0% and 25%” includes in particular the values 0% and 25%.
  • Escorez® 1310 LC Non-hydrogenated tackifying resin obtained by polymerization of a mixture of unsaturated aliphatic hydrocarbons having approximately 5 carbon atoms from petroleum cuts. It has a softening temperature of 94°C (supplier EXXONMOBIL CHEMICAL)
  • KOATTRO KT MR06 C2/C4 copolymer having an MFI at 190°C, 2.16 kg of 1.3 g/10 min and comprising a C2 ethylene mass content of approximately 8.3% (supplier LYONDELL BASELL)
  • Terpolymer T C2/C3/C4 comprising approximately 3% by weight of C2, 9% by weight of C4, the remainder being C3 and having an MFI at 230°C under 2.16 kg of 5.50 g/10 min preparation of a hot melt adhesive composition
  • the adhesive composition (see Table 1) is first prepared in the form of granules of ellipsoidal shape whose major axis and minor axis respectively have an average dimension of between 1 and 10 mm, preferably between 2 and 6 mm, for mixing of their ingredients at a temperature ranging from 150°C to 200°C using a 2-screw extruder, extrusion at through a die then cutting the product using an underwater cutting type granulation tool then drying and cooling to room temperature (23°C).
  • Table 1 shows percentages by weight.
  • Example 2 preparation of a multilayer film
  • This three-layer film is manufactured using a bubble-blowing co-extrusion pilot device operating continuously, in which 3 extruders are supplied:
  • the three-layer film thus obtained has a total thickness of 59 ⁇ m, a length of 50 m and is packaged in the form of a reel of 250 mm width.
  • the different materials were introduced into each extruder, in order to fill the screws and form the polymer bubble at the exit of the extrusion die. After 30 minutes of purging, the thickness and stability of the bubble checked, 50m of film were wound on mandrels. process for preparing recycled articles
  • Example 2 PP/adhesive/PP is crushed using an MDS 340/150 shredder, 8 mm die to obtain chips. This grinding step results in a mixture of chips.
  • Step 2 mixing with a reference
  • the chips from step 1 are mixed with recycled polypropylene granules (Reference, PP marketed by PreZero) in a ratio of 95:5 and 70:30 (Reference: recycled multilayer film from step 1).
  • the mixture is introduced into a Berstorff ZE 25, 36 L/D twin screw extrusion line, melted at a temperature higher than their melting temperatures, then extruded. At the end of this step, granules are obtained.
  • Recycled polypropylene (Reference) has an MFR of 8.95 g/10 min at 230°C for a weight of 2.16 kg. mechanical and thermal properties of molded articles
  • the breaking force is measured according to standard ISO 527-1 (type 1A) on injection molded samples by tensile test was carried out according to the protocol described below.
  • the principle of measurement consists of stretching in a traction machine, whose movable jaw moves at a constant speed equal to 50 mm/minute, a standard test piece made up of the granules obtained in step 2 (or reference) and at record, at the moment when the specimen ruptures, the applied tensile stress (in MPa) as well as the elongation of the specimen (in %).
  • the standard test piece is in the shape of a dumbbell, as illustrated in the international standard ISO 527. The narrow part of the dumbbell used is 80 mm long, 10 mm wide and 4 mm thick. Shock resistance (Charpy)
  • Articles 4.2 and 4.3 advantageously present breaking forces almost similar to that obtained for the reference article (control 4.1) which does not contain recycled granules from example 3.
  • Articles 4.2. and 4.3 advantageously have a higher elongation at break than that of the reference article (control 4.1). It is also higher for article 4.3.
  • Articles 4.2. and 4.3 advantageously have higher impact resistance than that of the reference article (control 4.1). It is also higher for article 4.3.
  • Article 4.3 differs from Article 4.4. in that it comprises within it the hot-melt self-adhesive composition from the recycled film of Example 2.
  • the results in the table demonstrate that advantageously the presence of the self-adhesive composition does not negatively impact the thermal properties and mechanical. On the contrary, elongation at break and impact resistance are advantageously improved compared to article 4.4. devoid of adhesive composition.
  • the MFR is described in the following table:
  • Articles 4.2 and 4.3 advantageously present an MFR close to reference 4.1. This advantageously allows the use of injection molding conditions similar to the reference, without requiring additional adjustments.

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Abstract

La présente invention concerne un système multicouche F1 comprenant : une couche C1 comprenant au moins un polypropylène, une couche adhésive Ad constituée par une composition auto-adhésive thermofusible CA une couche C2 comprenant au moins un polypropylène, ledit système multicouche F1 comprenant au moins 80% en poids de polypropylène ou d'un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit système. L'invention concerne également l'utilisation dudit système F1 pour préparer un article recyclé.

Description

Recyclage d’un système multicouche
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé de recyclage d’un système multicouche.
La présente invention concerne également l’utilisation d’une composition autoadhésive thermofusible ou d’un système multicouche pour préparer un article recyclé.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Les articles multicouches (ou articles laminés) sont utilisés dans de nombreux domaines pour le conditionnement de produits les plus divers, en particulier dans les domaines de l’agroalimentaire, de la cosmétique et de la détergence. Suivant les besoins, ces articles peuvent être flexibles ou rigides. Il s’agit notamment d’emballages flexibles. Ces articles sont généralement constitués de matériaux différents (articles multicouches composites). Les matériaux peuvent être choisis parmi le papier, le métal ou les polymères thermoplastiques. Les polymères thermoplastiques peuvent être choisis parmi le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), les copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA), le polyamide (PA), le polyéthylènetéréphtalate (PET), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), les polymères issus de l’acide lactique (PLA), un polyhydroxyalkanoate (PHA), ou leurs mélanges.
Une couche individuelle de matériau peut être elle-même constituée de plusieurs matériaux. Il peut s’agir par exemple d’une couche de polymères thermoplastiques obtenue par coextrusion de deux polymères (il n’y alors pas de colle entre les couches coextrudées), les couches individuelles de polymère thermoplastique peuvent être en outre enduites d’une substance (par exemple à base d’oxyde d’aluminium ou d’oxyde de silicium), d’une couche de protéine ou métallisée (métallisation avec des particules d’aluminium) pour ajouter un effet barrière supplémentaire.
Les caractéristiques et les propriétés des articles multicouches vont dépendre notamment des matériaux utilisés pour l’obtention des couches. Ainsi, il est courant de combiner des couches comprenant des matériaux différents afin d’obtenir des articles multicouches, très généralement des articles multicouches composites, combinant les caractéristiques et les propriétés des différentes couches individuelles et ayant donc des caractéristiques et des propriétés particulières, par exemple en termes d’apparence visuelle, de propriétés barrières au gaz et à l’humidité, d’innocuité ou d’absence de toxicité pour les utilisateurs, d’inertie vis-à-vis des produits conditionnées, de résistance chimique aux produits conditionnés et/ou de résistance physique, mécanique, thermique et chimique aux procédés de fabrication et de conditionnement.
Les couches peuvent être assemblées par contrecollage à l’aide de procédés de complexage (lamination) ou par co-extrusion. Les procédés de complexage peuvent être mis en œuvre par utilisation de compositions adhésives ou de dispositifs adaptés.
Parmi les articles multicouches, il existe des barquettes refermables qui sont utilisées dans l’industrie agroalimentaire et la grande distribution pour conditionner des denrées alimentaires, notamment des produits frais. De tels emballages sont décrits par le brevet US 4673601 et la demande de brevet EP 1053952. Ces barquettes sont à base de compositions auto-adhésives thermofusibles comprenant typiquement des résines tackifiantes et des copolymères blocs styréniques. Les compositions adhésives thermofusibles sont également dénommées couramment HMPSA correspondant aux initiales de la traduction anglaise « Hot Melt Pressure Sensitive Adhesive ». Ce sont des substances solides à température ambiante qui ne contiennent ni eau ni solvant. Appliquées à l'état fondu, elles se solidifient lors de leur refroidissement, formant ainsi une couche adhésive qui assure la liaison entre les 2 couches minces de matériau polymérique thermoplastique à assembler, tout en offrant à l'emballage correspondant les propriétés avantageuses d'ouverture et de refermeture.
Il existe aujourd’hui une grande diversité d’articles multicouches comprenant des caractéristiques et des propriétés adaptées à de multiples usages. Cependant, ces articles ont généralement l’inconvénient d’être à usage unique et de générer des déchets. Afin de répondre au défi climatique, de réduire la pollution environnementale, d’économiser les ressources naturelles et de s’adapter à des réglementations plus contraignantes, il est impératif de développer des filières de recyclage et de valorisation de ces déchets.
Malgré le développement de différentes filières de recyclage et de valorisation, de nombreux articles multicouches sont difficilement recyclables que ce soit pour les raisons de rendement, de faisabilité technique, de performance, de coût, etc. Ainsi, par exemple, les matériaux recyclés obtenus n’ont pas nécessairement les caractéristiques et les propriétés requises pour l’obtention de nouveaux articles tels que des articles moulés : détérioration des propriétés mécaniques et/ou physiques, incompatibilité, trouble, ...
Il existe donc un besoin pour de nouvelles solutions permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
Il existe donc un réel besoin de fournir des articles multicouches pouvant être recyclés notamment de manière mécanique, pour conduire à des articles recyclés ayant des propriétés et des caractéristiques mécaniques et physico-chimiques satisfaisantes. DESCRIPTION DE L’INVENTION
Système multicouche F1
La présente invention concerne un système multicouche F1 comprenant :
- une couche C1 comprenant au moins un polypropylène,
- une couche adhésive Ad constituée par une composition auto-adhésive thermofusible CA comprenant :
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A comprenant plus de 80% en poids d’unités dérivées de but-1-ène;
- ii) optionnellement au moins un copolymère T comprenant plus de 50% en poids d’unités dérivées de propylène ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ;
- une couche C2 comprenant au moins un polypropylène, ledit système multicouche F1 comprenant au moins 80% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit système.
Le système multicouche F 1 comprend nécessairement au moins ces trois couches C1 , C2 et Ad.
Dans le cadre de la présente invention, on utilise de manière équivalente « article », « structure » et « système ».
Le système multicouche F1 peut être un laminé, un complexe, un film.
Avantageusement, le système multicouche F1 est recyclable mécaniquement.
Le terme « recyclable mécaniquement » est utilisé pour indiquer que le système multicouche F1 peut être converti en un nouvel article via un procédé de recyclage mécanique.
Le recyclage mécanique est connu depuis de nombreuses années. Sur le plan environnemental, le recyclage mécanique (par rapport au recyclage chimique) est le plus efficient énergétiquement et génère peu de déchets. Le recyclage chimique est notamment défini par la norme ISO-15270 comme étant la conversion en monomères ou la production de nouvelles matières premières par une modification de la structure chimique des déchets plastiques par craquage, gazéification ou dépolymérisation, à l’exception de la valorisation énergétique et de l’incinération.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « recyclage mécanique », la définition donnée dans la norme ISO-15270, à savoir le traitement de déchets plastiques en matière première secondaire ou produits, sans modification significative de la structure chimique de la matière, par exemple sans modification des fonctions chimiques et des motifs de répétition. Le recyclage mécanique comprend au moins une étape mécanique de broyage.
Dans le cadre de l’invention, les termes « recyclé » et « recyclât » réfèrent à un matériau issu au moins en partie soit d’un déchet post-consommation soit d’un déchet industriel. Les déchets post-consommation concernent des objets qui ont été utilisés par le consommateur au moins une fois déjà (c’est-à-dire qu’ils ont servi leur but initial), alors que les déchets industriels concernent les résidus de fabrication qui n’atteignent pas le consommateur. Les résidus de fabrication peuvent être par exemple les chutes des bobines de complexes multicouches lorsqu’elles sont coupées après production pour préparer les emballages.
Dans le cadre de l’invention, le terme « vierge » réfère à des matériaux nouvellement produits et/ou articles avant leur première utilisation et n’ayant pas été recyclés.
Couches C1 et C2
La couche C1 peut comprendre un polypropylène ou un mélange de polypropylènes. La couche C2 peut comprendre un polypropylène ou un mélange de polypropylènes.
Les couches C1 et C2 peuvent comprendre un ou plusieurs polypropylènes ayant des caractéristiques physico-chimiques différentes.
Un exemple de polypropylène de même nature chimique (même composition chimique) mais de caractéristiques physico-chimiques différentes est : la couche C1 comprend un polypropylène ayant un MFI < 10 g/10 min, la couche C2 comprend un polypropylène ayant un MFI > 10 g/10 min. Ainsi, la nature chimique est identique : polypropylène, mais les caractéristiques physico-chimiques tel que le MFI sont différentes.
Les caractéristiques physico-chimiques des couches C1 et C2 peuvent être différentes, par exemple en raison de différence du poids moléculaire de la (des) polypropylène(s), du degré de ramification de la (des) polypropylène(s), du MFI, de la densité de la (des) polypropylène(s), de l’épaisseur de la couche, etc.
Les couches C1 et C2 peuvent comprendre un ou plusieurs polypropylènes identiques ou différents.
Le terme « polypropylène » couvre les homopolymères et les copolymères préparés à partir de propylène, lesdits copolymères comprenant au moins plus de 50 mol % d’unités dérivées de monomère(s) propylène.
Les polypropylènes peuvent être préparés par différentes méthodes, telles que la polymérisation en présence d’un catalyseur de Ziegler-Natta ou un catalyseur métallocène.
Il existe également des polypropylènes commerciaux, tels que par exemple le RC2472 disponible chez HMC Polymers ; le RD226CF disponible chez BOREALIS ; le ELTEX P disponible chez INEOS ; le PPR 3260 disponible chez TOTAL ; le RD204CF (copolymère statique MFI = 8 g/10 min à 230°C/2.16 kg) disponible chez BOREALIS.
L’épaisseur de la couche C1 peut varier de 10 à 120 pm, de préférence de 10 à 100 pm.
L’épaisseur de la couche C2 peut varier de 10 à 120 pm, de préférence de 10 à 100 pm.
Chacune des couches C1 et C2, indépendamment l’une de l’autre, peut comprendre un ou plusieurs additifs par exemple choisi(s) dans le groupe constitué des agents glissants, des pigments, des encres, des charges, des stabilisants thermiques, des stabilisants UV, des agents antistatiques, et de leurs mélanges.
De préférence, chacune des couches C1 et C2, indépendamment l’une de l’autre, comprend plus de 80% en poids de polypropylène, plus préférentiellement plus de 90% en poids, et encore plus préférentiellement plus de 99% en poids d’un polypropylène (ou d’un mélange de polypropylènes) par rapport au poids total de ladite couche C1 (ou C2 respectivement).
Les deux couches C1 et C2 susmentionnées sont de préférence liées entre elles par la couche adhésive Ad.
Chacune des couches 01 et 02, indépendamment l’une de l’autre, peut comporter au moins une couche choisie parmi les oxydes d’aluminium (AIOx), les oxydes de silicium (SiOx), une couche de métallisation, et leurs mélanges.
La couche de métallisation est bien connue dans le domaine, et correspond à une très fine couche d’aluminium, ayant typiquement une épaisseur inférieure à 100 nm, de préférence allant de 3 à 60 nm. La couche peut être faite classiquement par dépôt phase vapeur sur la surface du substrat (de la couche 01 et/ou 02).
Les couches AIOx et SiOx sont typiquement inférieures à 500 nm, de préférence inférieures à 200 nm, par exemple de l’ordre de 5 à 150 nm.
Si elles sont présentes sur les couches 01 et/ou 02, ces couches (AIOx, SiOx ou métallisation) peuvent être en contact direct avec la couche adhésive.
Couche adhésive Ad / Composition adhésive thermofusible CA
L’épaisseur de la couche adhésive Ad peut être comprise entre 1 et 50 pm, de préférence comprise entre 5 et 35 pm, et encore plus préférentiellement comprise entre 5 et 25 pm. Les pourcentages en poids des ingrédients sont par rapport au poids total de ladite composition auto-adhésive thermofusible CA.
Dans le cadre de la présente invention, le terme « copolymère » fait référence à un polymère obtenu par la polymérisation d’au moins deux monomères différents. Le terme « copolymère » inclus les terpolymères qui comprennent trois types de monomères différents. Sauf indication contraire, les normes mentionnées dans toute la demande sont celles en vigueur à la date de dépôt de la demande.
Copolymère A
La composition auto-adhésive thermofusible CA comprend de préférence de 45% à 80% en poids de copolymère(s) A, encore plus préférentiellement de 50% à 80% en poids par rapport au poids total de ladite composition. De façon encore plus préférée, la composition CA comprend de 50% à 70% en poids de copolymère(s) A par rapport au poids total de ladite composition.
Le copolymère A peut avoir une densité inférieure allant de 0,800 à 0,899 g/cm3, de préférence de 0,850 à 0,895 g/cm3, et encore plus préférentiellement de 0,860 à 0,880 g/cm3.
La densité peut être mesurée selon la norme ISO 1183-1.
Le copolymère A peut avoir une dureté shore A inférieure ou égale à 90, de préférence inférieure ou égale à 70, et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 65.
La dureté shore A peut être mesurée selon la norme ISO 868.
Le copolymère A peut avoir un indice de polydispersité (Mw/Mn) inférieur ou égale à 3, de préférence allant de 2 à 3.
L’indice de polydispersité peut être mesuré par chromatographie d’exclusion stérique (SEC), par exemple en utilisant un étalon de type polystyrène.
Le copolymère A comprend de préférence plus de 82% en poids d’unités dérivées de but-1-ène, et encore plus préférentiellement plus de 90% en poids d’unités dérivées de but-1 - ène.
Le copolymère A comprend des unités dérivées d’une alpha-oléfine de préférence choisie parmi l’éthylène, le propylène, le pentène, l’hexène, l’heptène, le nonène, et leurs mélanges.
Le copolymère A peut comprendre au plus 20% en poids d’unités dérivées d’alpha- oléfine, de préférence au plus 18% en poids, et encore plus préférentiellement au plus 10% en poids d’unités dérivées d’alpha-oléfine, et plus préférentiellement d’éthylène.
De préférence, le copolymère A est un copolymère but-1 -ène-éthylène.
Les pourcentages en poids d’unités monomères sont par rapport au poids total dudit copolymère A.
Le pourcentage en poids d’unités monomères peut être déterminée par toute méthode connue, tel que par exemple par RMN.
Le copolymère A est de préférence obtenu par polymérisation en présence de catalyseurs de type métallocène qui sont bien connus dans le domaine.
Le copolymère A peut également être disponible commercialement. On peut par exemple citer le polymère Koattro KT MR06 commercialisé par LYONDELLBASELL qui est un copolymère C2/C4 ayant un MFI à 190°C, 2,16 kg de 1 ,3 g/10 min et comprenant une teneur massique en éthylène C2 d’environ 8,3%.
Copolymère T
De préférence, la composition auto-adhésive thermofusible CA comprend le copolymère T.
La composition auto-adhésive thermofusible CA comprend de préférence de 1 ,5% à 4,5% en poids de copolymère(s) T, préférentiellement de 1 ,8 à 4,3% en poids de copolymère(s) T, plus préférentiellement de 2,0 à 4,0%, et encore plus préférentiellement de 2,0 à 3,5 % en poids par rapport au poids total de ladite composition CA.
Le copolymère T peut être obtenu par polymérisation en présence de catalyseur de type métallocène ou Ziegler-Natta qui sont bien connus dans le domaine.
Un copolymère T peut aussi être disponible dans le commerce, tel que l'ADSYL 7622 XCP commercialisé par LYONDELLBASELL comprenant plus de 50% en poids d'unités dérivées de propylène et ayant une température de fusion de 132°C ainsi qu'un MFI à 230°C, 2,16kg de 5,6 g/10 min.
Le copolymère T comprend de préférence plus de 60% en poids d’unités dérivées de propylène, plus préférentiellement plus de 70% en poids d’unités dérivées de propylène, et encore plus préférentiellement plus de 80% en poids d’unités dérivées de propylène.
De préférence, le copolymère T est un copolymère T propylène-éthylène-butène.
Le copolymère T peut comprendre de 1% à 25% en poids d’unités dérivées d’éthylène, de préférence de 1% à 10% en poids d’unités dérivées d’éthylène, et encore plus préférentiellement de 1 % à 5% en poids d’unités dérivées d’éthylène.
Le copolymère T peut comprendre de 1 % à 25% en poids d’unités dérivées de butène, de préférence de 2% à 15% en poids d’unités dérivées de butène, et encore plus préférentiellement de 5% à 12% en poids d’unités dérivées de butène.
Les pourcentages en poids d’unités monomères sont par rapport au poids total dudit copolymère T.
Le pourcentage en poids d’unités monomères peut être déterminée par toute méthode connue, tel que par exemple par RMN.
Le copolymère T est de préférence cristallin.
Le copolymère T a de préférence une température de fusion mesurée par DSC (« Differential Scanning Calorimetry ») allant de 130°C à 160°C.
Le copolymère T a de préférence un indice d’écoulement (ou MFI) allant de 0,6 à 10 g/10min, de préférence de 2 à 10 g/10 min, et encore plus préférentiellement de 4 à 8 g/10 min. L’indice d’écoulement (ou Melt Flow Index MFI) du copolymère T est mesuré à 230°C et sous un poids total de 2,16 kg, conformément à la condition d) de la norme ISO 1133. Le MFI est la masse de composition (préalablement placée dans un cylindre vertical) qui s'écoule en 10 minutes au travers d'une filière de diamètre fixé, sous l'effet d'une pression exercée par un piston chargé ayant le poids total de 2,16 kg.
Résine tackifiante iii)
La composition auto-adhésive thermofusible CA comprend au moins une résine tackifiante iii) non hydrogénée obtenue par polymérisation (ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique) de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone (de préférence environ 5 atomes de carbone) issus de coupes pétrolières.
Lorsque la résine tackifiante est obtenue par copolymérisation de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone avec un hydrocarbure aromatique, il s’agit notamment de résines aliphatiques modifiées aromatiques. Il est bien connu de l’homme du métier que la teneur en radicaux aliphatiques est supérieure à celle en radicaux aromatiques dans des résines aliphatiques modifiée aromatiques.
De préférence, la résine tackifiante iii) non hydrogénée est obtenue par polymérisation de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières.
La résine tackifiante iii) peut avoir une température (ou point) de ramollissement allant de 25° à 150°C, de préférence de 30° à 130°C, plus préférentiellement de 50°C à 120°C, et encore plus préférentiellement de 90° à 120°C.
La température de ramollissement est déterminée conformément au test normalisé ASTM E 28 dont le principe est le suivant. Un anneau en laiton de diamètre environ 2 cm est rempli de la résine à tester à l'état fondu. Après refroidissement à température ambiante, l'anneau et la résine solide sont placés horizontalement dans un bain de glycérine thermostaté dont la température peut varier de 5° C par minute. Une bille d'acier de diamètre environ 9,5 mm est centrée sur le disque de résine solide. La température de ramollissement est -durant la phase de montée en température du bain à raison de 5°C par minute- la température à laquelle le disque de résine flue d'une hauteur de 25,4 mm sous le poids de la bille.
La résine tackifiante iii) peut avoir une masse molaire moyenne en poids Mw généralement comprise entre 300 et 5000 Da, de préférence entre 1000 et 2000 Da.
Parmi les résines tackifiantes iii), on peut par exemple citer l’Escorez® 1310LC commercialisée par EXXONMOBIL CHEMICAL (Température de ramollissement de 94°C et une Mw d’environ 1800 Da) ou encore la Wingtack 98 commercialisée par CRAY VALLEY (Température de ramollissement de 98°C et une Mw d’environ 2000 Da). La composition selon l’invention peut comprendre une teneur totale en résine(s) tackifiante(s) iii) allant de 18,5 à 58,5% en poids, de préférence de 18,5 à 53,5 % en poids, préférentiellement de 18,5 à 48,5% poids, et encore plus préférentiellement de 28,5% à 48,5 % par rapport au poids total de ladite composition.
La composition auto-adhésive thermofusible CA peut comprendre une résine tackifiante iii) telle que définie ci-dessus, ou un mélange de résines tackifiantes iii) telles que définies ci-dessus.
Résine tackifiante optionnelle iv)
La composition auto-adhésive thermofusible CA peut également comprendre en outre une ou plusieurs résine(s) tackifiante(s) iv) différente(s) de la résine iii) telle que définie ci- dessus.
La résine tackifiante iv) peut être choisie parmi celles ayant une masse molaire moyenne en poids Mw comprise entre 300 et 5000 Da.
La ou les résines tackifiantes iv) peuvent être choisies notamment parmi :
- iv-a) les colophanes d'origine naturelle ou modifiées, telles que par exemple la colophane extraite de la gomme de pins, la colophane de bois extraite des racines de l'arbre et leurs dérivés hydrogénés, deshydrogénés, dimérisés, polymérisés ou estérifiés par des monoalcools ou des polyols comme le glycérol ;
- iv-b) des résines obtenues par hydrogénation, polymérisation ou copolymérisation (avec un hydrocarbure aromatique) de mélanges d'hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant environ 9 ou 10 atomes de carbone issus de coupes pétrolières.
Parmi les résines tackifiantes (iv-a), on peut par exemple citer la Sylvalite® RE 100S de la société Kraton Polymers (ester de collophane et de pentaérythritol ayant une température de ramollissement d'environ 100°C).
Parmi les résines tackifiantes (iv-b), on peut par exemple citer l'Escorez® 5400 commercialisé par la société ExxonMobil Chemical qui est une résine obtenue par polymérisation, puis hydrogénation d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant environ 9 ou 10 atomes de carbone et qui possède une température de ramollissement de 100°C et une Mw d'environ 570 Da.
De préférence, la composition auto-adhésive thermofusible de l’invention ne comprend pas de résine tackifiante choisie parmi les résines terpéniques (résines terpènes).
Les résines terpéniques couvrent notamment les résines terpéniques non modifiées, les résines terpéniques modifiées par action de phénols (résines terpènes-phénols) ainsi que les résines terpéniques issues de copolymérisation (par exemple styrène/terpène). Les résines terpéniques peuvent résulter de la polymérisation d'hydrocarbures terpéniques comme par exemple le mono-terpène (ou pinène), en présence notamment de catalyseurs de Friedel- Crafts. Parmi les résines terpéniques sont notamment connues la Dercolyte® S115 disponible auprès de la société DRT (résine terpénique ayant une température de ramollissement de 115°C et un Mw d’environ 2300 Da, ou encore la Sylvares® TR7115 de Kraton Polymers.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition selon l’invention ne comprend pas d’autre résine tackifiante que la(les) résine(s) tackifiante(s) iii) susmentionnée(s).
Selon un mode de réalisation préféré, la composition auto-adhésive thermofusible CA ne comprend pas de résines aromatiques hydrogénées en C9.
Composants additionnels/optionnels
De préférence, la composition auto-adhésive thermofusible CA comprend moins de 0,1% en poids de copolymère bloc styrénique (SBC), encore plus préférentiellement moins de 0,05% en poids par rapport au poids total de ladite composition. Encore plus avantageusement, la composition auto-adhésive thermofusible ne comprend pas de copolymère bloc styrénique.
Les copolymères blocs styréniques sont constitués de blocs de différents monomères polymérisés incluant au moins un bloc polystyrène, et sont typiquement préparés par des techniques de polymérisation radicalaire.
De préférence, la composition auto-adhésive thermofusible CA comprend :
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A but-1-ène-ethylène, ledit copolymère comprenant plus de 80% en poids d’unités dérivées de but-1-ène ;
- ii) de 1 ,5% à 4,5% en poids d’au moins un copolymère T propylène-éthylène-butène, ledit copolymère T comprenant plus de 50% en poids d’unités dérivées de propylène ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières.
Selon un mode de réalisation, la composition auto-adhésive thermofusible CA susmentionnée est constituée de :
- i) de 45% à 80% en poids d’au moins un copolymère A tel que défini ci-dessus ;
- ii) de 1 ,5% à 4,5% en poids d’au moins un copolymère T tel que défini ci-dessus ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ;
- de 0% à 5% en poids de composant additionnel choisi dans le groupe constitué des stabilisants (antioxydants), des plastifiants, des agents anti-mottants, des pigments, des colorants, des charges organiques, des charges minérales, et de leurs mélanges.
La quantité totale en composant(s) additionnel(s) peut aller de 0,01% à 2% en poids, de préférence de 0,1 % à 2% en poids par rapport au poids total de ladite composition. Les antioxydants peuvent être typiquement introduits pour protéger la composition d'une dégradation résultant d'une réaction avec de l'oxygène qui est susceptible de se former par action de la chaleur, de la lumière ou de catalyseurs résiduels sur certaines matières premières telles que les résines tackifiantes. Ces composés peuvent inclure des antioxydants primaires qui piègent les radicaux libres et sont généralement des phénols substitués comme l'Irganox® 1010 de BASF. Les antioxydants primaires peuvent être utilisés seuls ou en combinaison avec d'autres antioxydants tels que des phosphites comme l'Irgafos® 168 également de BASF, ou encore avec des stabilisants UV tels que des amines.
Les agents anti-mottants peuvent être choisis parmi le talc, le carbonate de calcium, le stéarate de calcium, la silice (naturelle ou synthétique) ou leurs mélanges.
On peut utiliser comme plastifiant une huile paraffinique et naphténique (comme le Primol® 352 de la société EXXONMOBIL) comprenant éventuellement des composés aromatiques (comme le Nyflex 222B).
Selon un mode de réalisation préféré, la composition auto-adhésive thermofusible CA susmentionnée comprend :
- i) de 45% à 80% en poids d’au moins un copolymère A tel que défini ci-dessus ;
- ii) de 2,0% à 4,0% en poids d’au moins un copolymère T tel que défini ci-dessus ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ;
- de 0% à 5% en poids de composant additionnel choisi dans le groupe constitué des stabilisants (antioxydants), des plastifiants, des agents anti-mottants, des pigments, des colorants, des charges organiques, des charges minérales, et de leurs mélanges.
Composition
La composition auto-adhésive thermofusible CA peut avoir une teneur totale en polymères (copolymère A + copolymère T) allant de 41 ,5% à 84,5 %, de préférence de 46,8% à 84,3%, plus préférentiellement de 52% à 84%, et encore plus préférentiellement de 52 % à 73,5%.
La composition auto-adhésive thermofusible CA peut comprendre un ratio massique polymères (copolymère A + copolymère T) : Résine(s) tackifiante(s) iii) allant de 40 : 60 à 90 : 10, de préférence de 45 : 55 à 85 : 15, encore plus préférentiellement de 50 : 50 à 70 : 30.
La composition auto-adhésive thermofusible CA selon l’invention peut avoir un indice d’écoulement (ou MFI) allant de 5 à 50 g/10min, de préférence de 5 à 20 g/10 min, et encore plus préférentiellement de 5 à 15 g/10 min.
L’indice d’écoulement (ou Melt Flow Index MFI) de la composition auto-adhésive thermofusible CA est mesuré à 190°C et sous un poids total de 2,16 kg, conformément à la condition d) de la norme ISO 1133. Le MFI est la masse de composition (préalablement placée dans un cylindre vertical) qui s'écoule en 10 minutes au travers d'une filière de diamètre fixé, sous l'effet d'une pression exercée par un piston chargé ayant le poids total de 2,16 kg. En l’absence de mention contraire les valeurs de MFI indiquées dans le présent texte ont été mesurées dans ces mêmes conditions.
La composition auto-adhésive thermofusible CA selon l’invention se présente de préférence sous la forme de granulés de forme ellipsoidale dont les dimensions moyennes du grand axe et du petit axe sont avantageusement les suivantes :
- dimension moyenne du grand axe comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 2 et 6 mm ;
- dimension moyenne du petit axe comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 2 et 6 mm.
Les dimensions moyennes sont typiquement calculées en faisant la moyenne sur dix mesures.
La mesure des dimensions du grand axe et du petit axe des granulés peut se faire à l’aide d’un pied à coulisse.
La composition auto-adhésive thermofusible CA peut être préparée sous cette forme par un procédé qui comprend :
- une étape de mélange des ingrédients à chaud, entre 150°C et 220°C, au moyen d'une extrudeuse bi-vis munie d’un outil de découpe du produit extrudé du type coupe sous eau en sortie de la filière, puis
- une étape de séchage et refroidissement, par exemple à température ambiante (23°C).
Le procédé peut comprendre une étape de pré-mélange à chaud des copolymères A et T tels que définis ci-dessus, puis ladite étape de mélange des ingrédients (du pré-mélange avec les autres ingrédients tels que par exemple la résine tackifiante) à chaud entre 150°C et 250°C, au moyen d'une extrudeuse bi-vis munie d’un outil de découpe du produit extrudé du type coupe sous eau en sortie de la filière.
Système multicouche F1
Le système multicouche F1 peut comprendre en outre une ou plusieurs couches additionnelles (en plus des couches C1 , Ad et C2 susmentionnées).
Il peut s’agir de couches barrières (par exemple de couche à base de protéines, de couche à base d’oxydes d’aluminium (AIOx), d’oxydes de silicium (SiOx), d’aluminium, de PVOH (PolyVinyl Alcohol), de copolymères d’éthylène et d’alcool vinylique (EVOH), de copolymères d’éthylène et d’acrylate d’alkyle, de copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA)...), de couches de liaison (appelées couches intermédiaires ou « tie layers » en anglais), de couches imprimables, de couches réceptacle, etc. L'épaisseur totale du système multicouche F1 peut être susceptible de varier dans un large domaine allant par exemple de 20 à 500 pm.
De préférence, le système multicouche F1 comprend au moins 80%, préférentiellement au moins 85% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 90% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit système.
Le système multicouche F1 peut être obtenu partout procédé connu dans le domaine.
Le procédé peut comprendre une étape de co-extrusion de la composition autoadhésive thermofusible CA et des matériaux constitutifs des couches C1 et C2 et, le cas échéant, des couches additionnelles.
Le dispositif de co-extrusion peut être un dispositif de co-extrusion par soufflage de bulle (également connu sous la dénomination de « co-extrusion par soufflage de gaine »). De façon connue de l’homme du métier, ce procédé comprend :
- la fusion, dans des extrudeuses séparées, des compositions et matériaux constitutifs des couches Ad, C1 et C2, puis
- le passage des flux correspondants à travers un ensemble de filières annulaires et concentriques, de manière à former une bulle tubulaire à plusieurs couches, dans l’ordre correspondant à celui désiré pour la structure finale, puis
- l’expansion radiale (relativement à la filière annulaire) et l’étirement (dans le sens axial) de la bulle, puis
- le refroidissement de la bulle.
Les caractéristiques géométriques des filières, de même que les paramètres du procédé tels que le taux d’expansion radiale et la vitesse d’étirement sont fixés de manière à obtenir l’épaisseur désirée pour les différentes couches constitutives du film multicouche. Il est notamment fait référence pour plus ample description du procédé de co-extrusion par soufflage de bulle à la demande de brevet US2013/0029553.
Utilisations de la composition adhésive CA/du système multicouche F1
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA comprenant:
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A comprenant plus de 80% en poids d’unités dérivées de but-1-ène;
- ii) optionnellement au moins un copolymère T comprenant plus de 50% en poids d’unités dérivées de propylène ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ; pour préparer un article recyclé.
La description, les modes de réalisation et modes préférés décrits ci-dessus pour la composition auto-adhésive thermofusible CA s’appliquent pour l’utilisation sans qu’il soit nécessaire de les réitérer.
De préférence, la présente invention concerne l’utilisation de la composition autoadhésive thermofusible CA comprenant:
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A but-1-ène-ethylène, ledit copolymère comprenant plus de 80% en poids d’unités dérivées de but-1-ène ;
- ii) de 1 ,5% à 4,5% en poids d’au moins un copolymère T propylène-éthylène-butène, ledit copolymère T comprenant plus de 50% en poids d’unités dérivées de propylène ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ; pour préparer un article recyclé.
La présente invention concerne l’utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA telle que définie ci-dessus pour préparer un article recyclé comprenant au moins 2% en poids d’un système multicouche F1 recyclé comprenant ladite composition adhésive CA, de préférence au moins 5% en poids par rapport au poids total dudit article recyclé.
La présente invention concerne également l’utilisation du système multicouche F1 tel que défini ci-dessus, ledit système F1 comprenant de préférence:
- une couche C1 comprenant au moins un polypropylène,
- une couche adhésive Ad constituée par une composition auto-adhésive thermofusible CA comprenant :
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A but-1-ène-ethylène, ledit copolymère comprenant plus de 80% en poids d’unités dérivées de but-1-ène ;
- ii) de 1 ,5% à 4,5% en poids d’au moins un copolymère T propylène-éthylène-butène, ledit copolymère T comprenant plus de 50% en poids d’unités dérivées de propylène ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ;
- une couche C2 comprenant au moins un polypropylène, ledit système multicouche F1 comprenant au moins 80% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit système ; pour préparer un article recyclé. La description, les modes de réalisation et modes préférés décrits ci-dessus pour le système multicouche F1 s’appliquent pour l’utilisation sans qu’il soit nécessaire de les réitérer.
Article recyclé
L’article recyclé peut être un film monocouche, un laminé, un complexe (multicouches), un article moulé, de préférence un article moulé.
L’article moulé peut être un article moulé par soufflage ou par injection. L’article moulé est de préférence un article moulé par injection. Le moulage par injection est bien connu. Il s’agit typiquement d’un procédé dans lequel un matériau thermoformable est fondu et injection à haute pression dans un moule pour former un article d’une taille et forme données.
Dans le cadre de l’invention, on entend par « film monocouche », un film comprenant une seule couche, et se distingue ainsi des films multicouches.
L’article recyclé est de préférence obtenu par recyclage mécanique du système multicouche F1 selon l’invention.
L’article recyclé comprend de préférence moins de 5% en poids d’un copolymère A tel que décrit dans la présente demande par rapport au poids total dudit article recyclé.
La teneur en copolymère A peut être déterminée par Chromatographie par Perméation de Gel (GPC), par exemple avec un étalon trichlorobenzène (TCB).
L’article recyclé comprend de préférence au moins 90%, plus préférentiellement au moins 95%, encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit article recyclé.
L’article recyclé comprend de préférence au moins 2% en poids du système multicouche F1 tel que défini dans la présente demande, de préférence au moins 5% en poids, par rapport au poids total dudit article recyclé.
L’article recyclé présente avantageusement une force à la rupture supérieure ou égale à 20 MPa, de préférence supérieure ou égale à 22 MPa, mesurée selon la norme ISO 527-1 (type 1A, dimensions éprouvette 80 x 10 x 4, vitesse de traction 50 mm/min).
L’article recyclé présente avantageusement une résistance aux chocs (méthode Charpy) supérieure ou égale à 5,0, de préférence supérieure ou égale à 5,2, mesurée selon la norme ISO 179-2 1 eA à 23°C (dimensions éprouvettes 80 x 10 x 4 mm, vitesse de 2,9 m/s).
L’article recyclé présente avantageusement une élongation à la rupture supérieure ou égale à 7 MPa, de préférence supérieure ou égale à 8 MPa, mesurée selon la norme ISO 527- 1 (type 1 A), dimensions éprouvettes 80 x 10 x 4 mm, vitesse de traction 50 mm/min).
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA selon l’invention pour améliorer la résistance aux chocs d’un article recyclé, de préférence un article recyclé à base de polypropylène. Plus particulièrement, l’utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA de l’invention permet avantageusement d’améliorer d’au moins 2%, de préférence d’au moins 5%, encore plus préférentiellement d’au moins 10%, la résistance aux chocs d’un article recyclé comprenant ladite composition auto-adhésive thermofusible, par rapport à un article contrôle constitué de 100% de polypropylène (de préférence de polypropylène recyclé, ayant encore plus préférentiellement un MFR d’environ 8.95 g/10 min à 230°C/2,16 kg) et dépourvu de ladite composition auto-adhésive thermofusible. Il va de soi que l’article recyclé et l’article contrôle ont des tailles et formes similaires pour une comparaison appropriée.
La résistance aux chocs est mesurée selon la norme mentionnée ci-dessus.
L’article recyclé est de préférence préparé selon le procédé décrit ci-après.
La présente invention concerne également l’utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA selon l’invention pour améliorer l’élongation à la rupture d’un article recyclé, de préférence d’un article recyclé à base de polypropylène.
L’élongation à la rupture est mesurée selon la norme mentionnée ci-dessus.
Plus particulièrement, l’utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA de l’invention permet avantageusement d’augmenter d’au moins 2%, de préférence d’au moins 4%, et encore plus préférentiellement d’au moins 15% l’élongation à la rupture d’un article recyclé comprenant ladite composition auto-adhésive thermofusible, par rapport à un article contrôle constitué de 100% de polypropylène (de préférence de polypropylène recyclé, ayant encore plus préférentiellement un MFR d’environ 8.95 g/10 min à 230°C/2,16 kg) et dépourvu de ladite composition auto-adhésive thermofusible. Il va de soi que l’article recyclé et l’article contrôle ont des tailles et formes similaires pour une comparaison appropriée.
L’article recyclé est de préférence préparé selon le procédé décrit ci-après.
Procédé de préparation d’un article recyclé
La présente invention concerne également un procédé de préparation d’un article recyclé, ledit procédé comprenant : a) la fourniture du système multicouche F1 tel que décrit dans la présente invention ; b) la conversion du système multicouche F1 en copeaux ; c) le mélange optionnel des copeaux obtenus à l’étape b) avec du polypropylène recyclé ou vierge ; d) la conversion des copeaux de l’étape b) ou du mélange de l’étape c) en un article recyclé.
La description, modes de réalisation et modes préférés décrits ci-dessus pour le système multicouche F1 s’appliquent pour le présent procédé de préparation d’un article recyclé sans qu’il soit nécessaire de les réitérer. L’étape b) est de préférence une étape de broyage conduisant avantageusement à des copeaux (dits encore « flakes » en anglais). Elle peut être réalisée à 23°C.
Le procédé peut comprendre une étape optionnelle de lavage b-1 ) des copeaux obtenus à l’étape b), et une étape de séchage b-3).
L’étape de lavage b-1 ) peut être réalisée avec de l’eau, éventuellement en présence d’additifs, éventuellement sous agitation.
L’étape de lavage b-1 ) permet avantageusement d’enlever les résidus présents dans les emballages tels que par exemple les déchets alimentaires ou les résidus cosmétiques des emballages cosmétiques, ou encore d’enlever les encres éventuellement présentes ou autres.
L’étape de lavage b-1 ) peut être réalisée à une température allant de 20°C à 25°C.
Le procédé peut comprendre une étape de flottaison b-2) entre l’étape b-1 ) et l’étape b-3). Cette étape peut être réalisée par tout moyen connu de l’homme du métier.
Les copeaux issus de l’étape de lavage iii-1 ) peuvent être mis lors de l’étape de lavage ou après l’étape de lavage dans une cuve sous agitation. Après l’arrêt de l’agitation, l’étape de flottaison/séparation permet avantageusement de séparer les produits qui flottent de ceux (préférentiellement des impuretés) qui se déposent au fond de la cuve d’agitation. L’étape de flottaison est typiquement une étape de séparation par densité. Les polyoléfines ont typiquement une densité inférieure à 1g/cm3, ce qui permet de les récupérer généralement en surface.
L’étape de séchage b-3) peut être réalisée par toute méthode connue. Elle peut être faite à une température allant de 50°C à 100°C.
Dans le cadre de l’invention, et sauf mention contraire, on entend par « polypropylène vierge », un polypropylène nouvellement produit, n’ayant pas été recyclé.
Le procédé peut comprendre une étape b’) de densification des copeaux de l’étape b), pour former des granulés. Les étapes ultérieures sont ensuite réalisées typiquement sur ces granulés.
L’étape c) peut comprendre le mélange des copeaux obtenus à l’étape b) avec du polypropylène recyclé ou vierge dans un ratio copeaux : PP recyclé (ou vierge) allant de 1 : 99 à 99 :1 , de préférence de 5 : 95 à 95 : 5, par exemple de 5 : 95 à 50 : 50.
Le polypropylène recyclé ou vierge de l’étape c) peut être sous forme de copeaux ou de granulés, de préférence sous forme de copeaux.
L’étape d) peut être une étape d’extrusion, de co-extrusion, de moulage par exemple de moulage par injection.
L’extrusion (co-extrusion) permet avantageusement de préparer des films recyclés, tandis que le moulage permet avantageusement de préparer des articles moulés.
De préférence, l’étape d) est une étape de moulage par injection. Le procédé permet avantageusement une transformation du système multicouche F1 en copeaux ou en granulés pouvant être réutilisés pour fabriquer un nouvel article.
Article recyclé
La description, les modes de réalisations, et les modes préférés divulgués précédemment pour l’article recyclé s’appliquent dans le présent procédé sans qu’il soit nécessaire de les réitérer.
La présente invention concerne également un article recyclé susceptible d’être obtenu par le procédé de préparation d’un article recyclé tel que défini ci-dessus.
La présente invention concerne également l’utilisation de l’article recyclé pour le domaine automobile.
Dans le cadre de l’invention, par « comprise entre x et y », ou « allant de x à y », on entend un intervalle dans lequel les bornes x et y sont incluses. Par exemple, la gamme «comprise entre 0% et 25% » inclus notamment les valeurs 0% et 25%.
L'invention est à présent décrite dans les exemples de réalisation suivants qui sont donnés à titre purement illustratif, et ne sauraient être interprétés pour en limiter la portée.
Figure imgf000019_0001
Les composés suivants ont été utilisés dans le cadre des exemples :
Escorez® 1310 LC : Résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation de mélange d'hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant environ 5 atomes de carbone issus de coupes pétrolières. Elle présente une température de ramollissement de 94°C (fournisseur EXXONMOBIL CHEMICAL)
SONGNOX® 1010 (fournisseur SONGWON) : Antioxydant primaire
KOATTRO KT MR06 : copolymère C2/C4 ayant un MFI à 190°C, 2,16 kg de 1 ,3 g/10 min et comprenant une teneur massique en éthylène C2 d’environ 8,3% (fournisseur LYONDELL BASELL)
Terpolymère T : C2/C3/C4 comprenant environ 3% en poids de C2, 9% en poids de C4, le reste étant du C3 et ayant un MFI à 230°C sous 2,16 kg de 5,50 g/10 min
Figure imgf000019_0002
préparation d’une composition adhésive thermofusible
La composition adhésive (cf tableau 1 ) est d'abord préparée sous la forme de granulés de forme ellipsoïdale dont le grand axe et le petit axe ont respectivement une dimension moyenne comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 2 et 6 mm, par mélange de leurs ingrédients à une température allant de 150°C à 200°C au moyen d'une extrudeuse à 2 vis, extrusion à travers une filière puis découpe du produit à l'aide d'un outil de granulation type coupe sous eau puis séchage et refroidissement à température ambiante (23°C). Le tableau 1 indique des pourcentages en poids.
Tableau 1 :
Figure imgf000020_0001
Exemple 2 : préparation d’un film multicouche
On prépare un film constitué :
- d'un premier film de polypropylène (RD204CF de Borealis) d’épaisseur 30 pm ;
- d’une couche adhésive entre les deux films, issue de l’exemple 1 de 14 pm ;
- d’un second film de polypropylène (RD204CF de Borealis) d'épaisseur 15 pm.
Ce film tricouche est fabriqué au moyen d’un dispositif pilote de co-extrusion par soufflage de bulle fonctionnant en continu, dans lequel 3 extrudeuses sont alimentées :
- pour l’une, par la composition de l’exemple 1 ; et
- pour les 2 autres, par du polypropylène.
Plusieurs paramètres usuels ont été fixés, à savoir un taux d’expansion radiale de la bulle à 3,18, une vitesse d’étirement de 7 m/minute et un débit global de 11 kg/heure.
Le film tricouche ainsi obtenu a une épaisseur totale de 59 pm, une longueur de 50 m et est conditionné sous la forme d’une bobine de 250 mm de laize. Les différentes matières ont été introduites dans chaque extrudeuse, afin de remplir les vis et former la bulle de polymère à la sortie de la filière d’extrusion. Après 30 minutes de purge, les épaisseurs et stabilité de la bulle contrôlées, 50m de film ont été bobinés sur mandrins.
Figure imgf000021_0001
procédé de préparation d’articles recyclés
Etape 1 de broyage
Le complexe multicouche de l’exemple 2 PP/adhésif/PP est broyé à l’aide d’une broyeuse shredder MDS 340/150, filière de 8 mm pour obtenir des copeaux. Cette étape de broyage conduit à un mélange de copeaux.
Etape 2 : mélange avec une référence
Ensuite, les copeaux de l’étape 1 sont mélangés avec des granulés de polypropylène recyclé (Référence, PP commercialisé par PreZero) dans un ratio 95 : 5 et 70 : 30 (Référence : film multicouche recyclé de l’étape 1). Le mélange est introduit dans une ligne d’extrusion double vis Berstorff ZE 25, 36 L/D, fondu à une température supérieure à leurs températures de fusion, puis extrudés. A l’issue de cette étape, des granulés sont obtenus.
Le polypropylène recyclé (Référence) a un MFR de 8,95 g/10 min à 230°C pour un poids de 2.16 kg.
Figure imgf000021_0002
propriétés mécaniques et thermiques d’articles moulés
Force à la rupture / élongation à la rupture
La force à la rupture est mesurée selon la norme ISO 527-1 (type 1A) sur des échantillons moulés par injection par essai de traction a été effectuée selon le protocole décrit ci-après.
Le principe de la mesure consiste à étirer dans une machine de traction, dont la mâchoire mobile se déplace à une vitesse constante égale à 50 mm/minute, une éprouvette standard constituée des granulés obtenus à l’étape 2 (ou de référence) et à enregistrer, au moment où se produit la rupture de l'éprouvette, la contrainte de traction appliquée (en MPa) ainsi que l'allongement de l'éprouvette (en %). L'éprouvette standard est en forme d'haltère, comme illustré dans la norme internationale ISO 527. La partie étroite de l'haltère utilisée a pour longueur 80 mm, pour largeur 10 mm et pour épaisseur 4 mm. Résistance aux chocs (Charpy)
La résistance aux chocs est mesurée selon la méthode DI N EN ISO 179-2 1 eA à 23°C sur des ISO test spécimens de type 1, de dimensions 80 x 10 x 4 mm (vitesse de 2,9 m/s). Les propriétés mécaniques des différents articles préparés sont décrites dans le tableau suivant :
Figure imgf000023_0001
Nd : non déterminé
N/A : non applicable
Les articles 4.2 et 4.3 présentent avantageusement des forces à la rupture quasi- similaires à celle obtenue pour l’article de référence (contrôle 4.1 ) qui ne comporte pas de granulés recyclés de l’exemple 3.
Les articles 4.2. et 4.3 présentent avantageusement une élongation à la rupture plus élevée que celle de l’article de référence (contrôle 4.1 ). Elle est d’ailleurs plus élevée pour l’article 4.3. Les articles 4.2. et 4.3 présentent avantageusement une résistance aux impacts plus élevée que celle de l’article de référence (contrôle 4.1 ). Elle est d’ailleurs plus élevée pour l’article 4.3.
L’article 4.3 (invention) diffère de l’article 4.4. en ce qu’il comprend en son sein la composition auto-adhésive thermofusible issue du film recyclé de l’exemple 2. Les résultats du tableau démontrent qu’avantageusement la présence de la composition auto-adhésive n’impacte pas négativement les propriétés thermiques et mécaniques. Au contraire, l’élongation à la rupture et la résistance aux chocs sont avantageusement améliorées par rapport à un article 4.4. dépourvu de composition adhésive.
Le MFR est décrit dans le tableau suivant :
Figure imgf000024_0001
Les articles 4.2 et 4.3 présentent avantageusement un MFR proche de la référence 4.1 . Ceci permet avantageusement d’utiliser des conditions de moulage par injection similaire à la référence, sans nécessiter de réglages supplémentaires.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système multicouche F1 comprenant :
- une couche C1 comprenant au moins un polypropylène,
- une couche adhésive Ad constituée par une composition auto-adhésive thermofusible CA comprenant :
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A comprenant plus de 80% en poids d’unités dérivées de but-1-ène;
- ii) optionnellement au moins un copolymère T comprenant plus de 50% en poids d’unités dérivées de propylène ;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ;
- une couche C2 comprenant au moins un polypropylène, ledit système multicouche F1 comprenant au moins 80% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit système.
2. Système multicouche F1 selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la composition auto-adhésive thermofusible CA comprend de 45% à 80% en poids de copolymère(s) A, de préférence de 50% à 80% en poids, encore plus préférentiellement de 50% à 70% en poids de copolymère(s) A par rapport au poids total de ladite composition.
3. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le copolymère A comprend plus de 82% en poids d’unités dérivées de but- 1-ène, et encore plus préférentiellement plus de 90% en poids d’unités dérivées de but-1-ène.
4. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le copolymère A est un copolymère but-1-ène-éthylène.
5. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la composition auto-adhésive thermofusible CA comprend de 1 ,5% à 4,5% en poids de copolymère(s) T, préférentiellement de 1 ,8 à 4,3% en poids de copolymère(s) T, plus préférentiellement de 2,0 à 4,0%, et encore plus préférentiellement de 2,0 à 3,5 % en poids par rapport au poids total de ladite composition CA.
6. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le copolymère T est un copolymère T propylène-éthylène-butène.
7. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le copolymère T comprend de 1% à 25% en poids d’unités dérivées d’éthylène, de préférence de 1 % à 10% en poids d’unités dérivées d’éthylène, et encore plus préférentiellement de 1% à 5% en poids d’unités dérivées d’éthylène.
8. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la teneur totale en résine(s) tackifiante(s) iii) va de 18,5 à 58,5% en poids, de préférence de 18,5 à 53,5 % en poids, préférentiellement de 18,5 à 48,5% poids, et encore plus préférentiellement de 28,5% à 48,5 % par rapport au poids total de ladite composition CA.
9. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la composition auto-adhésive thermofusible est constituée de :
- i) de 40% à 80% en poids d’au moins un copolymère A;
- ii) de 1 ,5% à 4,5% en poids d’au moins un copolymère T;
- iii) au moins une résine tackifiante non hydrogénée obtenue par polymérisation, ou copolymérisation avec un hydrocarbure aromatique, de mélanges d’hydrocarbures aliphatiques insaturés ayant de 4 à 6 atomes de carbone issus de coupes pétrolières ;
- de 0% à 5% en poids de composant additionnel choisi dans le groupe constitué des stabilisants (antioxydants), des plastifiants, des agents anti-mottants, des pigments, des colorants, des charges organiques, des charges minérales, et de leurs mélanges.
10. Système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend au moins 80%, préférentiellement au moins 85% en poids, et encore plus préférentiellement au moins 90% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit système.
11. Utilisation d’un système multicouche F1 tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 10, ou d’une composition auto-adhésive thermofusible CA telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 10, pour préparer un article recyclé.
12. Utilisation selon la revendication 11 , caractérisée en ce que l’article recyclé est un film monocouche, un laminé, un complexe (multicouches), un article moulé, de préférence un article moulé.
13. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que l’article recyclé comprend au moins 90%, plus préférentiellement au moins 95%, encore plus préférentiellement au moins 97% en poids de polypropylène ou d’un mélange de polypropylènes par rapport au poids total dudit article recyclé.
14. Utilisation de la composition auto-adhésive thermofusible CA selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, pour améliorer la résistance aux chocs d’un article recyclé, de préférence d’un article recyclé à base de polypropylène.
15. Utilisation selon la revendication 14, pour améliorer d’au moins 2%, de préférence d’au moins 5%, et encore plus préférentiellement d’au moins 10% la résistance aux chocs d’un article recyclé comprenant ladite composition auto-adhésive thermofusible CA, par rapport à un article contrôle constitué de 100% de polypropylène et dépourvu de ladite composition auto-adhésive thermofusible.
16. Procédé de préparation d’un article recyclé, ledit procédé comprenant : a) la fourniture du système multicouche F1 selon l’une quelconque des revendications 1 à 10; b) la conversion du système multicouche F1 en copeaux ; c) le mélange optionnel des copeaux obtenus à l’étape b) avec du polypropylène recyclé ou vierge ; d) la conversion des copeaux de l’étape b) ou du mélange de l’étape c) en un article recyclé.
17. Article recyclé susceptible d’être obtenu selon le procédé tel que défini dans la revendication 16.
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