!HU000006674T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 006 674
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA C08L 23/02
(21) Magyar ügyszám: E 03 731026 (22) A bejelentés napja: 2003. 04. 14. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20030731026 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1495074 A1 2003. 10. 23. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1495074 B1 2009. 06. 17.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 372001 P 2002. 04. 12.
(73) Jogosult: MBA Polymers, Inc., Richmond, CA 94804 (US)
US
(72) Feltalálók: RIISE, Brian, Hercules, CA 94901 (US); ALLEN, Laurence, E., III, San Rafael, CA 94901 (US); RAU, Ron, C., Oakland, CA 94611 (US); BIDDLE, Michael B., Richmond, CA 94804 (US) (54)
(2006.01) C08L 25/08 (2006.01) C08L 55/02 (2006.01) C08L 69/00 (2006.01) B29B 17/00 (2006.01) C08J 11/10 (2006.01) C08K 3/26 (2006.01) C08L 101/00 (2006.01) C08J 11/06 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 03087215 PCT/US 03/011602
(74) Képviselõ: dr. Valyon Józsefné, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Újrahasznosított mûanyagokat tartalmazó anyagkészítmények
(57) Kivonat
HU 006 674 T2
A találmány tárgya újrahasznosított mûanyagok készítése hulladék mûanyagokból. Az újrahasznosított mûanyagok legalább egy elsõdleges polimert, egy másodlagos polimert és visszamaradt adalék anyagokat tartalmaznak. Az újrahasznosított mûanyagok elõre meghatározott tulajdonságait szabályozni lehet az újra-
hasznosító eljárás betáplálásában alkalmazott hulladék mûanyag típusának megválasztásával, az elválasztási eljárásokból kinyert újrahasznosított mûanyag típusainak és mennyiségeinek meghatározásával és az újrahasznosított mûanyag egyéb anyagokkal történõ blendelésével.
A leírás terjedelme 44 oldal (ezen belül 10 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 006 674 T2
A találmány újrahasznosított mûanyagra vonatkozik. A mûanyagot tartalmazó vagy mûanyagból elõállított termékek majdnem minden munkahelyi vagy otthoni környezet részét képezik. Általában az ezen termékek elõállítására használt mûanyagokat újonnan elõállított mûanyagokból (angolul: virgin plastic materials) alakítják ki. Azaz a kõolajbázison elõállított mûanyagokat nem már meglévõ mûanyagokból állítják elõ. Amikor a termékek letöltik a hasznos élettartamukat, általában hulladéklerakóba vagy újrahasznosító üzembe viszik azokat. A mûanyag újrahasznosításának különbözõ elõnyei vannak a kõolajbázison elõállított új mûanyaggal szemben. Általában kevesebb energia szükséges az újrahasznosított mûanyagokból való termék elõállításához, amelyek egyedi fogyasztó és ipari fogyasztó utáni hulladék anyagokból és mûanyag hulladékból származnak (jelen leírásban ezekre általánosságban, mint „hulladék mûanyagok” hivatkozunk), mint az újonnan elõállított mûanyagokból. A mûanyagok újrahasznosítása szükségtelenné teszi a mûanyagok vagy termékek hulladéklerakóba való elhelyezését. Továbbá a föld korlátozott forrásaiból, mint például a kõolajból és polimerekbõl kevesebbet alkalmazunk az új mûanyagok elõállításához. Amikor a mûanyagokat újrahasznosításra küldjük, a mûanyagokban gazdag betáplálási áram több termékés melléktermékáramra választható szét. Általában az újrahasznosítási eljárás különbözõ, mûanyagban gazdag áramokra alkalmazható, amelyek ipari felhasználás és egyedi fogyasztó utáni forrásokból származnak. Ezek az áramok lehetnek például olyan mûanyagok, amelyek irodai készülékekbõl (nyomtatókból, számítógépekbõl, másolókból stb.) származnak, fehérárukból (hûtõszekrényekbõl, mosógépekbõl stb.) háztartási elektronikai készülékekbõl (televíziókból, videólejátszókból, sztereokészülékekbõl stb.), gépjármû-aprítási maradékból, csomagolási hulladék anyagokból, háztartási hulladék anyagokból, építõipari hulladék anyagokból és ipari öntési és extrudálási hulladékokból. A különbözõ típusú mûanyag alkatrészeket gyakran aprított, mûanyagban gazdag áramokká alakítják át. A különbözõ alkatrészek egyetlen elõállítótól származó egyfajta típusú alkatrésztõl alkatrészcsaládokig változhatnak. Számos változat létezik, legalábbis az aprítási mûvelet természetétõl függõen. A tartós cikkek több mint egy forrásából származó mûanyagok hozzáadhatók azon anyagok keverékéhez, amelyet a mûanyag-újrahasznosító üzembe táplálunk be. Ez azt jelenti, hogy igen széles körbe tartozó mûanyagok adagolhatók a betáplálási keverékbe. Néhány gyakori elsõdleges polimertípus a hulladék mûanyagokban az ABS, HIPS, PP és PC. Az ABS egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimerje legalább egy alkenil-aromás monomernek, legalább egy akrilnitril és metakronitrilnek, és legalább egy alifás diénnek vagy guminak. Lásd például a következõ irodalmi helyet az ABS-gyanták leírására és elõállítási módszerére: „ABS Resins”, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3. kiadás, 18. kötet, kiadó:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
Johne Wiley & Sons, 442–449. oldal (1982). Megfelelõ alkenil-aromás vegyületek például a sztirol és annak analógjai, mint például a 2¹metil-sztirol, klór- és brómsztirolok, 3,5-dimetil-sztirol és terc-butil-sztirol. Az alifás diének a butadién, izoprén vagy kloroprén. Az ABSpolimerek olyan módszerekkel állíthatók elõ, mint például az emulziós, tömbi fázisú és olvadékos polimerizáció. Az ilyen polimerek elõállítására szolgáló általános módszer elsõ lépésként a diénmonomer vagy ¹monomerek polimerizációs lépését tartalmazza egy latexbõl, az alkenil-aromás és nitrilmonomerek és bármely más monomerek ezt követõ graftolását az említett latexre, miközben a latex emulzió formában van. A HIPS egy ütõszilárdságában módosított sztirolkopolimerje legalább egy alkenil-aromás monomernek és legalább egy alifás diénnek vagy guminak. Lásd például a következõ irodalmi helyet a HIPS-gyanták leírására és azok elõállítására szolgáló módszerekhez: „ABS Resins”, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3. kiadás, 18. kötet, kiadó: Johne Wiley & Sons, 442–449. oldal (1982). Megfelelõ alkenil-aromás vegyületek például a sztirol és annak analógjai, mint például a 2¹metil-sztirol, klór- és bróm-sztirolok, 3,5dimetil-sztirol és terc-butil-sztirol. Az alifás diének a butadién, izoprén vagy kloroprén. Továbbá bizonyos HIPS-kopolimerek kis mennyiségû akrilnitrilt tartalmazhatnak a környezeti hatásra bekövetkezõ repedéssel szembeni ellenállás javítására bizonyos alkalmazásoknál. Ezek a HIPS-polimerek hasonló módszerekkel állíthatók elõ, mint amelyeket az ABS-polimerek elõállítására használnak. A PP a propilén homopolimerje vagy kopolimerje. Lásd például az alábbi irodalmi helyet a PP¹gyanták leírására és elõállítási módszereikre: Domininghaus, Plastics for Engineers, Hanser, 4. fejezet (1988). A polipropilénhomopolimer rendszerint izotaktikus, habár szindiotaktikus és ataktikus formákat szintén elõállítanak. A propilénkopolimerek a propilén félkristályos blokk-kopolimerjeit foglalják magukban etilénnel, 1¹buténnel vagy nagyobb szénatomszámú alfa-olfeinekkel, propilén, etilén és dién félkristályos szekvenciális blokk-kopolimerjeit, vagy propilén, etilén és dién amorf statisztikus eloszlású kopolimerjeit. A dién 1,4-hexadién, diciklopentadién vagy 3,5-etilidén-norbornén lehet. A diént tartalmazó kopolimerek mint EPDM-kopolimerek ismeretesek. A PP¹homopolimer blendjei EPDM-vel szintén a PP¹család részét képezik. A PC egy kondenzációs polimer, amely karbonát funkciós csoportot tartalmaz (–O–CO–O–) aromás csoportokkal elválasztva a polimerlánc mentén. A monomerek vagy végcsoportok kémiai szerkezetének változtatásával a PC¹termék tulajdonságai megváltoztathatóak. Lásd például a következõ irodalmi helyet a PC¹gyanták leírására és elõállításukra szolgáló módszerhez: Domininghaus, Plastics for Engineers, Hanser, 14. fejezet (1988). Más mûanyagok, mint például a sztirol/akrilnitril kopolimerek (SAN), polisztirol (PS), polietilén (PE), poliamidok (PA, amelyek nejlonként is ismeretesek), poli(vinil-klorid) (PVC), poli(fenilén-éter) blendjei HIPS-
1
HU 006 674 T2
vel, PC¹vel vagy PA¹val (PPO vagy módosított PPO), poli(fenilén-éter)¹ek, poli(etilén-tereftalát) és poli(butilén-tereftalát) szintén megtalálhatóak a hulladékmûanyag-áramokban. Más polimerek, amelyeket mûanyag termékek elõállítására használnak, szintén jelen lehetnek a hulladék mûanyagban. Továbbá többszínû és minõségû ABS és HIPS, égésgátolt ABS és HIPS, PP, PC, PC/ABS, polietilén, poliészterek, nejlonok és más mûanyagok szintén benne lehetnek a mûanyag-újrahasznosító üzem betáplálási áramban. A találmány eljárást biztosít termoplasztikus gyanta elõállítására mûanyagokból. Általában az egyik aspektusa szerint a találmány újrahasznosított termoplasztikus gyantákat biztosít. A találmány lényegében újrahasznosított termoplasztikus gyanták blendjét biztosítja, ahol a blend egy olyan termoplasztikus gyanta, amely olvadékfolyási sebesség és sûrûség közül megválasztott legalább egy egységes, elõre meghatározott tulajdonságú, az említett blend tartalmaz: egy elsõdleges polimertípust, amely az újrahasznosított ABS, HIPS, PP és PC közül megválasztott egy polimertípus; visszamaradt adalék anyagokat, beleértve két vagy több adalék anyagot, amely az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdság-módosító anyagok, kompatibilizáló anyagok, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk és kenõanyagok közül megválasztott; és egy vagy több másodlagos polimertípust, amelyek az elsõdleges polimertípustól eltérõek, és amelyek az újrahasznosított ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimerek, polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendjei, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjei, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerjei, polikarbonát, poli(vinil-klorid), poliuretán, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerek és poliolefin közül megválasztott, ahol: az elsõdleges polimertípus körülbelül 20 és 99,9 tömegrész közötti mennyiségét teszi ki a blendnek, és az elsõdleges polimer két vagy több minõségét tartalmazza, ahol a különbözõ minõségek különbözõ molekulatömegekkel, különbözõ molekuláris összetétellel, különbözõ polimerszerkezettel vagy morfológiával jellemezhetõek; az újrahasznosított termoplasztikus gyanták blendje nagyobb mennyiségben tartalmaz elsõdleges polimertípust, mint másodlagos polimertípust; és a visszamaradt adalék anyagok körülbelül 0,1–40 tömegrészét teszik ki a blendnek; ahol az újrahasznosított termoplasztikus gyantát egy olyan hulladék mûanyagból nyerjük ki, amely egy vagy több fogyasztó utáni forrásból származik, amely az irodai készülékek, fehéráruk, háztartási elektronikai cikkek, gépjármû-aprítási maradék, építési hulladék és
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
ipari öntés és extrudálás utáni hulladék közül megválasztott. A polimerek két vagy több minõsége különbözõ molekulatömegekkel, különbözõ molekuláris összetétellel vagy különbözõ polimerszerkezettel jellemezhetõ. A polimerek két vagy több minõsége különbözõ elõállítóktól származhat. Az elsõdleges és/vagy másodlagos polimertípusok polimerjei közül egy vagy több az elöregedésbõl származó detektálható oxidációt mutathat. A visszamaradt adalék anyagok brómot és antimont tartalmazhatnak, ahol a bróm és antimon aránya körülbelül 1:1 és 10:1 között változathat, és a jelen lévõ bróm és antimon együttes koncentrációja körülbelül 1 ppm-tõl körülbelül 5 tömeg%¹ig terjedhet. A visszamaradt adalék anyagok titán-dioxidot tartalmazhatnak körülbelül 0,5 tömeg% és körülbelül 5 tömeg% közötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok szénkormot tartalmazhatnak körülbelül 0,1 tömeg% és körülbelül 3 tömeg% közötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok egy vagy több további színezõanyagot vagy szerves festékanyagot tartalmazhatnak körülbelül 1 ppm és körülbelül 0,1 tömeg% közötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok két vagy több elemet tartalmazhatnak, amelyek a Cd, Pb, Hg, Cr és Ni közül megválasztottak, az elemek körülbelül 0,1 ppm és 100 ppm közötti koncentrációban vannak jelen. A visszamaradt adalék anyagok egy vagy több további adalék anyagot tartalmazhatnak, amelyek az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdságot módosító szerek, kompatibilizáló anyagok, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk és kenõanyagokat tartalmazó csoportból megválasztottak. A visszamaradt adalék anyagok két vagy több inkonzisztens vagy inkompatibilis visszamaradt adalék anyagot foglalhatnak magukban. Az elsõdleges polimertípusok és/vagy másodlagos polimertípusok elöregedése infravörösspektroszkópiával detektálható. Az elsõdleges polimertípus egy vagy több polimerje egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimert tartalmazhat, amely körülbelül 80–körülbelül 99 tömegrészét teszi ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ polimerje egy sztirol-akrilnitril kopolimer, amely körülbelül 0–körülbelül 19 tömegrészét teszi ki a gyantának. A visszamaradt adalék anyagok körülbelül 2–körülbelül 7 tömegrészét teszik ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok második polimerje körülbelül 0–körülbelül 7 tömegrészét teszi ki a gyantának. A gyanta egy gumit tartalmazhat, amely körülbelül 5 tömeg% és körülbelül 30 tömeg% közötti mennyiségét teszi ki a gyantának, és amelynek üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül 105 °C és körülbelül 110 °C közötti. A gumi egy butadién polimergumit tartalmazhat. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ vagy második polimerje egy nagy ütõszilárdságú polisztirol, egy általános felhasználású polisztirol, poliolefin, poliuretán, nejlon, poli(fenilén-éter), polikarbonát, poli(etiléntereftalát) vagy egy poli(butilén-tereftalát) lehet. A gyanta a következõ tulajdonságokkal rendelkezhet: sûrûség
1
HU 006 674 T2
körülbelül 1,06–körülbelül 1,10 g/cm3 az ASTM D 792 számú szabvány szerint meghatározva; olvadékfolyási sebesség körülbelül 2–körülbelül 9 g/10 perc, az ASTM D 1238 számú szabvány szerint meghatározva; húzófeszültség a folyáshatárnál (angolul: tensile strength at yield) körülbelül 36–körülbelül 48 MPa, az ASTM D 638 számú szabvány szerint meghatározva; és hornyolt Izod ütõszilárdság (3,2 mm¹es horony) körülbelül 85–körülbelül 200 J/m, az ASTM D 256 számú szabvány szerint meghatározva. Az elsõdleges vagy másodlagos polimertípusok egy vagy több polimerje ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer, polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendje, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendje, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerje, polikarbonát, poli(vinil-klorid) vagy poliuretán lehet. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok második polimerje polisztirolt, egy ütõszilárdságában módosított polisztirolt, poliolefint, poliuretánt, nejlont, poli(fenilén-éter)¹t, polikarbonátot, poli(etilén-tereftalát)¹ot vagy poli(butilén-tereftalát)¹ot tartalmazhat. Az egy vagy több elsõdleges polimertípusok legalább egy polimerje egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril polimer lehet. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok legalább egy polimerje egy HIPS-polimer lehet, ahol a HIPS-polimer a gyantában jelentõs mennyiségben lehet jelen a fogyasztó által megválasztott hornyolt Izod ütõszilárdság eléréséhez. Az elsõdleges polimertípus egy vagy több polimerje egy ütõszilárdságában módosított sztirolpolimert tartalmazhat, amely körülbelül 70–körülbelül 99 tömegrészét teszi ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ polimerje egy általános felhasználású polisztirol lehet, amely körülbelül 0–körülbelül 10 tömegrészét teszi ki a gyantának. A visszamaradt adalék anyagok körülbelül 1–körülbelül 5 tömegrészét tehetik ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok második polimerje 0–körülbelül 7 tömerészét tehetik ki a gyantának. A gyanta körülbelül 8 tömeg% és 16 tömeg% közötti mennyiségben tartalmazhat gumit, és üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül 96 °C és körülbelül 100 °C közötti. A gumi egy butadién polimergumit tartalmazhat. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok második polimerje egy akrilnitril-butadién-sztirol terpolimer, poliolefin, poliuretán, egy nejlon, poli(fenilén-éter) vagy polikarbonát lehet. A gyanta a polimer sztirolrészét tartalmazhatja, amelynek lebomlási hõmérséklete körülbelül 400 °C és 405 °C közötti. A gyanta a következõ tulajdonságokkal rendelkezhet: sûrûség körülbelül 1,04–körülbelül 1,08 g/cm3, az ASTM D 792 számú szabvány szerint meghatározva; körülbelül 2–körülbelül 8 g/10 perc olvadékfolyási sebesség, az ASTM D 1238 számú szabvány szerint meghatározva; körülbelül 20–körülbelül 27 MPa húzófeszültség a folyáshatárnál, az ASTM D 638 számú szabvány szerint meghatározva; körülbelül 60–körülbelül 120 J/m hornyolt Izod ütõszilárdság, az ASTM D 256 számú szabvány szerint meghatározva.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
Az elsõdleges polimertípus egy vagy több polimerje polipropilént tartalmazhat, amely körülbelül 88–körülbelül 99 tömegrészét teszi ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ polimerje 0–körülbelül 5 tömegrészét tehetik ki a gyantának. A visszamaradt adalék anyagok körülbelül 1–körülbelül 5 tömegrészét teszik ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok második polimerje 0–körülbelül 7 tömegrészét teheti ki a gyantának. A gyanta elkülönülõ olvadáspontokat mutat körülbelül 125 °C¹nál és körülbelül 164 °C¹nál, valamint kristályosodási hõmérsékletet körülbelül 110 °C¹nál és körülbelül 130 °C¹nál. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok polimerjei egy akrilnitril-butadién-sztirol terpolimert, polisztirolt, egy ütõszilárdságában módosított polisztirolt vagy polietilént tartalmazhat. A gyanta lebomlási hõmérséklete körülbelül 430 °C lehet. A gyanta az alábbi tulajdonságokkal rendelkezhet: sûrûség körülbelül 0,92–körülbelül 0,96 g/cm3, az ASTM D 792 számú szabvány szerint meghatározva; olvadékfolyási sebesség körülbelül 20–körülbelül 30 g/10 perc, az ASTM D 1238 számú szabvány szerint meghatározva; körülbelül 20–körülbelül 28 MPa húzófeszültség a folyáshatárnál, az ASTM D 638 számú szabvány szerint meghatározva; körülbelül 50–körülbelül 100 J/m hornyolt Izod ütõszilárdság (3,2 mm¹es horony), az ASTM D 256 számú szabvány szerint meghatározva. Az elsõdleges polimertípus egy vagy több polimerje polikarbonátot tartalmazhat, amely körülbelül 20–körülbelül 98 tömegrészét teszi ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ polimerje 0–körülbelül 93 tömegrészét tehetik ki az ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimernek. A visszamaradt adalék anyagok körülbelül 2–körülbelül 10 tömegrészét tehetik ki a gyantának. Az egy vagy több másodlagos polimertípusok második polimerje 0–körülbelül 10 tömegrészét tehetik ki a gyantának. A gyanta elkülönülõ olvadáspontokat mutathat körülbelül 120 °C¹nál és körülbelül 164 °C¹nál és kristályosodási hõmérsékleteket körülbelül 110 °C¹nál és körülbelül 130 °C¹nál. A gyanta körülbelül 1 mm–körülbelül 8 mm méretû forgácsok formájában lehet. Ezek egy vagy több egyedi fogyasztó utáni forrásokból származó hulladék mûanyagokból nyerhetõk ki, amely források az irodai készülékek (eszközök), fehéráruk, háztartási elektronikai berendezések, gépjármû-aprítási maradék, csomagolási hulladék, háztartási hulladék és építési hulladék, valamint ipari öntési és extrudálási hulladék közül megválasztottak. Általánosságban a találmány egy további aspektusa szerint a fentiekben ismertetett gyanták bármelyikébõl elõállított termékeket biztosít. A termékek például gyantákból extrudált pelletek vagy lemezek formájában lehetnek. Általában, a találmány egy másik aspektusa szerint a fentiekben ismertetett gyantákból elõállított mûanyag termékeket biztosít. A termékek például a fentiekben ismertetett gyanták együttes extrudálásával állíthatók elõ olyan polimerekkel, mint például az ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimerrel, polikarbo-
1
HU 006 674 T2
nát egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimerrel képzett blendjeivel, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendekkel, poliszulfonnal, sztirol és akrilnitril kopolimerjeivel, polikarbonáttal, poli(vinil-klorid)-dal, poliuretánnal, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerekkel és poliolefinekkel. Általában a találmány egy másik aspektusa szerint eljárást biztosít újrahasznosított termoplasztikus anyagok elõállítására. Az eljárások során egy vagy több hulladék mûanyagot választunk ki egy vagy több forrásból, amely az irodai készülékek, fehéráruk, háztartási elektronikai cikkek, gépjármû-aprítási maradék, építési hulladék és ipari öntési és extrudálási hulladék közül megválasztott, és a kiválasztott hulladék mûanyagokat elegyítjük egy olyan újrahasznosított mûanyag eléréséhez, amely egy vagy több elõre meghatározott tulajdonsággal rendelkezik. Az adott megvalósítás egy vagy több alábbi jellemzõt foglalhat magában. Az egy vagy több hulladék mûanyag kiválasztása a hulladék mûanyag földrajzi alapú kiválasztását tartalmazhatja. A földrajzi forrás egy ország vagy régió lehet, ahol a terméket elõállítják, például Észak-Amerika, Európa vagy Ázsia. A hulladék mûanyag kiválasztása egy hulladék mûanyag kiválasztását tartalmazza egy olyan forrásból, amely az irodai eszközöket, fehérárukat, háztartási elektronikai készülékek, gépjármû-aprítási maradékot, csomagolási hulladékot, háztartási hulladékot és építési hulladékot, és ipari öntési eljárás utáni és extrudálási hulladékot tartalmaz. A hulladék mûanyagok kiválasztása egy vagy több hulladék anyag kiválasztását tartalmazhatja egy olyan újrahasznosított mûanyaghoz, amely tartalmaz körülbelül 20–körülbelül 99,9 tömegrész elsõdleges polimer típusú polimert, körülbelül 0,1–körülbelül 40 tömegrész visszamaradt adalék anyagot, és 0–körülbelül 79 tömegrész egy vagy több másodlagos polimertípus egy vagy több polimerjét, amely az elsõdleges polimerrel kompatibilis vagy attól eltérõ, és 0–körülbelül 40 tömegrész egy vagy több polimert az egy vagy több másodlagos polimertípusokból, amelyek az elsõdleges polimertípussal inkompatibilisek vagy attól eltérõek. Általánosságban a találmány egy másik aspektusa szerint eljárást biztosít újrahasznosított mûanyagok elõállítására. Az eljárás során hulladék mûanyagot biztosítunk, a hulladék anyagot többféle homogén mûanyaggá választjuk szét, a többféle homogén mûanyagok közül legalább egyikének és legalább egy másik mûanyag mennyiségét meghatározzuk, az újrahasznosított mûanyag egy vagy több elõre meghatározott tulajdonságainak biztosításához, és a többféle homogén mûanyag legalább egyikének és legalább egy másik mûanyag elõre meghatározott mennyiségét egyesítjük újrahasznosított mûanyag biztosítására. A gyakorlati megvalósítások egy vagy több alábbi jellemzõt foglalhatnak magukban. A legalább egy másik mûanyag a többféle homogén mûanyag közül választható meg. A legalább egy másik mûanyag egy újonnan elõállított mûanyag lehet. A homogén mûanyagok közül legalább kettõ egy különbözõ elsõdleges po-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
limertípust foglalhat magában. A homogén mûanyagok közül legalább kettõ ugyanazon elsõdleges polimertípust tartalmazhat, és a homogén mûanyag egy vagy több tulajdonságaira alapozva különböztethetõek meg egymástól. A homogén mûanyagok homogenitása legalábbis részben a hulladék mûanyag forrása által lehet meghatározott. A homogén mûanyagok homogenitása legalább részben azáltal az elválasztási eljárás szerint lehet meghatározott, amelyet a hulladék anyag elválasztására használunk. Az eljárás egy adalék vagy egy polimer kompaundálását foglalhatja magában az újrahasznosított mûanyaggal. A mennyiségek meghatározása az elsõ típusú ABS-anyag mennyiségének meghatározását, és a második típusú ABS-anyag mennyiségének meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag elõállítására egyesíthetõek, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága nagyobb, mint az elsõ típusú ABS-anyag hornyolt Izod ütõszilárdsága. A mennyiségek meghatározása az elsõ típusú ABS-anyag és a második típusú ABS-anyag mennyiségének meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag elõállítására egyesíthetõek, amely hornyolt Izod ütõszilárdsága nagyobb, mint akár az elsõ típus ABS-anyag, akár a második típus ABSanyag hornyolt Izod ütõszilárdsága. A mennyiségek meghatározása egy ABS-anyag és egy HIPS-anyag mennyiségének meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag elõállítására egyesíthetõek, amely nagyobb húzófeszültséget mutat a folyáshatárnál a HIPS-anyag húzófeszültségéhez viszonyítva. A mennyiségek meghatározása egy módosított PPO-anyag és egy HIPS-anyag mennyiségeinek meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag kialakítására elegyíthetõek, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága és húzófeszültsége a folyáshatárnál nagyobb, míg olvadékfolyási sebessége kisebb a HIPS-anyagéhoz viszonyítva. A mennyiségek meghatározása egy ABS-anyag és egy PC¹anyag mennyiségének meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag kialakítására egyesíthetõek, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága és húzófeszültsége a folyáshatárnál nagyobb az ABSanyagéhoz viszonyítva. A mennyiségek meghatározása egy ABS-anyag és egy újraõrölt, égésgátolt PC¹anyag mennyiségének meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag elõállítására egyesíthetõek, amelynek húzófeszültsége a folyáshatárnál nagyobb az ABS-anyagéhoz viszonyítva. A mennyiségek meghatározása egy ABS-anyag és egy PC/ABS anyag mennyiségeinek meghatározását tartalmazhatja, amelyek egy újrahasznosított mûanyag kialakítására egyesíthetõek, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága és húzófeszültsége a folyáshatárnál nagyobb az ABS-anyagéhoz viszonyítva. A mennyiségek meghatározása a különbözõ minõségû ABS-anyagok mennyiségének meghatározását tartalmazhatja, egy újrahasznosított mûanyag elõre meghatározott SANtartalom melletti kialakítására. Az elõre meghatározott SAN-tartalom elegendõ lehet ahhoz, hogy egy vagy több, elõre meghatározott tulajdonságot érjünk el, a tu-
1
HU 006 674 T2
lajdonságok az alábbiak közül az egyiket tartalmazzák: környezeti hatásra bekövetkezõ repedezés elleni ellenállóság, húzófeszültség a folyáshatárnál, ütõszilárdság, az újrahasznosított mûanyag olvadékfolyási sebessége. Általánosságban a találmány egy másik aspektusa szerint eljárást biztosít mûanyagok elõállítására. Az eljárás egy fentiekben ismertetett gyantát foglal magában egy harmadlagos polimertípus egy vagy több polimerjével, ahol a harmadlagos polimertípus polimerjei kevesebb mint 1 tömegrésztõl több mint 99 tömegrészig terjedõ mennyiségét teszik ki a mûanyagnak, és a harmadlagos polimertípus polimerjei kompatibilisek a gyantával. A gyakorlati megvalósítások egy vagy több alábbi jellemzõt foglalhatnak magukban. Az elsõdleges polimertípus polimerjei polipropilént tartalmazhatnak, és a harmadlagos polimertípus polimerjei polipropilént, kis sûrûségû polietilént vagy egy másik polimert tartalmazhatnak, amellyel a polipropilén kompatibilis. Az elsõdleges polimertípus polimerjei polikarbonátot tartalmazhatnak, és a harmadlagos polimer polimerjei egy polikarbonátot, PC/ABS anyagot, akrilnitril-butadién-sztirol terpolimert, akrilnitril-sztirol-akrilát kopolimert, vagy más polimert tartalmazhatnak, amellyel a polikarbonát kompatibilis. Az elsõdleges polimertípus polimerjei HIPS-anyagot tartalmazhatnak, és a harmadlagos polimertípus polimerjei egy ütõszilárdságában módosított sztirolpolimert, egy általános célú polisztirolt, egy módosított poli(fenilén-éter)¹t vagy más polimert tartalmazhatnak, amellyel a HIPS kompatibilis. Általánosságban a találmány másik megvalósítási módja szerint újrahasznosított termoplasztikus gyantákat biztosít, amelyek egyedi mérhetõ sajátosságokkal rendelkeznek. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanták körülbelül 20–körülbelül 99,9 tömegrész elsõ polimertípust, 0,1–körülbelül 40 tömegrész egy vagy több visszamaradt adalék anyagot, 0–körülbelül 79 tömegrész kompatibilis, egymástól eltérõ polimereket, és 0–körülbelül 40 tömegrész inkompatibilis, egymástól eltérõ polimereket tartalmaznak. Az elsõ polimertípus két vagy több eltérõ minõségû polimert tartalmaz, mint például olyan polimereket, amelyeknek molekulatömege, összetétele vagy gumi morfológiája eltérõ, vagy különbözõ gyártóktól származó polimereket. A kompatibilis, egymástól eltérõ polimerek és/vagy az inkompatibilis, egymástól eltérõ polimerek egy vagy több polimertípusok lehetnek, és/vagy az egyes polimertípusok egy vagy több minõségét tartalmazhatják. A komponensek közül egy vagy több öregedést mutathat az oxidáció következtében, amint azt FTIR spektroszkópiával detektálhatjuk. Az adott megvalósítási módok egy vagy több alábbi jellemzõt tartalmazhatnak. A visszamaradt adalék anyagok brómot és/vagy antimont tartalmazhatnak. A bróm antimonhoz viszonyított aránya a körülbelül 1:1–körülbelül 10:1 tartományba eshet. A bróm és az antimon a körülbelül 1 ppm–körülbelül 5 tömeg% tartományba esõ együttes mennyiségben lehet jelen. A visszamaradt adalék anyagok TiO2¹ot tartalmazhatnak körülbelül 0,5 tömeg% és körülbelül 5 tömeg% kö-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 6
2
zötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok szénkormot tartalmazhatnak körülbelül 0,1 tömeg% és körülbelül 3 tömeg% közötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok egy vagy több további pigmentet vagy szerves festékanyagot tartalmazhatnak körülbelül 1 ppm–körülbelül 0,1 tömeg% közötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok két vagy több elemet tartalmazhatnak, amely a Cd, Pb, Hg, Cr és Ni közül megválasztott, körülbelül 0,1 ppm–100 ppm közötti koncentrációban. A visszamaradt adalék anyagok egy vagy több adalék anyagot tartalmazhatnak, amelyek az alábbiak közül megválasztott: antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátló anyagok, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdságot módosító anyagok, kompatibilizálók, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk és kenõanyagok. A visszamaradt adalék anyagok ezek közül kettõnek vagy többnek a keverékét tartalmazhatják. A visszamaradt adalék anyagok olyan detektálható mennyiségekben lehetnek jelen az újrahasznosított mûanyagban, amely elegendõ ahhoz, hogy a gyantát hulladék mûanyagból származónak azonosíthassuk. A visszamaradt adalék anyagok 5 vagy több, 10 vagy több, 15 vagy több, 20 vagy több, vagy 30 vagy több különbözõ visszamaradt adalék anyagot tartalmazhatnak. A visszamaradt adalék anyagok kettõ vagy több inkonzisztens vagy inkompatibilis vegyületet tartalmazhatnak detektálható mennyiségben. Az egymástól eltérõ polimerek az újrahasznosított termoplasztikus gyantában szabályozott mennyiségekben lehetnek jelen ahhoz, hogy a tulajdonsági követelményeknek megfeleljenek. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta elöregedett mûanyagokat tartalmazhat olyan mennyiségben, amely például infravörösspektroszkópiával azonosítható. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanták oly módon állíthatók elõ, amely környezeti elõnyöket biztosít egy hasonló, újonnan elõállított gyanta elõállításával szemben. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta egységes és homogén összetételû lehet. Az újrahasznosított termoplasztikus gyantának egységes tulajdonságai lehetnek. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta olyan mûanyagokat tartalmaz, amelyek fogyasztó utáni forrásokból származnak, beleértve egyet vagy többet az alábbiak közül: irodai eszközök, fehéráruk, háztartási elektronikai eszközök, gépjármû-aprítási maradékok, csomagolási hulladék, háztartási hulladék, építési hulladék és ipari öntési eljárás és extrudálás utáni hulladékok. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta olyan mûanyagokat tartalmazhat, amelyek fogyasztó utáni forrásokból származnak egy vagy több régióból, mint például Észak-Amerika, Európa vagy Ázsia, vagy ezen régiók együttesébõl. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta kevert eredetû forgácsok formájában lehet, amelyek körülbelül 1 mm–körülbelül 8 mm méretûek. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta körülbelül 80–körülbelül 98 tömegrész ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimert, körülbelül 0–körülbelül 19 tömegrész sztirol-akrilnitril kopolimert, körül-
1
HU 006 674 T2
belül 2–körülbelül 7 tömegrész egy vagy több adalék anyagot tartalmaz, amelyek az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdságot módosító anyagok, kompatibilizálók, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk, pigmentek, szerves színezõanyagok, szénkorom és kenõanyagok közül megválasztott, valamint körülbelül 0–körülbelül 7 tömegrész legalább egy további polimert tartalmazhat. A további polimerek egy polimert tartalmazhatnak, amely a nagy ütõszilárdságú polisztirol, általános célú polisztirol, poliolefin, poliuretán, nejlonok, poli(fenilén-éter) és polikarbonát közül megválasztott. Az újrahasznosított termoplasztikus anyag körülbelül 5 tömeg% és 30 tömeg% közötti gumitartalmú lehet, míg üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül 105 °C és körülbelül 110 °C közötti. Az ABS-tartalmú újrahasznosított termoplasztikus gyanta sûrûsége körülbelül 1,06–körülbelül 1,10 g/cm3, az ASTM D 792 számú szabvány szerint meghatározva, olvadékfolyási sebessége körülbelül 2–körülbelül 9 g/10 perc, az ASTM D 1238 számú szabvány szerint meghatározva, húzófeszültsége a folyáshatárnál körülbelül 36–körülbelül 48 MPa, az ASTM D 638 számú szabvány szerint meghatározva, és a hornyolt Izod ütõszilárdsága pedig (3,2 mm¹es horony) körülbelül 85–körülbelül 200 J/m, az ASTM D 256 számú szabvány szerint meghatározva. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta körülbelül 80–körülbelül 98 tömegrész ütõszilárdságában módosított sztirolpolimert, körülbelül 0–körülbelül 19 tömegrész általános célú polisztirolt, körülbelül 1–körülbelül 7 tömegrész egy vagy több adalék anyagot, amelye az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdságában módosítók, kompatibilizálók, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk, pigmentek, szerves színezõanyagok, szénkorom és kenõanyagok közül megválasztott, valamint körülbelül 0–körülbelül 7 tömegrész legalább egy további polimert tartalmazhat. A további polimer egy polimert tartalmazhat, amely az akrilnitril-butadién-sztirol terpolimerek, poliolefin, poliuretán, nejlonok, poli(fenilén-éter) és polikarbonát közül megválasztott. Az újrahasznosított termoplasztikus anyag gumitartalma körülbelül 4 tömeg% és 20 tömeg% közötti lehet, míg üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül 96 és körülbelül 100 °C közötti. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta polisztirol lebomlási hõmérséklete körülbelül 400 °C és 415 °C közötti. A HIPS-tartalmú újrahasznosított termoplasztikus gyanta sûrûsége körülbelül 1,04–körülbelül 1,08 g/cm3, az ASTM D 792 számú szabvány szerint meghatározva, olvadékfolyási sebessége körülbelül 2–körülbelül 9 g/10 perc, az ASTM D 1238 számú szabvány szerint meghatározva, húzófeszültsége a folyáshatárnál körülbelül 20–körülbelül 27 MPa, az ASTM D 638 számú szabvány szerint meghatározva, míg a hornyolt Izod ütõszilárdsága (3,2 mm¹es horony) körülbelül 60–körülbelül 120 J/m, az ASTM D 256 számú szabvány szerint meghatározva.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 7
2
Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta körülbelül 90–körülbelül 98 tömegrész polipropilént, körülbelül 2–körülbelül 7 tömegrész egy vagy több olyan adalék anyagot, amely az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdság-módosítók, kompatibilizáló anyagok, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk, pigmentek, szerves színezõanyagok, szénkorom és kenõanyagok közül megválasztott, valamint körülbelül 0–körülbelül 5 tömegrész legalább egy további polimert tartalmazhat. A további polimer egy polimert tartalmazhat, amely az akrilnitril-butadién-sztirol terpolimerek, polisztirol, ütõszilárdságában módosított polisztirol és polietilén közül megválasztott. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta elkülönülõ olvadáspontokat mutathat körülbelül 125 °C¹nál és körülbelül 164 °C¹nál, elkülönülõ kristályosodási hõmérsékleteket körülbelül 110 °C¹nál és körülbelül 130 °C¹nál, valamint lebomlási hõmérsékletet körülbelül 430 °C¹nál. A PP¹tartalmú újrahasznosított termoplasztikus gyanta sûrûsége körülbelül 0,92–körülbelül 0,96 g/cm3, az ASTM D 792 számú szabvány szerint meghatározva, olvadékfolyási sebessége körülbelül 20–körülbelül 30 g/10 perc, az ASTM D 1238 számú szabvány szerint meghatározva, húzófeszültsége a folyáshatárnál körülbelül 20–körülbelül 28 MPa, az ASTM D 638 számú szabvány szerint meghatározva, míg hornyolt Izod ütõszilárdsága (3,2 mm¹es horony) körülbelül 50–körülbelül 100 J/m, az ASTM D 256 számú szabvány szerint meghatározva. Az újrahasznosított termoplasztikus gyanta körülbelül 20–körülbelül 98 tömegrész polikarbonátot, 0–körülbelül 93 tömegrész ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimert, körülbelül 2–körülbelül 10 tömegrész egy vagy több adalék anyagot, amely az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdságot módosító anyagok, kompatibilizálók, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk, pigmentek, szerves színezõanyagok, szénkorom és kenõanyagok közül megválasztott, valamint 0–körülbelül 10 tömegrész legalább egy polimert tartalmazhat. A további polimer egy polimert tartalmazhat, amely a polisztirol, ütõszilárdságában módosított polisztirol, poliolefin, poliuretán, nejlonok és poli(fenilén-éter) közül megválasztott. A különbözõ minõségû polimerek mennyiségei az újrahasznosított termoplasztikus gyantában a megfelelõ elválasztási eljárások és az elválasztási paraméterek megválasztásával, a különbözõ elválasztási eljárásokból származó termékek és/vagy az elválasztási paraméterek egyesítésével, a megfelelõ forrásanyagok kiválasztásával, a különbözõ forrásokból származó anyagok elválasztásával kapott termékek egyesítésével, az ugyanazon elválasztási eljárás és elválasztási paraméterek többszörös alkalmazását követõen kapott termékek egyesítésével, a földrajzi elhelyezkedés szerinti források megválasztásával, az eredeti mûanyag gyártási ideje szerinti források megválasztásával, vagy az újrahasznosított mûanyag egy ugyanolyan típusú,
1
HU 006 674 T2
újonnan elõállított mûanyaggal történõ egyesítésével szabályozhatóak. Az eltérõ polimerek mennyiségei az újrahasznosított termoplasztikus gyantában a megfelelõ elválasztási eljárás és elválasztási paraméterek megválasztásával, a különbözõ elválasztási eljárásokból és/vagy elválasztási paraméterekbõl származó termékek egyesítésével, a megfelelõ forrásanyagok kiválasztásával, az ugyanazon elválasztási eljárás és elválasztási paraméterek többszörös alkalmazásával kapott termékek egyesítésével, vagy más újonnan elõállított vagy recirkuláltatott termékekkel ismert mennyiségben végzett egyesítésével szabályozhatóak. Az olvadékfolyási sebesség, ütõszilárdság, húzófeszültség a folyáshatárnál, környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállás, és más tulajdonságok az újrahasznosított termoplasztikus gyantára vonatkozóan a különbözõ minõségû ABS¹, HIPS- vagy PP¹anyagok mennyiségeivel határozhatók meg az újrahasznosított termoplasztikus gyantában. Az olvadékfolyási sebesség, ütõszilárdság, húzófeszültség a folyáshatárnál, a környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállás és más tulajdonságai az újrahasznosított ABS-anyagnak az SAN, HIPS vagy a PC mennyiségével határozható meg az újrahasznosított ABS-anyagban. Az olvadékfolyási sebesség, az ütõszilárdság, húzófeszültség a folyáshatárnál, a környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállás és más tulajdonságai az újrahasznosított HIPS-anyagnak az általános célú PS¹, módosított PPO¹, ABS- vagy PP¹anyag mennyiségével határozható meg az újrahasznosított HIPS-anyagban. Az adott megvalósítási módok egy vagy több alábbi jellemzõt foglalhatnak magukban. A készítmények kevesebb mint 1–több mint 99 tömeg% kompatibilis újonnan elõállított, vagy újrahasznosított polimert tartalmazhatnak, és több mint 99–kevesebb mint 1 tömeg% újrahasznosított termoplasztikus anyagot. Amennyiben az újrahasznosított termoplasztikus anyag ABS-anyag, az újonnan elõállított vagy újrahasznosított polimer az ABS, a PC és ABS blendjei, a sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjei, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerek, PC, PVC és poliuretán közül választhatók meg. Amennyiben az újrahasznosított anyag HIPS, az újonnan elõállított és újrahasznosított polimer egy polimert tartalmazhat, amely az ABS, általános célú PS, módosított poli(fenilén-éterek), és más polimerek közül megválasztott, amelyekkel a HIPS kompatibilis. Amennyiben az újrahasznosított termoplasztikus anyag PP¹anyag, az újonnan elõállított vagy újrahasznosított polimert egy polimert tartalmaz, amely a PP, kis sûrûségû PE és más olyan polimerek közül megválasztott, amelyekkel a PP kompatibilis. Amennyiben az újrahasznosított anyag PC, az újonnan elõállított vagy újrahasznosított polimer egy polimert tartalmazhat, amely a PC, PC/ABS, akrilnitril-butadién-sztirol terpolimer, akrilnitrilsztirol-akrilát kopolimer és más olyan polimerek közül megválasztott, amelyekkel a polikarbonát kompatibilis. A készítmény egy stabilizált mûanyag készítmény lehet, beleértve az újrahasznosított termoplasztikus
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 8
2
gyantát és egy vagy több adalék anyagot, amely az antioxidánsok, hõstabilizálók és UV¹stabilizálók közül megválasztott. A készítmény az újrahasznosított termoplasztikus gyantából extrudált pelletek vagy lemezek formájában lehet. Általánosságban a találmány egy másik megvalósítási módja szerint alakítható mûanyag készítményeket biztosít, beleértve a fentiekben ismertetett újrahasznosított termoplasztikus gyantákat. Általánosságban a találmány egy másik megvalósítási módja szerint olyan termékeket biztosít, amelyeket egy vagy több fentiekben ismertetett újrahasznosított termoplasztikus gyanta és egy vagy több olyan polimer együttes extrudálásával állítunk elõ, amelyeket az alábbi csoportból választunk meg: ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril-kopolimer, polikarbonát és egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendjei, sztirol-akrilnitril és akrilát-polimerek kopolimer blendjei, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerjei, polikarbonát, poli(vinil-klorid), poliuretán, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerek és poliolefin. A találmány az alábbi egy vagy több elõny biztosítására valósítható meg. A találmány szerinti készítmények széles körbõl származó betáplálási forrásokból származtathatók. Széles körben változó adalék anyagokat tartalmazó számos minõség vihetõ be egyetlen újrahasznosított mûanyagba. A termékek a találmány szerinti készítményekbõl állíthatók elõ kevesebb kõolaj és energia felhasználásával, mint ami általában az újonnan elõállított mûanyagok kõolajból történõ elõállításához szükséges. A készítmények különbözõ adalék anyagokat tartalmazhatnak, amelyek javított tulajdonságokat biztosítanak néhány típusú újrahasznosított mûanyag felhasználásánál. Olyan készítmények állíthatók elõ, amelynek tulajdonságai különböznek az összehasonlítható, újonnan elõállított anyagokétól, beleértve a sûrûséget, olvadékfolyási sebességet, húzófeszültség a folyáshatárnál, hornyolt Izod ütõszilárdságot. Például az olyan készítmények elõállítása, amelyek olvadékfolyási sebessége az extrudálással elõállított mûanyag és fröccsöntéssel elõállított mûanyag olvadékfolyási sebessége közötti, olyan készítményeket eredményez, amelyek hatékony belsõ mûanyagok lehetnek együttes fröccsöntési eljárásokban. A belsõ mûanyag külsõ mûanyagéhoz viszonyított kissé nagyobb viszkozitása egységesebb külsõ réteghez kell hogy vezessen, ami azt eredményezi, hogy a belsõ mûanyag nagyobb mennyiségben alkalmazható és összetettebb alkatrészeknél, mint az olyan anyag esetében, amelynek olvadékfolyási sebessége nagyobb, mint a külsõ mûanyagé. A készítmények jó környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállási tulajdonságokat mutatnak. Bizonyos minõségû polimerek együttes blendelése olyan mûanyagot eredményez, amelynek ütõszilárdsága nagyobb, mint az egyes egyedi minõségû polimereké. Az adott tulajdonságok a hulladék mûanyag megválasztására alapozva, vagy más adalék anyagokkal választhatók meg az újrahasznosított mûanyaghoz.
1
HU 006 674 T2
A találmány egy vagy több megvalósítási módjának részleteit az alábbi ábrák és leírás segítségével ismertetjük. A találmány egyéb jellemvonásai, céljai és elõnyei nyilvánvalóak a leírásból és ábrákból, valamint az igénypontokból. Az 1. ábrán a találmány egyik aspektusa szerinti kevert ABS-anyag FTIR transzmissziós spektruma látható. A 2. ábrán kevert és vékony ABS-anyagok FTIR abszorbanciaspektruma látható. A 3. ábrán kevert és vékony ABS-anyagok dinamikus nyírásimodulusz-görbéje látható 200 °C¹os hõmérsékleten. A 4. ábrán egy kevert ABS-anyag AFM képe látható. Az 5. ábrán USA-ból származó hûtõszekrényminták dinamikus nagyfelbontású TGA görbéi láthatóak. A 6. ábrán egy USA-ból származó hûtõszekrényminták dinamikus nagyfelbontású TGA és DTGA görbéi láthatóak, amelyeken a SAN lebomlási hõmérsékletet, gumitartalmat és pigmenttartalmat is bemutatjuk. A 7. ábrán egyesült államokbeli és japán forrásokból származó ABS-anyagok veszteségimodulusz- (E’’) és tand-görbéit mutatjuk be. A 8. ábrán a húzófeszültség (TS) megõrzésére vonatkozó adatokat ábrázoljuk olívaolajnak 72 órán keresztül kitett ABS-mintákra vonatkozóan. A 9. ábrán japán fehérárukból származó ABSanyag HPLC kromatogramját mutatjuk be. A 10. ábrán az olvadékfolyási sebesség (220/10,0) alakulása látható az ABS-anyagok összetételének függvényében. A 11. ábrán egy újonnan elõállított ABS és egy irodai készülékbõl származó ABS mûanyag XRF spektrumai láthatóak. A 12. ábrán bemutatott sematikus diagramon a különbözõ olvadékfolyási sebességeket mutató ABS-anyagok elegyítési sémáját mutatjuk be egy konzisztens olvadékfolyási sebességû újrahasznosított ABS-anyag biztosítására. A 13. ábrán japán és egyesült államokbeli forrásokból származó HIPS-anyagok veszteségimodulusz- (E’’) és tand-görbéit mutatjuk be. A 14. ábrán japán fehérárukból származó HIPSanyagból extrahált oldat HPLC kromatogramja látható. A 15. ábrán újrahasznosított HIPS-anyag különbözõ tételeinek olvadékfolyási sebesség konzisztenciáját mutatjuk be. A 16. ábrán egy PP¹minta kristályosodási hõmérsékleteit és entalpiáit mutató hûtési termogram látható.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 9
2
A 17. ábrán egy PP¹minta olvadási hõmérsékleteit és entalpiáit mutató második fûtési termogram látható. A 18. ábrán japán forrásból származó PP¹minta HPLC kromatogramja látható. A 19. ábrán japán fehérárukból származó újrahasznosított PP¹anyag különbözõ adagjainak olvadékfolyási sebességi és hornyolt Izod ütõszilárdsági konzisztenciája látható. A találmány egy vagy több megvalósítási módjának részleteit az alábbi ábrákon és leírásban mutatjuk be. A találmány egyéb jellemvonásai, céljai és elõnyei nyilvánvalóak a leírásból és az ábrákból, valamint az igénypontokból. A találmány egyedi mérhetõ tulajdonságokat mutató újrahasznosított termoplasztikus anyagokat biztosít. A találmány szerinti újrahasznosított termoplasztikus anyagok különbözõ minõségû elsõdleges polimertípus keverékébõl állíthatók elõ. Továbbá az anyagok visszamaradt adalék anyagokat tartalmazhatnak. Alternatív módon vagy továbbá az anyagok több kompatibilis vagy inkompatibilis, egymástól eltérõ polimereket tartalmazhatnak. Továbbá az anyagok ezen komponensek bármely együtteseit tartalmazhatják. A jelen leírásban használt módon az elsõdleges polimertípus egy olyan polimer, amely a mûanyagot jellemzi. Például egy ABS-anyag elsõdleges polimerként ABS-anyagot tartalmaz. A polimer típusa azt mutatja, hogy a polimerek a molekuláris összetevõikkel kapcsolatosak. Például az ABS-polimerek a sztirol és akrilnitril kopolimerjei, míg a HIPS-polimerek polisztirolt tartalmaznak. Az elsõdleges polimertípusok mindegyike különbözõ minõségben állhat rendelkezésre. A minõségek különbözõ molekulatömegekkel, különbözõ molekuláris összetétellel vagy különbözõ polimerszerkezettel vagy morfológiával jellemezhetõek. Az elsõdleges polimertípus különbözõ molekulatömegei az anyag más összetevõi mellett megadják az anyag jellemzõ tulajdonságait. Általában az extrudált minõségû ABS mûanyag elsõdleges polimerjének átlagos molekulatömege nagyobb, mint a fröccsöntéses minõségû ABS mûanyag elsõdleges polimerjének átlagos molekulatömege, annak ellenére, hogy az egyes ABS mûanyagok elsõdleges polimerje ABS-polimer típusú. Más tényezõk mellett a molekulatömeg az anyag olvadékfolyási sebességét és viszkozitását befolyásolja. Az anyagokba egy vagy több adalék anyag vihetõ be az újrahasznosított mûanyag tulajdonságainak vagy sajátosságainak javítására. A találmány szerinti anyagokban alkalmazott adalék anyagok, korlátozó jelleg nélkül, antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizátorok, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdságot módosító anyagok, kompatibilizáló anyagok, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk, pigmentek, szerves színezõanyagok, szénkorom, titán-dioxid és kenõanyagok lehetnek. Az adalék anyagok egyes osztályai különbözõ adaléktípusokat foglalhatnak magukban.
1
HU 006 674 T2
Például az antioxidánsok rendszerint mind primer antioxidánsokat, amelyek rendszerint gátolt fenolok, mind másodlagos antioxidánsokat, amelyek rendszerint foszfátok, magukban foglalhatnak. Mivel az elsõdleges és másodlagos antioxidánsoknak egyaránt több típusa lehet, amelyek a különbözõ alkalmazásoknál hasznosak, az antioxidánsok széleskörûen változhatnak bármely adott újrahasznosított mûanyagban. Visszamaradt antioxidánsok lehetnek például az alkilfenolok, hidroxi-fenil-propionátok, hidroxi-benzil-vegyületek, alkilidén-biszfenolok, másodlagos aromás aminok, tiobiszfenolok, amino-fenolok, tioéterek, foszfátok, foszfonitek és mások [F. Gugumus, „1. fejezet: Antioxidants” Plastics Additives Handbook, 4. kiadás, Hanser publishers (1996)]. Az egyes antioxidáns családokban különbözõ kémiai típusok vannak. Az UV¹ (vagy fény) stabilizálók UV¹abszorbereket, gátolt amin fénystabilizálókat, bizonyos nikkeltartalmú vegyületeket és másokat tartalmazhatnak [lásd például: F. Gugumus, „3. fejezet: Light Stabilizers” Plastics Additives Handbook, 4. kiadás, Hanser publishers (1996)]. Az egyes családokon belül szintén különbözõ kémiai típusok vannak. A égésgátlók brómozott égésgátlók, klórozott égésgátlók, antimon-trioxid, foszfortartalmú égésgátlók, alumínium-hidroxid, bórtartalmú vegyületek és mások lehetnek [lásd például: H. J. Troitzsch, „12. fejezet: Flame REtardants” Plastics Additives Handbook, 4. kiadás, Hanser publishers (1996)]. A brómozott égésgátlóknak, klórozott égésgátlóknak és a foszfortartalmú égésgátlóknak különbözõ kémiai típusai vannak. A brómtartalmú és antimontartalmú égésgátlókat általánosan alkalmazzák, és gyakran adott arányokban és adott koncentrációkban jelennek meg az olyan mûanyag termékekben, ahol égésgátló jellemzõ kívánatos. Például a tipikus termékekben a bróm antimonhoz viszonyított aránya a körülbelül 1:1–körülbelül 10:1 tartományba eshet, és a bróm és antimon együttesen körülbelül 1 ppm–körülbelül 5 tömeg% koncentrációban lehet jelen. A égésgátló vegyületeket bizonyos típus mûanyagokban olyan mennyiségekben alkalmazzák, amely elegendõ a mûanyag égésgátló tulajdonságainak biztosítására (amely a mûanyagot kielégítõvé teszi az UL V-0, V¹1 vagy V¹2 fokozat eléréséhez). A hulladék mûanyagok égésgátlót tartalmazó és azt nem tartalmazó mûanyagokat is tartalmazhatnak. Ennek eredményeképpen nyomnyi mennyiségû Sb és Br rendszerint jelen van és detektálható az ilyen hulladékforrásokból származó újrahasznosított anyagokban. Nyomnyi mennyiségû antimon és/vagy bróm jelenléte ezért jelzõanyagként használható annak kimutatására, hogy az adott anyag ilyen fogyasztó utáni forrásból kinyert mûanyagból származik. Amíg az antimon és/vagy bróm koncentrációja nem biztos, hogy elegendõ ahhoz, hogy az újrahasznosított mûanyagnak égésgátló tulajdonságot kölcsönözzön, elegendõen nagy lehet ahhoz, hogy az újrahasznosított mûanyag bizonyos lánggal szembeni ellenállást mutasson, amely elegendõ az UL HB fokozat eléréséhez, amit egyébként nehéz elérni,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 10
2
amennyiben a mûanyagot adott vastagságra öntjük. Más égésgátlók jelenléte szintén arra szolgálhat, hogy a fogyasztó utáni forrásból származó anyagot azonosítsuk. Például az antimon-trioxid és foszforalapú égésgátlók égésgátló hatásukban egymással ellentétesen mûködhetnek, ami valószínûtlenné teszi, hogy azokat szándékosan együtt alkalmazták volna egy újonnan elõállított mûanyagban. Ennek eredményeképpen mindkét vegyülettípus megjelenése egy mûanyagban annak jelzésére szolgál, hogy az anyag egy újrahasznosítási eljárás terméke. Az ütõszilárdságot módosító vagy kompatibilizáló anyagok az anyag szilárdságának növelésére adagolhatóak. Ilyen ütõszilárdságot módosítók és kompatibilizálók például a sztirol és dién gumi kopolimerjei, valamint a sztirol és maleinsavanhidrid kopolimerjei. Az újrahasznosított mûanyag töltõanyagokkal és erõsítõanyagokkal kompaundálható (a továbbiakban elegyíthetõ), amelyek az anyag mechanikai és hõtorzulási tulajdonságait fokozzák. Általában bármilyen erõsítõ töltõanyag alkalmazható, mint például üvegrost, azbeszt, csillám, wollasztonit, talkum, kalcium-karbonát, hamu, agyag, finom tûkristályok, fémforgácsok, kerámiák és szénszálak. Amennyiben alkalmazzuk, a töltõanyag rendszerint körülbelül 5–körülbelül 100 tömegrész mennyiségben van jelen 100 tömegrész polimerre számítva. Az újrahasznosított mûanyagok bizonyos adalék anyagokat tartalmazhatnak a hulladék mûanyag színétõl függõen, amelybõl az anyag származik, és/vagy a körülményektõl függõen (például hõ, fény, kémiai anyagok), amelyeknek a hulladék mûanyag ki lett téve. Gyakran kis koncentrációjú antioxidánsok és optikai fényesítõanyagok mellett titán-dioxid lehet jelen a mûanyagban. A titán-dioxidot a mûanyag fehérítésére alkalmazzák, az optikai fényesítõt a sárgulás elfedésére alkalmazzák, míg az antioxidánsokat a lebomlás megelõzésére a feldolgozás és az alkatrész élettartama során. Az újrahasznosított mûanyagok keverékei TiO2pigmenteket tartalmazó fehér mûanyagokat és szénkormot tartalmazó fekete mûanyagokat tartalmazhatnak. A fehér és fekete anyagok mellett a hulladék mûanyagáramok különbözõ más színû anyagokat tartalmazhatnak, mint például kék, zöld, sárga és vörös mûanyagokat, amelyek különbözõ pigmenteket és festékeket tartalmaznak, amely a színüket adja. A pigmentek és festékek jelenléte szemrevételezéssel detektálható, mint színes forgácsok a forgácskeverékekben, valamint különbözõ analitikai módszerekkel (például spektrofotometriával) a pelletekben vagy alkatrészekben, amelyeket a pelletekbõl öntünk. A színezõanyagok széles körének jelenléte egyedi jellemzõje lehet azoknak a mûanyag termékeknek, amelyeket fogyasztó utáni források széles körû keverésével állítottunk elõ. Ezen színezõanyagok összetételi tartománya a mûanyag termékben viszonylag független a mûanyag típusától. A TiO2-pigmenteket rendszerint a körülbelül 0,5–körülbelül 5 tömeg%¹os tartományban találjuk. A szénkorom rendszerint a körülbelül 0,1–körülbelül 3 tömeg%¹os tartományban található. Más színes pig-
1
HU 006 674 T2
mentek és festékek rendszerint a körülbelül 1 ppm–körülbelül 0,1 tömeg% tartományba esõen található a termékben. A kenõanyagok fémes szappanokat, zsírsavakat és ¹észtereket, szénhidrogénviaszokat, amidviaszokat és észterviaszokat tartalmazhatnak [lásd például: T. Riedel, „6. fejezet: Lubricants and Related Additives” Plastics Additives Handbook, 4. kiadás, Hanser publishers (1996)]. Ezen családokon belül többféle kémiai típus lehetséges. Az újrahasznosított mûanyagok keverékei számos különbözõ elemet is tartalmazhatnak, beleértve, korlátozó jelleg nélkül, a Cd¹ot, Pb¹ot, Hg¹t, Cr¹ot és Ni¹t, körülbelül 0,1 ppm és 100 ppm közötti koncentrációban. Ezen elemek közül kettõnek vagy többnek a jelenléte egyedi jellemzõje lehet az olyan mûanyag termékeknek, amelyeket nagymértékben kevert fogyasztó utáni forrásokból állítottak elõ. Az egyik megvalósítási mód szerint a találmány szerinti újrahasznosított mûanyagok további antioxidánsokkal és stabilizálóanyagokkal elegyíthetõek, mint például gátolt fenolokkal és foszfit stabilizálóanyagokkal. Amint azt a fentiekben említettük, adott adalék anyagok vagy adalék anyagok együttesének jelenléte az anyagban annak jelzésére szolgálhat, hogy az anyag hulladék mûanyag forrásokból származik. Mivel a találmány szerinti készítmények általánosan különbözõ hulladék mûanyag forrásokból elõállítottak, valószínû, hogy széles spektrumot átölelõ adalék anyagokat tartalmaznak, amelyek nem valószínû, hogy elõfordulnak az újonnan elõállított mûanyagokban. Ezért a találmány szerinti készítmények adott megvalósítási módjai 5 vagy több, 10 vagy több, 15 vagy több, 20 vagy több, vagy 30 vagy több különbözõ visszamaradt adalék anyagot tartalmaznak (ugyanazon vagy különbözõ osztályokból). Az adott megvalósítási módokban a találmány szerinti készítményekben jelen levõ adalék anyagok két vagy több olyan vegyületet tartalmaznak, amelyektõl elvárható, hogy olyan módon lépnek kölcsönhatásba, ami nem kívánt eredményekhez vezethet. Például amint a fentiekben tárgyaltuk, az antimon-trioxid és a foszfortartalmú égésgátlók a égésgátló aktivitásukat tekintve várható módon egymással ellentétesen mûködnek. Hasonló módon, bizonyos típusú TiO2 és gátolt amin fénystabilizáló anyagok vagy fenolos antioxidánsok együttese sárguláshoz vezet. Halogénezett (például Br és Cl) égésgátlók csökkenõ hatékonyságot mutathatnak kalcium-karbonát töltõanyag jelenlétében. Más adalék anyagok, amelyeket valószínûtlen, hogy szándékosan együtt használnának egy mûanyagban, a gátolt amin fénystabilizálók és tioészterek, gátolt amin fénystabilizálók és savas szénkorom, gátolt amin fénystabilizálók és bizonyos fenolos antioxidánsok, Irganox 1010 és hidrotalcit-alapú savkötõk (DHT 4A), amelyek a PP szürke elszínezõdéséhez vezetnek, cink-sztearát és erukamid, amelyek mindegyike kenõanyag, és TiO2 és szénkorom keverékei, különösen színezõ pigmentek vagy festékek jelenlétében, ahogy a fentiekben tárgyaltuk. Hasonló módon a találmány szerinti készítmé-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 11
2
nyek olyan adalék anyagokat tartalmazhatnak, amelyek inkompatibilisek az anyag egy vagy több polimerjével (például az elsõdleges polimerrel), amelyeket szintén nem valószínû, hogy alkalmaznának a megfelelõ eredeti anyagokban. Amint a fentiekben említettük, az újrahasznosított mûanyagok további polimereket, mint például gumit tartalmazhatnak. A különbözõ gumimorfológia hatással lehet az anyagok környezeti behatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállásra, valamint más tulajdonságokra is. Más további polimerek lehetnek az elsõdleges mûanyagtípustól eltérõ polimerek és az elsõdleges polimertípushoz hasonló eredeti polimerek. Az eltérõ polimerek nem illeszkednek bele az elsõdleges polimer megadott összetételi tartományába. Az eltérõ polimerek között vannak olyan polimerek, amelyek kompatibilisek az elsõdleges polimertípussal, azaz a kompatibilis polimerek az elsõdleges polimerrel bármely arányban elegyíthetõek a jó fizikai tulajdonságok eléréséhez. Továbbá a kompatibilis polimerek elegyedõek az elsõdleges polimerrel, vagy elkülönült fázisban lehetnek, miközben még jó tulajdonságokkal rendelkezõ termékeket eredményeznek. Ezzel ellentétben az inkompatibilis polimerek rendszerint rontják a polimer tulajdonságait a polimer fázisok közötti gyenge adhézió miatt. A mûanyag minõségét úgy definiáljuk, mint a megcélzott fizikai jellemzõkkel vagy tulajdonságokkal rendelkezõ mûanyag készítményét. Egy adott minõségû mûanyag fizikai jellemzõit vagy tulajdonságait a polimerek kémiai összetételével, a polimerek átlagos molekulatömegével és molekulatömeg eloszlásával az adott minõségû mûanyagban, a gumi morfológiájával az ütõszilárdságában módosított minõségeknél, és az adott minõségû mûanyagokhoz adott adalékok együttessel szabályozzuk. Az adott mûanyagtípus különbözõ minõségei általában kompatibilisek. Általában a különbözõ minõségek olvadékát keverjük össze egy új, megváltoztatott tulajdonságprofilt mutató anyag elõállítására. Másrészt a különbözõ mûanyagtípusok olvadék keveréssel általában nem elegyíthetõek ilyen könnyen, hacsak nem ezek a típusok kompatibilisek. Különbözõ mûanyagtípusok blendelését, mint például a HIPS és ABS blendelését gyakran elkerülik, kivéve a speciális eseteket. Mivel az újrahasznosított mûanyagok olyan hulladék mûanyagokat tartalmaznak, amelyek hosszabb idõn át lettek környezeti hatásoknak kitéve, mint az újonnan elõállított mûanyagok, az újrahasznosított mûanyagok olyan vegyületek lebomlásából származó vegyületeket tartalmazhatnak a környezeti lebomlás (például oxidáció) eredményeképpen, amelyek eredetileg voltak jelen a hulladék mûanyagokban. Ez az oxidáció gyakran a polimerek kötéseinek megfigyelésével detektálható. Az adalék anyagok a mûanyagban szintén mutathatják azokat a hatásokat, amelyek a környezeti hatásoknak kitéve jelentkeznek. Például az antioxidánsok különbözõ, gyakran inaktív vegyületekké alakulhatnak át a gyökök kioltását követõen.
1
HU 006 674 T2
A fentiekben tárgyalt polimerek és adalék anyagok gyakran megtalálhatók a hulladék mûanyagok blendjeiben. Általában a készítmények olyan tulajdonságúak, amelyek hatékonnyá teszik azokat különbözõ hõformázási eljárásokban.
5
2
Azokat az elsõdleges mûanyagtípusokat, amelyek nagyobb (M) és kisebb (m) mennyiségben jelen vannak néhány tipikus betáplálási forrásban, az 1. táblázatban mutatjuk be. A betáplálási forrásokat földrajzi és terméktípus szerint adjuk meg.
1. táblázat Választott mûanyagok elõfordulása különbözõ betáplálási áramokban (M=nagyobb, m=kisebb) Forrás
ABS
HIPS
PP
PC/ABS
PC
PPO
PS
SAN
USA-beli fehéráru
M
M
M
m
m
m
M
M
Európai fehéráru
m
M
M
m
m
m
M
M
Japán fehéráru
M
M
M
m
m
m
M
M
USA-beli gépjármû
M
m
M
M
M
M
m
m
USA-beli irodai készülék
M
M
m
M
M
M
m
m
USA-beli háztartási elektronika
M
M
m
M
M
M
m
m
A mûanyagok egyik elsõdleges forrásai a hûtõszekrény-alkatrészek. A két domináns mûanyag a hûtõszekrényekben az ABS és a HIPS. Bizonyos hûtõszekrény-alkatrészeket két vagy több réteggé extrudálnak, amelyek ugyanazon vagy egymástól eltérõ polimertípusokat tartalmazhatnak. Például a külsõ réteg gyakran olyan mûanyagokat tartalmazhat, amelyeket a környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállásuk miatt választanak. A középsõ réteg, amelyeknél a megjelenési és mechanikai tulajdonságok iránti követelmény kisebb, gyakran újraõrölt anyagokat tartalmaz, amelyeket korábban a külsõ rétegekben használtak. Más mûanyagok, mint például a SAN, általános célú PS, PC, PP, PE, PA és PVC, rendszerint kisebb mennyiségekben vannak jelen a hûtõszekrényekben. A mosógépekben található elsõdleges mûanyag a PP. A gépjármûforrásokból származó mûanyagok, korlátozó jelleg nélkül, az ABS, HIPS, módosított PPO, PC, PC/ABS, PA, PVC, poli(metil-metakrilát) (PMMA), a PC és poli(butilén-tereftalát) blendje (PC/PBT) és különbözõ poliolefinek. Az irodai készülékekbõl származó mûanyagok, korlátozó jelleg nélkül, az ABS, HIPS, módosított PPO, PC, PC/ABS, PVC, poliacetálok. Ezen mûanyagok közül számos égésgátolt tulajdonságú lehet bizonyos alkatrészeknél az éghetõségi biztonsági fokozatok eléréséhez. A háztartási elektronikai berendezésekbõl származó mûanyagok, korlátozó jelleg nélkül, a HIPS, módosított PPO, ABS, PC/ABS és PC. Ezen mûanyagok közül számos égésgátolt tulajdonságú lehet bizonyos alkatrészeknél az éghetõségi biztonsági fokozatok eléréséhez. A hulladék mûanyagok a világ több részébõl származó fogyasztó utáni és ipari felhasználás utáni forrásokból származhatnak. Mivel polimerek különbözõ típusát (és különbözõ minõségû ugyanolyan polimertípusokat) alkalmaznak a világ különbözõ részeiben, az
25
30
35
40
45
50
55
60 12
újrahasznosítási eljárás alakítására nyílik lehetõség oly módon, hogy közben egy adott típusú polimerre koncentráljunk a hulladék terület szerinti szétválogatásával. Például az újrahasznosítási mûvelet úgy alapozható meg, hogy csak az Egyesült Államokból, csak Európából vagy csak Ázsiából származó hulladékra koncentrálunk, vagy a földrajzi különbségeket akkor vesszük figyelembe, amikor a hulladékot elegyítjük a termoplasztikus gyanta összetételének megváltoztatására. Az idõt szintén figyelembe vehetjük a találmány szerinti újrahasznosított mûanyagok összetételének szabályozásában, a hulladék anyagok kora szerinti kiválasztása és elválasztása során. A termékekben használt mûanyagtípusok és minõségek az idõvel változhatnak olyan tényezõk, mint a gazdaságosság, a polimertulajdonságokban történõ javulás és a környezeti elõírások miatt. Például a legtöbb hûtõszekrény körülbelül tíztõl–körülbelül huszonöt évig tart, így a hûtõszekrény alkatrészek újrafelhasználásakor olyan alkatrészekkel találkozunk, amelyeket körülbelül tíz–huszonöt évvel ezelõtt állítottak elõ. A hûtõszekrényekben alkalmazott mûanyagok típusai és minõségei jelentõs mértékben változtak az elmúlt huszonöt évben, abból a célból, hogy a megfelelõ környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállást biztosítsák a különbözõ fúvatószerek jelenlétében, amelyeket a poliuretánhab hõszigetelésben használnak. Különbözõ idõkbõl származó mûanyagtípusok és minõségek ezen változatossága egy másik tényezõ lehet ahhoz, hogy egységes tulajdonságokat kapjunk az újrahasznosított mûanyagot tekintve – az újrahasznosított termékek összegyûjtése rendszerint több mint egyéves vagy kétéves periódust fed le. A hulladék mûanyagokból származó mûanyag sûrûség szerint válogatható szét. A fehéráruknál a töltõanyag nélküli PP sûrûsége 1,00 g/cm3 alatti, míg az ABS, HIPS, töltõanyagot tartalmazó PP, SAN, PS, PC, PVC, nejlon és más mûanyagok sûrûsége 1,00 g/cm3 fölötti. Így a sûrû anyag elválasztása körülbelül
1
HU 006 674 T2
1,12 g/cm3-nél elválasztja azokat az anyagokat, amelyeknek sûrûsége 1,00 és 1,12 g/cm3 közötti, amely fõleg ABS, HIPS, töltõanyagot tartalmazó PP¹, SAN- és PS¹anyagokat tartalmaz kisebb mennyiségû más mûanyagok mellett. A még sûrûbb anyag elválasztása körülbelül 1,24 g/cm3 sûrûségnél elválasztja azon anyagok frakcióját, amelyek sûrûsége 1,12 és 1,24 g/cm3 közötti, amely a PC¹, PC/ABS, nejlon¹, valamint az ABS¹, HIPS¹, PC¹ és PC/ABS anyagok égésgátolt minõségeit tartalmazza kisebb mennyiségû más mûanyagok mellett. A fehéráruknál az 1,00 g/cm3 sûrûség alatti frakció fõleg töltõanyag nélküli PP¹ és PE¹anyagot tartalmaz, valamint kisebb mennyiségben nagyobb sûrûségû mûanyagokat (a nem tökéletes elválasztás vagy a holtterek miatt a nagyobb sûrûségû mûanyagban). Ez a frakció tovább válogatható szín szerinti, vastagság szerinti és a szûk felület/tömeg eloszlástól függõ módszerek szerinti szétválogatással (elektrosztatikus szeparáció és/vagy sûrûségkülönbségen alapuló elválasztás). A kapott PP¹termék nagy tisztaságú lehet, azonban még kis mennyiségû más mûanyagokat szennyezõ anyagként tartalmazhat. Az 1,00 és 1,12 g/cm3 közötti sûrûségû anyagok tovább válogathatók például az alábbi dokumentumokban ismertetett módszerek alkalmazásával: 60/397 980 számú ideiglenes szabadalmi bejelentés (regisztrálva: 2002. július 22¹én), a 60/397 948 számú ideiglenes szabadalmi bejelentés (regisztrálva: 2002. július 22¹én), és az US 6 452 126 számú szabadalmi bejelentés, amely iratokat a jelen leírásban referenciaként adunk meg. A kapott ABS- és HIPS-termékek az elválasztások hatékonyságától függõ tisztaságúak lesznek. A legtöbb esetben a tisztaság kisebb, mint 100%, más jelentõs és kevésbé jelentõs mûanyagok kisebb mennyiségei mellett. A körülbelül 1,12 és körülbelül 1,24 g/cm3 közötti anyag tovább válogatható. A kapott égésgátolt ABS és égésgátolt HIPS, valamint a PC¹tartalmú termékek tisztasága és összetétele az elválasztás hatékonyságától függ. Legtöbb esetben a tisztaság kisebb, mint 100%, más fontos és kevésbé fontos mûanyagok kisebb mennyiségei mellett. A mûanyagok kinyerésére használt elválasztási módszerek rendszerint kis szemcséket eredményeznek – 1 és 8 mm közötti méretû forgácsokat. Kisebb vagy kissé nagyobb forgácsok kinyerése lehetséges, habár a lényegesen nagyobb forgácsok korlátozhatják az anyag feldolgozhatóságát. A fogyasztó utáni tartós cikkekbõl származó hulladék mûanyagok igen konzisztens tulajdonságúak a betáplálási anyag nagymértékû keveredése, a tipikus mûanyag-újrahasznosítási üzemek nagy léptéke, valamint a termék elõállítási módszere következtében. Ezek a tényezõk szintén hozzájárulnak annak az elsõdleges mûanyagnak a minõségi tartományához, amely az újrahasznosított mûanyagok kapott keverékében jelen van. Továbbá az egyes hulladék mûanyagokban talált adalék anyagok a kapott újrahasznosított mûanyagban elegyítõdnek és homogenizálódnak. Amikorra a hulla-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 13
2
dék mûanyagokat már szétválasztottuk és forgácsok formájában vannak, a tulajdonságok a forgácsokat tekintve egymástól különbözhetnek. Azonban amikor a kapott újrahasznosított mûanyag tulajdonságait a forgácsok szélesebb körû mintavételezésével kapjuk, a tulajdonságok rendszerint mintáról mintára megfelelõen homogének lesznek. A kapott újrahasznosított mûanyag az ismert extrudálási technikákkal apró pelletekké extrudálhatók. A pelletizálás kiküszöböli az egyes forgácsok tulajdonságainak heterogenitását. A mûanyag komponenseinek keveréke megváltoztatható olyan tulajdonságok eléréséhez, amelyek ahhoz szükségesek, hogy az újrahasznosított anyagokat különbözõ hõformázási eljárásokban alkalmazzuk. Az egyik olyan tulajdonság, amely az újonnan elõállított vagy újrahasznosított mûanyag alkalmazását befolyásolja, az olvadékfolyási sebesség. Amint a fentiekben ismertettük, az olvadékfolyási sebesség az extrudálással elõállított mûanyagra kisebb, mint a fröccsöntéssel elõállított mûanyagé. Az extrudálással és fröccsöntéssel elõállított mûanyagok elegyedése miatt a hulladék mûanyagban a kapott újrahasznosított mûanyag olvadékfolyási sebessége általában az extrudálással és fröccsöntéssel elõállított mûanyagoké közötti. A közbensõ olvadékfolyási sebesség az együttes fröccsöntésnél elõny lehet. Az olvadékfolyási sebességtõl eltérõ más tulajdonságok hasonló módon szabályozhatók, lásd az alábbi példákban. A tulajdonságok megváltoztatásának egyik módja a betáplálási forrás megválasztása az újrahasznosított mûanyag összetételére alapozva az adott betáplálási forrásban. A kapott újrahasznosított mûanyag összetételének megváltoztatására szolgáló másik módszer az újrahasznosított mûanyag elegyítése megválasztott komponensekkel. Elõre meghatározott tulajdonságokkal rendelkezõ újrahasznosított mûanyag az alábbi lépések közül néhányat vagy az összeset tartalmazó eljárásban állítható elõ a hulladék mûanyagból. A hulladék mûanyag egy hulladékforrásból származik, mint például elhasznált mûanyag termékekbõl vagy ipari forrásból visszamaradt hulladék mûanyagokból. A mûanyag alkatrészeket és darabokat rendszerint elválasztjuk a fémkomponensektõl, majd kis darabokra aprítjuk. Amennyiben nincs fém a termékekben, a mûanyag egyszerûen felaprítható. Ezután a forgácsok apró darabjait elválasztjuk az alábbi irodalmi helyen ismertetett eljárások segítségével: US szabadalmi bejelentés, cím: „Multistep Separation of Plastics”; Lawrence E. Allen, III. Brian L. Riise, Paul C. Alen, és Ron C. Rau, regisztrálva 2003. április 14¹én, amelyet leírásunkban referenciaként adunk meg. Az elválasztás mûanyagtípus szerint történhet, például ugyanazon elsõdleges polimer forgácsai szerint, vagy elõre meghatározott tulajdonságok szerint, amelyek az elválasztott forgácsokban megtalálhatóak – például ugyanazon elsõdleges polimer forgácsainak szétválasztásával, illetve más polimerben gazdag forgácsok elválasztásával. Az elválasztás mértéke a bevitt hulladék mûanyag tisztaságától, az újrahasznosított mûanyag kívánt tulajdonságaitól, vagy az adott elválasztási mûvelettõl függ, amelyet alkalmazunk. Az elvá-
1
HU 006 674 T2
lasztási eljárást követõen az újrahasznosított mûanyag adalék anyagokkal vagy polimerekkel elegyíthetõ a kívánt tulajdonságok eléréséhez. Az elõre meghatározott tulajdonságú újrahasznosított mûanyagok elõállításának másik módja a hulladék mûanyag szétválogatása, mielõtt a mûanyagot forgácsokká dolgoznánk fel. Amint a fentiekben ismertettük, az adott típusú mûanyag termékek vagy egy adott forrásból származó mûanyag termékek általában egyetlen elsõdleges polimertípusból lettek elõállítva. Így a hulladék mûanyagok földrajzi forrás vagy típus szerinti szétválasztása és alkalmazása viszonylag tiszta újrahasznosított mûanyagot eredményez. Több mint egy újrahasznosított mûanyag elegyíthetõ a kívánt tulajdonságokkal rendelkezõ újrahasznosított mûanyag elõállítására. Az egyik megvalósítási mód szerint az újrahasznosított mûanyag egy újonnan elõállított vagy újrahasznosított polimerrel elegyíthetõ. Széles tartományba esõ mennyiségek lehetségesek, körülbelül 1–körülbelül 99 tömeg% újrahasznosított mûanyagtól körülbelül 99¹ körülbelül 1 tömeg% újonnan elõállított polimerig terjedõen. Az újrahasznosított mûanyagokból készült alkatrészek és termékek elõállításához különbözõ eljárások alkalmazhatóak, beleértve a lemez- vagy profilextrudálásos öntést, az együttes extrudálásos öntést, a fröccsöntést, együttes fröccsöntést, más ismert feldolgozási módszerek mellett, mint amilyen például a fúvás és szerkezetihab-öntés.
5
10
15
20
25
30 ABS-anyagok A találmány egyik megvalósítási módja szerint olyan újrahasznosított mûanyagokat biztosít, amelyek elsõdlegesen újrahasznosított ABS-anyagot tartalmaznak. Az ABS az egyik olyan fõ termék, amely fehéráruk vagy egyéb tartós cikkek áramainak újrahasznosításából származik. A tartós cikkek újrahasznosításából kapott ABS-anyagok olyan összetételûek, ami a betáplálási mûanyagok blendjére jellemzõek. Ezek a készítmények egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek és hatékonyan alkalmazhatók különbözõ hõformázási eljárásokban hozzáadott értéket tartalmazó cikkek elõállítására.
35
40
2
Az ABS-anyagok rendszerint körülbelül 20–körülbelül 99,9 tömegrész mennyiségben ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimert tartalmaznak. Az ABS-anyagok rendszerint 0–79 tömegrész SAN anyagot is tartalmaznak. Az ABS-anyagok körülbelül 0,1–körülbelül 25 tömegrész, a fentiekben ismertetett más adalék anyagokat is tartalmazhatnak. Az ABS-anyagok rendszerint körülbelül 0–körülbelül 24 tömegrész legalább egy további polimert tartalmaznak. Az adott megvalósítási módokban az anyagok körülbelül 80–99 tömegrész ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimert tartalmaznak, míg a SAN és az adalék anyagok 0–19 tömegrész, illetve körülbelül 1–körülbelül 7 tömegrész mennyiségben vannak jelen. Az adott megvalósítási módoknál további polimerek 0–7 tömegrész mennyiségben vannak jelen az ABSanyagokban. A további polimerek: PS, HIPS, poliolefin, poliuretán, nejlon, poli(fenilén-éter), PC, poli(etilén-tereftalát) vagy poli(butilén-tereftalát) közül lehetnek megválasztottak. Az egyik megvalósítási mód szerint az újrahasznosított mûanyag körülbelül 75–98 tömegrész ABS-anyagot tartalmaz, körülbelül 1–10 tömegrész egy vagy több adalék anyagot, körülbelül 0–körülbelül 24 tömegrész legalább egy további polimert, valamint a gumitartalma körülbelül 10 tömeg% és 30 tömeg% közötti. A 2. táblázatban azok a viszonylag egységes tulajdonságok láthatók, amelyeket az ABS-anyagok mutatnak. A széles tartományba esõ sûrûségek az ABSkomponens forgácsok széles tartományba esõ sûrûségeinek eredménye. A sûrûségkülönbségek elsõdlegesen a különbözõ pigmenttartalom miatt mutatkoznak, habár a gumitartalomban és az akrilnitril-tartalomban mutatkozó kis változások szintén befolyásolhatják a sûrûséget. Amint a fentiekben tárgyaltuk, az ABSanyagok SAN-anyagot tartalmazhatnak további polimer komponensként szabályozott koncentrációban. Az ABS-anyagban a SAN mennyiségének változtatásával a reológiai tulajdonságok szabályozhatók, mint például az olvadékfolyási sebesség. A SAN koncentrációja fontos lehet, mivel a terméktulajdonságok a SAN mennyiségétõl függhetnek.
2. táblázat Tulajdonság
Módszer
Mértékegység
Tipikus tartomány
Elõnyös tartomány
Sûrûség
ASTM D792
g/cm3
1,04–1,12
1,06–1,10
Olvadékfolyási sebesség (230 °C, 3,8 kg)
ASTM D1238
g/10 min
0,5–15
2–5
Húzófeszültség a folyáshatárnál
ASTM D638
MPa
30–55
36–48
Hornyolt Izod ütõszilárdság
ASTM D256
J/m
30–300
85–200
Az ABS-anyagban a gumitartalom tipikusan körülbelül 5 tömeg% és körülbelül 30 tömeg% közötti, elõnyösen körülbelül 15 tömeg% és körülbelül 25 tömeg% közötti, amint az a 4. példából látható. Amennyiben azonban a keverék nagyobb mennyiségû SAN-anyagot tartalmaz, a gumitartalom akár körülbelül lehet olyan
55 alacsony is, mint 5 tömeg%. A különbözõ SAN-koncentrációjú ABS-termékek tulajdonságait a 3. példában és a 19. példában mutatjuk be. A SAN-komponens üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül 105 °C és körülbelül 110 °C közötti, míg a gumi üvegesedési 60 átmeneti hõmérséklete körülbelül –90 °C és körülbelül 14
1
HU 006 674 T2
–60 °C közötti. Továbbá azt találtuk, hogy az ABSanyag SAN-komponensének lebomlási hõmérséklete körülbelül 390 °C és 406 °C közötti. Az ABS-anyagok olvadékfolyási sebessége azon értékek között szabályozható és esik, amelyek tipikusak a különbözõ minõségû újonnan elõállított ABSanyagokra, amint az az 1., 3., 10. és 11. példában látható. A tulajdonságok nem várt egységességét a 20. példában mutatjuk be. Mivel a hulladék mûanyag, amelybõl az újrahasznosított ABS-anyagot állítjuk elõ, rendszerint számos alkalmazásból származó mûanyag alkatrészbõl származik, széles körben változó adalék anyagokat, mint például antioxidánsokat és UV¹stabilizáló anyagokat tartalmazó számos minõség lehet jelen, amint azt a 10. példában ismertetjük. Továbbá Br¹ és Sb¹tartalmú vegyületek rendszerint jelen vannak, amelyek kis mennyisége röntgen fluoreszcens spektroszkópia [az angol elnevezés „X¹Ray fluorescence spectroscopy” alapján rövidítve (XRF)] alkalmazásával detektálható, amint azt a 18. példában ismertetjük. Más érzékenyebb technikák alkalmazhatók, amennyiben csak nyomnyi koncentrációk vannak jelen. Az ABS-termékek ütõszilárdságot módosító anyagokkal és kompatibilizáló anyagokkal elegyíthetõek, mint például a magas gumitartalmú ABS-minõségekkel, sztirol- és diéngumi kopolimerjeivel, sztirol és maleinsavanhidrid kopolimerjeivel. A termék újonnan elõállított és újrahasznosított polimerekkel is elegyíthetõ. Ezek a polimerek ABS-anyagot tartalmazhatnak, amint azt a 8., 9. és 14. példában mutatjuk be; ütõszilárdságában módosított PS¹anyagot, amint azt a 7. példában láthatjuk; PC¹anyagot, amint azt a 16. példa mutatja; PC és ütõszilárdságában módosított SAN blendjeit, amint azt a 17. példából láthatjuk; sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjeit; poliszulfont; sztirol és akrilnitril kopolimereit; PVC¹t; és más polimere-
2
ket. A hozzáadott polimerek tartománya az ABS-termék kevesebb mint 1%¹ától a több mint 99%-áig terjedhet. 5
10
15
20
25
30
35
HIPS-anyagok Egy másik megvalósítási módja szerint a találmány újrahasznosított mûanyagokat biztosít, amelyek elsõdlegesen újrahasznosított HIPS-anyagot tartalmaznak. A HIPS a fõ termékek egyike, amely újrahasznosított fehérárukból vagy más tartós cikkek áramaiból származik. A kapott HIPS-anyagok rendszerint körülbelül 30–körülbelül 99,9 tömegrész ütõszilárdságában módosított sztirolpolimert tartalmaznak. A HIPS-anyagok rendszerint 0–körülbelül 60 tömegrész általános felhasználású polisztirolt és körülbelül 0,1–körülbelül 20 tömegrész adalék anyagokat is tartalmaznak, amint azt a fentiekben ismertettük. Továbbá a HIPS-anyagok rendszerint 0–körülbelül 50 tömegrész legalább egy további polimert tartalmaznak. Az adott megvalósítási módok szerint a HIPSanyagok körülbelül 70–99 tömegrész ütõszilárdságában módosított sztirolpolimert, 0–körülbelül 10 tömegrész általános célú polisztirolt és körülbelül 1–körülbelül 5 tömegrész más adalék anyagokat tartalmaznak. Az adott megvalósítási módok szerint a HIPS-anyagok 0–körülbelül 29 tömegrész legalább egy további polimert tartalmaznak. Az egy további polimert az akrilnitril-butadiénsztirol terpolimer, polisztirol, ütõszilárdságában módosított polisztirol vagy polietilén közül lehet megválasztani. Az egyik megvalósítási mód szerint a HIPS újrahasznosított mûanyag körülbelül 60–98 tömegrész HIPS-anyagot, körülbelül 1–körülbelül 10 tömegrész egy vagy több adalék anyagot, körülbelül 0–körülbelül 39 tömegrész legalább egy további polimert, és körülbelül 10–25 tömeg% gumit tartalmaz. Az üvegesedési átmeneti hõmérséklet körülbelül 96 °C és körülbelül 100 °C közötti, míg a PS lebomlási hõmérséklet körülbelül 400 °C és körülbelül 415 °C közötti.
3. táblázat Tulajdonság
Módszer
Mértékegység
Tipikus tartomány
Elõnyös tartomány
Sûrûség
ASTM D792
g/cm3
1,02–1,17
1,04–1,08
Olvadékfolyási sebesség (200 °C, 5,0 kg)
ASTM D1238
g/10 min
0,5–15
2–8
Húzófeszültség a folyáshatárnál
ASTM D638
MPa
15–30
20–27
Hornyolt Izod ütõszilárdság
ASTM D256
J/m
30–150
60–120
A HIPS-anyagok viszonylag egységes kívánatos tulajdonságokat mutatnak. Az alábbiak tipikus és elõnyös tulajdonságai a találmány szerinti HIPS-anyagoknak. A HIPS-anyagok gumitartalma rendszerint körülbelül 4 tömeg% és körülbelül 20 tömeg% közötti, amint az a 22. példából látható. Az adott megvalósítási módoknál a jelen lévõ gumi mennyisége a körülbelül 8 tömeg% és körülbelül 16 tömeg% tartományba esik. A polisztirol fázis üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül 96 °C és körülbelül 100 °C közötti, míg a gumi üvegesedési átmeneti hõmérséklete körülbelül –90 °C és körülbelül –60 °C közötti. Továbbá azt talál-
tuk, hogy a HIPS-termék PS¹komponensének lebomlá50 si hõmérséklete körülbelül 400 °C és 405 °C közötti. A gumitartalom, PS lebomlási hõmérsékletének és az üvegesedési átmeneti hõmérséklet mérésére szolgáló módszereket a 13. példában ismertetünk. Amint az a 21. példából látható, lehetséges olyan 55 újrahasznosított mûanyag kinyerése, amelynek olvadékfolyási sebessége azon mûanyagok közé esik, amelyeket az extrudálással elõállított minõségû HIPS és a fröccsöntéssel elõállított minõségû HIPS-anyagokban használnak. Különösen elõnyösen az olvadék60 folyási sebesség körülbelül 2–körülbelül 8 g/10 perc 15
1
HU 006 674 T2
tartományba esik. Ez azért elõnyös, mivel a fröccsöntéssel elõállított minõségekre jellemzõ értékekhez viszonyítva a valamivel alacsonyabb olvadékfolyási sebesség lehetõvé teszi, hogy a mûanyag belsõ mûanyagként hatékonyan alkalmazható legyen együttes fröccsöntéses alkalmazásoknál. A belsõ mûanyag kissé nagyobb viszkozitása a külsõ mûanyaghoz viszonyítva egyenletesebb külsõ réteghez kell hogy vezessen. Ez azt jelenti, hogy a belsõ mûanyag nagyobb mennyiségben, és összetettebb alkatrészeknél alkalmazható, mint az az anyag, amelynek olvadékfolyási sebessége nagyobb, mint a külsõ mûanyagé Mivel a hulladék mûanyagok rendszerint számos alkalmazásból származó mûanyag alkatrészbõl származnak, számos olyan adalék anyagot tartalmazó minõségû anyag lehet jelen, mint az antioxidánsok és UV¹stabilizáló anyagok. Továbbá Br¹ és Sb¹tartalmú vegyületek rendszerint jelen vannak, amelyek kis mennyisége röntgen fluoreszcens spektroszkópjával (XRF) detektálható. Más érzékenyebb technikák alkalmazhatók, amennyiben csak nyomnyi koncentrációkban vannak jelen. A fenti táblázatban bemutatott széles tartományba esõ sûrûségek a komponens HIPS-forgácsok széles tartományba esõ sûrûségei miatt mutatkoznak. A sûrûségkülönbségek elsõdlegesen a különbözõ pigmentmennyiségek következményei, habár a gumitartalomban fennálló kis különbségek, és a további polimerek mennyisége szintén befolyásolhatja a sûrûséget. A HIPS-anyagok olyan újonnan elõállított polimerekkel elegyíthetõek (kompaundálhatók), mint például HIPS, általános célú PS, poli(fenilén-éter), módosított poli(fenilén-éter)ek és bármely más újonnan elõállított vagy nem újonnan elõállított polimerrel, amelyekkel a HIPS kompatibilis. A HIPS-anyagok kevesebb mint 1%¹tól több mint 99% mennyiségig terjedõen tartalmazhatnak kompaundált polimert. A HIPS-anyagok húzófeszültségének növeléséhez általános célú PS vihetõ be a keverékbe, amint azt a 34. példában láthatjuk. A HIPS más tulajdonságainak szabályozására, mint például a zsugorodás, fényesség és vetemedési hõmérséklet, a töltõanyagot tartalmazó PP¹anyag mennyisége beállítható, amint azt a 35. példában láthatjuk. Az olvadékfolyási sebesség és különbözõ mechanikai tulajdonságok szabályozására a HIPS-anyagok különbözõ mennyiségben tartalmazhatnak módosított PPO-anyagot, amint azt a 29. példában mutatjuk be. A HIPS-anyagok tulajdonságai egységesek, amint az a 36. példából látható.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2
A fogyasztó utáni újrahasznosított mûanyagok egyik egyedi tulajdonsága, hogy a keverékek rendszerint számos alkalmazásból származó mûanyag részekbõl származnak. Ezért nagymértékben különbözõ adalék anyagokat tartalmazó számos különbözõ minõség lehet jelen. Különbözõ antioxidánsok, UV¹stabilizálók lehetnek jelen a fogyasztó utáni mûanyagokban, amint azt a 26. példából láthatjuk. PP-anyagok A találmány egy további aspektusa szerint újrahasznosított mûanyagokat biztosít, amelyek elsõdlegesen újrahasznosított PP¹anyagot tartalmaznak. A PP az egyik olyan fõ termék, amely újrahasznosított fehérárukból vagy más tartós termékek áramaiból származik, mint például a gépjármû-aprítási maradék. A jelen találmány szerinti PP¹anyagok rendszerint körülbelül 60–körülbelül 99 tömegrész polipropilént tartalmaznak. A PP¹anyagok rendszerint körülbelül 1–körülbelül 40 tömegrész adalék anyagokat is tartalmaznak, mint például antioxidánsokat, hõstabilizálókat, UV¹stabilizálókat, égésgátlókat, antisztatikumokat, fúvatószereket, ütõszilárdság-módosítókat, kompatibilizáló anyagokat, töltõanyagokat, rostos erõsítõanyagokat, fluoreszcens fehérítõket, pigmenteket, szerves színezõanyagokat, szénkormot és kenõanyagokat, valamint 0–körülbelül 24 tömegrész legalább egy további polimert. Az adott megvalósítási módokban a polipropilén a körülbelül 88–körülbelül 99 tömegrész tartományba esõ mennyiségben van jelen, egy vagy több adalék anyag körülbelül 1–körülbelül 5 tömegrész tartományba esõ mennyiségben van jelen, és egy vagy több további polimer 0–körülbelül 7 tömegrész tartományba esõ mennyiségben van jelen. Az egyik megvalósítási mód szerint a PP újrahasznosított mûanyag körülbelül 75–98 tömegrész HIPSanyagot tartalmaz, körülbelül 1–körülbelül 10 tömegrész egy vagy több adalék anyagot és körülbelül 1–körülbelül 24 tömegrész legalább egy további polimert. A PP újrahasznosított mûanyag elkülönülõ olvadáspontokat mutat körülbelül 125 °C¹nál és körülbelül 164 °C¹nál, kristályosodási hõmérsékleteket körülbelül 110 °C¹nál és körülbelül 130 °C¹nál, valamint lebomlási hõmérsékletet körülbelül 430 °C¹nál. A PP újonnan elõállított polimerekkel elegyíthetõ, mint például PP¹vel, kis sûrûségû polietilénnel és más polimerekkel. A PP¹anyagok viszonylag egységes kívánt tulajdonságokkal rendelkeznek. Az alábbiak a PP¹anyagokra tipikus és elõnyös tulajdonságok.
4. táblázat Tulajdonság
Módszer
Mértékegység
Tipikus tartomány
Elõnyös tartomány
Sûrûség
ASTM D792
g/cm3
0,90–1,00
0,92–0,96
Olvadékfolyási sebesség (230 °C, 2,16 kg)
ASTM D1238
g/10 min
5–50
15–40
Húzófeszültség a folyáshatárnál
ASTM D638
MPa
15–30
20–25
Hornyolt Izod ütõszilárdság
ASTM D256
J/m
30–300
50–150
16
1
HU 006 674 T2
A fenti táblázatban látható széles tartományba esõ sûrûségek a komponens PP¹forgácsok széles tartományba esõ sûrûségeinek eredményei. A sûrûségben mutatkozó különbségek elsõdlegesen a különbözõ pigment- és töltõanyag-tartalom miatt állnak elõ, habár kis változások a kopolimertartalomban és más mûanyagok mennyiségében szintén befolyásolják a sûrûséget. A PP¹anyagok rendszerint két olvadásponttal és két kristályosodási hõmérséklettel jellemezhetõek. Ezek a hõmérsékletek és a hozzájuk kapcsolódó átmeneti entalpiák a polipropilénforrástól függenek. Az egyik megvalósítási módban fehéráruk jelentik a PP forrását. Az alacsonyabb olvadáspont körülbelül 120 °C és körülbelül 130 °C közötti, és az olvadási entalpia körülbelül 0,5 J/g és körülbelül 2 J/g közötti érték. A felsõ olvadáspont körülbelül 162 °C és körülbelül 165 °C közötti, míg az entalpia körülbelül 70 J/g és körülbelül 80 J/g közötti. Az alsó és felsõ olvadási entalpiák aránya, amelyet a polimerben lévõ etiléntartalomhoz kell rendelnünk, kisebb mint körülbelül 0,02. A magasabb kristályosodási hõmérséklet körülbelül 124 °C és körülbelül 130 °C közötti, míg az entalpia 76 J/g és körülbelül 85 J/g közötti. Az alacsonyabb kristályosodási hõmérséklet körülbelül 105 °C és körülbelül 115 °C közötti, és az entalpia értéke körülbelül 0,5 J/g és körülbelül 1,0 J/g közötti. Továbbá azt találtuk, hogy a minták lebomlási hõmérséklete körülbelül 424 °C és körülbelül 432 °C közötti. Egy másik megvalósítási módban gépjármû-aprítási maradék jelenti a PP forrását. Az alacsonyabb olvadáspont körülbelül 120 °C és körülbelül 130 °C közötti, és az olvadási entalpia körülbelül 5 J/g és körülbelül 20 J/g közötti. A felsõ olvadáspont körülbelül 160 °C és körülbelül 166 °C közötti, míg az entalpia körülbelül 35 J/g és körülbelül 80 J/g közötti. Az alsó és felsõ olvadási entalpiák aránya, amelyet az etilén tartalomhoz kell rendelnünk a polimerben, körülbelül 0,1 és körülbelül 0,3 közötti érték. A magasabb kristályosodási hõmérséklet körülbelül 120 °C és körülbelül 130 °C közötti, míg az entalpia 35 J/g és körülbelül 95 J/g közötti érték. Az alacsonyabb kristályosodási hõmérséklet körülbelül 105 °C és körülbelül 120 °C közötti érték, míg az entalpia kisebb, mint körülbelül 10 J/g. Egy még további megvalósítási módban egyesített fehéráru és gépjármû-aprítási maradék jelenti a forrást, ahol a világosabb színû fehéráruból származó PP¹t rendszerint elválasztjuk a sötétebb színû gépjármûbõl származó PP¹tõl. Amennyiben szín szerinti elválasztást nem alkalmazunk, a kristályosodási és lebomlási hõmérsékletek, valamint entalpiák rendszerint valahol a két forrásanyagra jellemzõ értékek között helyezkednek el. Az újrahasznosított mûanyag más tulajdonságainak konzisztenciáját a 42. példában mutatjuk be. Ismételten, a konzisztencia a betáplálási anyagok nagy fokú összekeverése, a nagy léptékû, tipikus mûanyagújrahasznosító üzemek és a PP¹anyagok elõállítására szolgáló módszerek következménye. A 40. példában a különbözõ antioxidánsokat és UV¹stabilizálókat mutatjuk be, amelyek a hulladék anyagban jelen lehetnek, és amelyek végül az újra-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 17
2
hasznosított mûanyagban is jelen vannak. A 39. példában azt mutatjuk be, hogy az ütõszilárdságot módosító anyagok hogyan alkalmazhatók a PP¹anyagok szilárdságának javítására. A 41. példában egy PP¹anyag elegyítését ismertetjük egy adott típusú erõsítõ töltõanyaggal, az üvegszállal. PC-anyagok Egy másik megvalósítási mód szerint a találmány olyan újrahasznosított mûanyagokat biztosít, amelyek elsõdleges újrahasznosított PC¹anyagot tartalmaznak. A PC, PC/ABS és az égésgátolt fokozatú ilyen anyagok a tartós cikkekbõl származó áramok fõ komponenseibõl néhány. A PC¹anyagok körülbelül 5–körülbelül 99 tömegrész polikarbonátot tartalmaznak. A PC¹anyagok rendszerint körülbelül 0–körülbelül 94 tömegrész ABS-anyagot tartalmaznak. Továbbá a PC¹anyagok rendszerint 0–körülbelül 20 tömegrész adalék anyagot, mint például antioxidánsokat, hõstabilizálókat, UV¹stabilizálókat, égésgátlókat, antisztatikumokat, fúvatószereket, ütõszilárdságot módosító anyagokat, kompatibilizáló anyagokat, töltõanyagokat, rostos erõsítõanyagokat, fluoreszcens fehérítõket, pigmenteket, szerves színezõanyagokat, szénkormot és kenõanyagokat tartalmaznak. A stabilizálóanyagok gátolt fenolok, foszfátstabilizáló anyagok vagy epoxidizált szójaolaj lehetnek. A PC termék 0–körülbelül 30 tömegrész legalább egy további polimert is tartalmazhat. Az adott megvalósítási módok szerint a PC¹anyagok körülbelül 20–körülbelül 99 tömegrész polikarbonátot, 0–körülbelül 79 tömegrész ABS-anyagot, 0–körülbelül 10 tömegrész adalék anyagokat és 0–körülbelül 10 tömegrész egy vagy több további polimert tartalmaznak. A PC¹anyagok további ütõszilárdságot módosító anyagokkal és kompatibilizáló anyagokkal elegyíthetõek, mint például a PC és a metil-metakrilát, butadién és sztirol terpolimerjei (MBS). Továbbá a PC¹anyagok újonnan elõállított polimerekkel elegyíthetõek, beleértve az ABS, PC, a PC és ABS blendjeit, a sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjeit, poliszulfonokat, SAN és más polimereket. A 43. példában ütõszilárdságot módosító anyagot és stabilizálók alkalmazását ismertetjük az újrahasznosított PC/ABS-anyagok szilárdságának javítására. Az irodai készülékeket és háztartási elektronikai eszközöket tartalmazó tartós cikkek keverékeibõl származó PC¹anyagok rendszerint égésgátolt minõségû ABS¹t és HlPS¹t tartalmaznak, mint további polimereket, mivel a PC¹tartalmú mûanyagok és az égésgátolt ABS és HIPS elsõdlegesen az elektronikai berendezések gyártásához használt polimerek. Továbbá az égésgátolt ABS¹t és HlPS¹t nehéz teljes mértékben elválasztani a PC¹tartalmú anyagoktól a hagyományos sûrûség szerinti elválasztási módszerekkel. A tartós cikkek keverékeibõl származó PC¹anyagok, amelyek gépjármû-aprítási maradékot tartalmaznak, rendszerint nejlonokat, PMMA és PBT-anyagokat tartalmaznak további polimerekként, mivel a PC¹tartalmú mûanyagok és ezen mûanyagok a gépjármûvekben alkalmazott mûanyagok közül néhány. Továbbá
1
HU 006 674 T2
ezeket a mûanyagokat nehéz teljes mértékben elválasztani a PC¹tartalmú anyagoktól hagyományos sûrûségen alapuló elválasztási technikákkal. Más polimerek, mint például a PP, töltött PP, polisztirol, HIPS, ABS, SAN, poli(fenilén-éter)¹ek és mások kisebb mennyiségben lehetnek jelen a mûanyagban. A találmányt az alábbi példákkal tovább ismertetjük, amelyek csak illusztratív célt szolgálnak, és amelyek szándékunk szerint nem korlátozzák az igénypontokban ismertetett találmány körét. 1. példa: ABS-termékek tulajdonságai Hûtõszekrényekbõl származó mûanyagban gazdag betáplálást állítottunk elõ elõször egy egyesült államok-
2
beli forrásból. A hûtõszekrény-burkolatokat, mûanyag tálcákat és más mûanyag alkatrészeket elválasztottuk a fémkomponensektõl, majd apró darabokra aprítottuk. A forgácsok apró darabkáit ezt követõen elválasztási 5 eljárásnak vetettük alá. Az elválasztási eljárást követõen közel 100%¹os tisztaságú ABS-terméket kaptunk, amely különbözõ minõségû ABS-anyagok forgácsait tartalmazza. A kevert ABS-terméket extrudáltuk, öntöttük és 10 megvizsgáltuk. A világos színû ABS-terméket a kevert ABS-termékbõl alakítottuk ki, amelynek tulajdonságai az extrudálással és fröccsöntéssel elõállított újonnan elõállított ABS-anyagok tulajdonságai közé estek, amint az az 5. táblázatban látható.
5. táblázat Anyag
Olvadékfolyási sebesség (g/10 min)
Sûrûség (g/cm3)
Húzófeszültség a folyáshatárnál (MPa)
Hornyolt Izod ütõszilárdság (J/m)
Kevert ABS
1,070
2,3
42,8
168
Bayer Lustran 521 (extrudálási minõség hûtõszekrényekhez)
1,1
1,7
42,8
85
Bayer Lustran 1827 (fröccsöntési minõség panelekhez)
1,05
3
42,8
294
2. példa: Az ABS-anyagok FT¹IR spektroszkópjai, dinamikus reológiai és atomierõ-mikroszkópos vizsgálata Az 1. példában ismertetett, egyesült államokbeli hûtõszekrényekbõl származó, közel tiszta kevert ABSanyag áramát elválasztottuk vékony (kisebb mint 1,6 mm), közepes (1,6–2,8 mm) és vastag (nagyobb mint 2,8 mm) frakciókra egy nyílásszélesség szerinti osztályozóval. A kevert ABS- és vékony ABS-anyagokat Fourier-transzformációs infravörös [az angol elnevezés „Fourier Transform Infrared” alapján rövidítve (FT¹IR)] spektroszkópiával és dinamikus olvadékreológiával vizsgáltuk. A „kevert ABS”-anyagot atomierõmikroszkópiával vizsgáltuk. A minták FT¹IR-spektrumának felvételéhez a fröccsöntött minta egy részét 180 °C¹on vékony filmmé préseltük. A filmek kis metszeteit egyedileg egy gyémántüllõs optikai cellába préseltük összehasonlítható filmvastagságok eléréséhez, valamint 1,0 alatti FT¹IR spektroszkópiai abszorbanciaértékek eléréséhez a transzmissziós kísérletek során. Az 1. ábra a kapott FT¹IR transzmissziós spektrumot mutatjuk be a kevert ABS-anyagra. A minta akrilnitril/butadién/sztirol polimert (ABS), egy fém-oxidot (legvalószínûbben titán-dioxidot), szénkormot (amint az a csökkenõ alapvonalból nyilvánvaló), és kis koncentrációban észtertartalmú anyago(ka)t tartalmaz. A vékony ABS-mintára hasonló transzmissziós spektrumot kaptunk. A 2. ábrán a kevert ABS- és vékony ABS-anyagok abszorbancia spektrumát mutatjuk be. A vékony ABSminta (2. minta) kissé nagyobb karbonilabszorpciót
30 mutat, mint a kevert ABS-minta (1. minta), ami arra utal, hogy a vékonyabb anyag valamivel nagyobb koncentrációban tartalmaz olyan anyagot, amely karbonil funkciós csoportokat tartalmaz. A reológiai kísérletekhez a mintákat úgy állítottuk 35 elõ, hogy minta pelleteket 180 °C hõmérsékleten 1,6 mm vastagságú és 25 mm átmérõjû korongokká öntöttük. A reológiai tulajdonságokat egy Rheometrics RDS II mechanikus spektrométerrel mértük, nagy frekvenciáknál 0,5%-tól, kis frekvenciáknál 3%¹ig terjedõ 40 terhelési amplitúdók mellett. A 3. ábrán az elasztikus (G’) és a veszteségi (G’’) nyírási moduluszt mutatjuk be a kevert ABS- és egy vékony ABS-mintára 200 °C hõmérsékleten. A minták nagyon hasonló dinamikus reológiai tulajdonságokat mutatnak több mint 3 dekád frek45 venciatartományon keresztül. Az atomierõ-mikroszkópiás [az angol elnevezés „Atomie force microscopy” alapján rövidítve (AFM)] mérést egy fröccsöntéssel elõállított kevert ABS-minta kimetszett szekcióin hajtottuk végre. Az AFM mérést 50 letapogatási módban hajtottuk végre normál és kemény letapogatási körülmények között. A 4. ábrán a kevert ABS-anyag ASM képe látható normál letapogatási módban. A fekete pontok a képen diszpergált gumiszemcsék, míg néhány világosabb pont TiO2-pig55 mentek. A képanalízis arra utal, hogy ezen gumidomének átlagos mérete 0,40±0,15 mm, és a minta gumitartalma körülbelül 18 térfogat%. A pigmentek képanalízise arra utal, hogy a pigmentek 0,1 mm¹es pigmentszemcsék 0,5–2 mm¹es agglomerátumaiként vannak 60 jelen, és a pigmenttartalom 2¹3 térfogat%. 18
1
HU 006 674 T2
3. példa: ABS tulajdonságai SAN jelenlétében és a nélkül Az egyik kis mennyiségû mûanyag komponens, amely rendszerint az ABS-termékben megtalálható, a fröccsöntött hûtõszekrény-alkatrészekben található vastag, tiszta mûanyag, az SAN. A SAN jelenléte még kis mennyiségek mellett is jelentõs mértékben befolyásolja az ABS-termék olvadékfolyási sebességét. A 6. táblázatban ABS olvadékfolyási sebességei találhatók három különbözõ sûrûségtartományban, kis mennyiségû SAN jelenlétében és a nélkül, amely rendszerint az ABS-termékben van. Mivel a SAN vastag, ezek a minták mind az ABS-termék vastag (nagyobb mint 2,8 mm) frakciójából vannak. A kis sûrûségû tartomány 1‚070–1‚074 g/cm3, az „közepes sûrûségû” tartomány 1,074–1,091 g/cm3, míg a „nagy sûrûségû” tartomány 1,091–1,116 g/cm3. 6. táblázat Vastag ABS olvadékfolyási sebességei
10
15
20
MFR (g/10 min) SAN-nel
MFR (g/10 min) SAN nélkül
Kis sûrûségû ABS
3,5
2,7
Közepes sûrûségû ABS
2,7
2,4
Nagy sûrûségû ABS
2,8
2,0
SAN önmagában
6,1
–
Minta
5
25
oxidáció teljessé tételére. Az alábbiakban bemutatott lebomlási hõmérsékletek a derivatív tömegveszteségi görbék (DTGA) maximumai. Az 5. ábrán a kevert, vékony, középes és vastag ABS-anyagok görbéit mutatjuk be, amely anyagok amerikai egyesült államokbeli hûtõszekrényminták csoportjából származnak. Ezek a frakciók hasonló hõmérsékleten bomlanak le, körülbelül 390 °C fölött. Ez a lebomlás az ABS-anyag SAN-részének tulajdonítható. 400 °C fölött a guminak tulajdonítható lebomlás figyelhetõ meg. A 6. ábrán a kevert ABS-minta (a vékony, közepes és vastag minták együttesei) TGA és DTGA görbéi láthatóak. Az összetételeket a lépcsõs változások definiálásával határoztuk meg a derivatív csúcsokhoz viszonyítva. Amint a 7. táblázatból látható, a %¹os gumitartalom körülbelül 16 tömeg%-tól körülbelül 20 tömeg%¹ig változott, a titán-dioxid-tartalom körülbelül 5 tömeg%-tól körülbelül 5,8 tömeg%¹ig változott, az SAN lebomlási hõmérsékletei mind 400 °C vagy e fölötti értékek voltak. Az elhasznált hûtõszekrényekbõl nyert alkatrészminták analízise hasonló eredményeket mutatott, ahol a %¹os gumitartalom 16–24 tömeg% között változott, a titán-dioxid-koncentráció 2 tömeg%-tól 6,8 tömeg%¹ig változott, míg a SAN lebomlási hõmérséklete 390 °C¹tól 406 °C¹ig változott. 7. táblázat Összetételek és SAN-lebomlási hõmérsékletek
30 4. példa: Hûtõszekrényekbõl származó ABSkomponensdarabok analízise Körülbelül húsz mintát nyertünk ki egy elhasznált egyesült államokbeli hûtõszekrénybõl. Az alkatrészek ajtóbélések, vajtartó ajtók és jégkockatartók voltak. A kapott mintákat az 1970¹es évektõl a 2000. évig terjedõ idõszakból származó hûtõszekrényekbõl nyertük. Az alkatrészek sûrûsége 1,06 g/cm3-tõl 1,097 g/cm3 értékig terjed, míg a vastagságuk 0,8 mm¹tõl körülbelül 2,0 mm¹ig. A reológiai és mechanikai vizsgálatokat a minták részhalmazán végeztük el. Az olvadékfolyási sebesség körülbelül 0,8 g/10 perc értékrõl körülbelül 2,7 g/10 perc értékig terjedt, a terheléses húzófeszültség a folyáshatárnál 41,0 MPa értéktõl körülbelül 49,3 MPa értékig terjedt, és a hornyolt Izod ütõszilárdság 130 J/m értéktõl körülbelül 220 J/m értékig terjedt, míg az egyik minta hornyolt Izod ütõszilárdsága 360 J/m volt. Mivel a vizsgált minták száma nem volt reprezentatív a hûtõszekrényekbõl származó különbözõ ABS-anyagokra, a valódi tartományok még ezeknél is szélesebbek lehetnek. A termogravimetriás analízist (TGA) egy TA Instruments TGA Q500 típusú készülék dinamikus nagyfelbontású tulajdonságainak felhasználásával hajtottuk végre. A felbontást 4,00 °C értékre állítottuk, míg az érzékenységet 1,00 értékre. A felfûtési sebesség 50 °C/perc volt, amikor a tömeg nem változott lényeges mértékben. A mintákat 500 °C¹ig nitrogénáramban tartottuk, ahol a mintákat száraz levegõvel öblítettük az
2
35
Minta
Tömeg% gumi
Tömeg% TiO2
SAN-lebomlási hõmérséklet °C
Kevert ABS
17
5,0
402
Vékony ABS
16
5,8
401
Közepes ABS
20
5,1
401
Vastag ABS
19
5,0
400
A differenciális pásztázókalorimetriás [az angol elnevezés „differential scanning calorimetry” alapján rövidítve (DSC)] vizsgálatokat egy TA Instruments DSC Q1000 típusú készülékkel hajtottuk végre. A program során egy felfûtés-hûtés-felfûtés ciklust alkalmaztunk 45 10 °C/perc fûtési és hûtési sebességekkel 50 és 150 °C között. A második fûtési ciklusból kapott termogramokat az alábbiakban ismertetett üvegesedési átmeneti hõmérsékletek meghatározására használtuk. A különbözõ minták DSC termogramjai körülbelül 50 105 °C¹tól 111 °C fölötti értékig terjedõ üvegesedési átmeneti hõmérsékleteket mutattak, amelyek közül az egyik minta üvegesedési átmeneti hõmérséklete 101,8 °C. A vékony, vastag és közepes, valamint a kevert ABS-mintákra az üvegesedési átmeneti hõmérsék55 letek 106,4 °C¹tól 108,5 °C¹ig változtak. 40
5. példa: ABS-ben a gumi üvegesedési átmeneti hõmérséklet meghatározása DMA-val Dinamikus mechanikai analízist (DMA) hajtottunk 60 végre japán fehérárukból (JWG) és amerikai egyesült 19
1
HU 006 674 T2
államokbeli irodai készülékekbõl (U. S. OA) származó ABS-termékeken. A 7. ábrán a hajlékonysági veszteségi modulusz (E’’) és tangens d (E’/E’’) görbéket (E’’ az elasztikus vagy tárolási modulusz) mutatjuk be a két anyagra a hõmérséklet függvényében. A mintákat 1 Hz frekvenciánál vizsgáltuk, míg a felfutási sebesség 5 °C/perc. Az ASTM definíciója szerint az üvegesedési átmeneti hõmérséklet az a hõmérséklet, amelynél a maximális E’’ érték áll elõ. Az üvegesedési átmeneti hõmérséklet a JWG-bõl származó ABS-anyagra –74,4 °C, míg az U. S. OA¹ból származó ABS-anyagra –79,2 °C. Amint az a 7. ábrán látható, az üvegesedési átmeneti hõmérséklet a JWG-bõl származó ABS-termékben lévõ gumira szélesebb hõmérséklet-tartományba esik, mint az U. S. OA¹bõl származó ABS-termékben lévõ gumira. Ez a várakozásnak megfelelõ, mivel a JWG betáplálási áram többféle alkatrészt tartalmaz, és ezért többféle ABS-minõséget. Az U. S. OA¹ból származó ABS-termék egy relaxációt is tartalmaz, körülbelül 20 °C¹nál, amely a JWG ABS-termékben nincs jelen. 6. példa: Ütõszilárdság-módosítók alkalmazása a JWG-bõl származó ABS tulajdonságainak javítására A JWG-bõl kinyert világos színû ABS-termék viszonylag kis ütõszilárdságú volt az ABS-anyagra nézve. Ez akkor állhat elõ, ha a tisztaság nem túl magas, vagy ha az ABS-minõségek nem túl szilárdak. Két különbözõ koncentrációban adagoltunk nagy gumitartalmú ABS-ütõszilárdság-módosítót (Blendex 338) a termékhez nagyobb ütõszilárdságú és kisebb húzófeszültség a folyáshatárnál minõség elõállítására. A 8. táblázat ezeknek az anyagoknak a mechanikai tulajdonságait mutatja. 8. táblázat JWG-bõl származó ABS-termékek mechanikai tulajdonságai nagy gumitartalmú ABS-ütõszilárdságmódosítóval Termék
NI (J/m)*
TSY (MPa)**
96
38,6
Világos színû ABS+5% Blendex 338
145
35,0
Világos színû ABS+10% Blendex 338
188
34,4
Világos színû ABS
* Hornyolt Izod ütõszilárdság ** Húzófeszültség a folyáshatárnál, angolul: tensile strength at yield (TSY)
7. példa: ABS-termék háztartási elektronikai és irodai készülékekbõl Tiszta ABS-terméket nyertünk ki tv¹távirányítókból és tiszta HIPS-terméket nyertünk forgácsokká õrölt számítógép-billentyûzetekbõl. Az ABS- és HIPS-mintákat különbözõ arányokban blendeltük egy laboratóriumi extruderrel és fröccsöntéssel mintákká alakítottuk.
2
Az összetételeket és tulajdonságokat a 9. táblázatban mutatjuk be.
5
9. táblázat ABS/HIPS blendek tulajdonságai Minta összetétele
10
15
NI (J/m)
TSY (MPa)
Tiszta ABS
182
41,4
99,5% ABS/0,5% HIPS
188
41,1
98% ABS/2% HIPS
193
40,7
96% ABS/4% HIPS
198
40,2
94% ABS/6% HIPS
209
39,5
90% ABS/10% HIPS
188
38,3
Az ABS és HIPS ezen adott minõségeire az ABS ütõszilárdsága növekszik, amennyiben a HIPS mennyisége körülbelül 0% és körülbelül 8% közötti. A húzófeszültség a folyáshatárértékeknél nagyobb HIPS-kon20 centrációk mellett csökkennek. Az összetevõ anyagok további analízise azt mutatja, hogy az ABS Tg értéke 103,6 °C és körülbelül 25% gumit tartalmaz. A HIPS Tg értéke 97,7 °C, míg a gumitartalma körülbelül 15%. Ez arra utal, hogy az ütõszi25 lárdság nem magyarázható pusztán a gumitartalom növekedésével.
30
35
40
45
50
55
60 20
8. példa: ABS-termék környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállása Az anyagok környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállása [az angol elnevezés „environmental stress crack resistance” alapján rövidítve (ESCR)] fontos tulajdonság lehet azoknál az alkalmazásoknál, amelyekben az anyagot felhasználjuk. Például a hûtõszekrényeknél alkalmazott mûanyagok jó ESCR-értéket mutatnak az étkezési olajokra, valamint a habos hõszigeteléshez használt fúvatószerekkel szemben. Hasonló módon a gépjármû- (VA) alkalmazásoknál használt mûanyagok elõnyösen jó ESCR-értéket mutatnak a kõolajbázisú olajokkal és zsírokkal szemben. Négy különbözõ minõségû ABS-anyag ESCR tulajdonságait vizsgáltuk. Az egyik minõség porszívóból (VC) származott. Egy másik minõség irodai készülékbõl (OA) származott. A harmadik minõség JWG-bõl ered. A negyedik minõség VA¹ban használt újonnan elõállított ABS-anyag. Az egyes egyedi minõségeket és ezen minõségek összesen hat, 50/50 arányú keverékeit olívaolajnak tettük ki, miközben 2%¹os nyújtási feszültségnek vetettük alá. A repedezések megjelenéséig eltelt hozzávetõleges idõket és a teljes tönkremenetelig szükséges idõket a 10. táblázatban adjuk meg. Amennyiben repedezések nem jelentek meg 72 óra után, megmértük a minta húzófeszültségét a folyáshatárnál és összevetettük azzal a húzófeszültséggel a folyáshatárnál, amit azelõtt mértünk, mielõtt az anyagot olívaolajnak tettük volna ki. A húzófeszültség a folyáshatárnál mérésére használt olívaolajnak kitett minták, amelyek 72 óra után nem mutattak repedezést, rideg töréssel törtek a húzófeszültség a folyáshatárnál teszt során. Egy hallható, re-
1
HU 006 674 T2
2
(TSY) nagyobb %¹át tartották meg, mint más minták. Így az ebbõl a forrásból származó ABS beépítésével más forrásokból származó más minõségû ABS-anyagokba javíthatja az ESCR-értéket.
pedési hang keletkezett közvetlenül a minták törése elõtt. Amint az a 10. táblázatban és a 8. ábrán látható, a JWG-bõl származó ABS-anyagot tartalmazó minták a kezdeti húzófeszültség a folyáshatárnál értéküknek
10. táblázat Olívaolajnak kitett ABS-minõségû keverékek ESCR-értékei Minta
Repedezések megjelenéséig eltel idõ
Teljes meghibásodásig eltelt idõ
Kezdeti TSY
TSY 72 óra után
VC
4–18
49
36,6
0
OA
nincs repedés
nincs meghibásodás
39,3
33,3
JW
nincs repedés
nincs meghibásodás
40,9
39,1
VA
nincs repedés
nincs meghibásodás
33,5
31,1
VC+OA
4–18
4–18
37,8
0
VC+JW
nincs repedés
nincs meghibásodás
38,2
36,3
VC+VA
30±20
47±3
33,0
0
OA+JW
nincs repedés
nincs meghibásodás
39,3
36,3
OA+VA
nincs repedés
nincs meghibásodás
35,1
31,1
JW+VA
nincs repedés
nincs meghibásodás
34,7
34,1
Az egyes egyedi minõségeket és ezen a minõségek összesen elõálló hat 50/50 arányú keverékeit 76 tömegrész kenõolajnak tettük ki ugyanazon 2%¹os nyújtási feszültségnél 72 órán keresztül. Repedezések egyik mintában sem keletkeztek. Az összes kenõolajnak kitett mintán húzófeszültségvizsgálatokat hajtottunk végre. Az olívaolajnak kitett mintáktól eltérõen ezek a minták a terhelést követõen meghibásodtak. A 11. táblázat a húzófeszültség-értékeket mutatja a kenõolajnak való kitétel elõtt és után, azokkal a megfigyelésekkel együtt, amelyeket a mintákról állapítot-
25 tunk meg a húzófeszültség-vizsgálat során. Az összes minta legalább 97%¹át megtartotta a folyáshatárnál mért eredeti húzófeszültséget. A 11. táblázat olyan eredményeket mutat, amelyek arra utalnak, hogy a VA mutatja a legjobb ESCR-értéket, a JWG a második legjobb ESCR30 értéket, míg a VC és OA a legrosszabb ESCR-értéket mutatja a kenõolajjal. A ESCR-minõségek adagolása a nem ESCR-minõségû ABS-anyagokhoz olyan ABS-termékeket eredményezhet, amelyek javított környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállósá35 got mutatnak a nem ESCR-minõséghez képest.
11. táblázat A 76 tömegrész kenõolajnak kitett ABS-minõségû keverékek ESCR-értékei Minta
Kezdeti TSY (MPa)
TSY 72 óra után
Megfigyelés a húzófeszültség vizsgálata során
VC
36,6
35,9
törés közvetlen a terhelés után, a törés csendes és nem teljes
OA
39,3
39,1
törés közvetlen a terhelés után
JW
40,9
39,6
meghajlás és repedezés a terhelés után és a meghibásodás elõtt
VA
33,5
33,5
hosszú megnyúlás a meghibásodás elõtt, majdnem olyan jó, mint a kitétel elõtt
VC+OA
37,8
37,0
törés közvetlen a terhelés után
VC+JW
38,2
37,5
meghajtás és repedezés a terhelés után és a meghibásodás elõtt
VC+VA
33,0
33,3
a meghibásodás elõtt nincs meghajlás és repedés
OA+JW
39,3
39,9
meghajlás és repedezés a terhelés után és a meghibásodás elõtt
OA+VA
35,1
34,0
meghajlás és repedezés a terhelés után és a meghibásodás elõtt
JW+VA
34,7
34,5
meghajlás és repedezés a terhelés után és a meghibásodás elõtt
21
1
HU 006 674 T2
9. példa: ABS-blendek javított ütõszilárdsága Néhány 8. példában ismertetett minta hornyolt Izod ütõszilárdságát vizsgáltuk és megállapítottuk, hogy a hornyolt Izod ütõszilárdság javult az 50:50 arányú blendek esetében. A komponensekre és a blendekre a hornyolt Izod ütõszilárdság-értékek (ASTM D256) a 12. táblázatban vannak összefoglalva. Az ütõszilárdságban bekövetkezõ változás a kisebb ütõszilárdságú komponenshez képest szintén látható a táblázatban. Minden egyes esetben az ütõszilárdság javulását figyeltük meg. 12. táblázat ABS-minõségû anyagok és 50:50 arányú blendek hornyolt Izod ütõszilárdsága Minta
NI (J/m)
DNI (J/m)
VC
251
OA
213
JW
102
VA
210
VC+OA
224
+11
VC+JW
161
+59
VC+VA
276
+66
OA+JW
130
+28
OA+VA
229
+19
JW+VA
189
+87
10. példa: Adalékok az ABS-ben A JWG-bõl származó ABS-termékmintákból az adalék anyagokat kiextraháltuk oly módon, hogy a mûanyagot tetrahidrofuránban oldottuk fel, majd a polimert metanollal lecsapattuk. Az extrahált oldatot egy nagy teljesítményû folyadékkromatográffal (HPLC) analizáltuk. Az adalék anyagokat a 254,4, 275,4 és 325,4 nm¹nél megjelenõ UV¹abszorpciós sávokkal detektáltuk. A 9. ábrán a kiextrahált adalék anyagok oldatának (abszorbancia 275,4 nm¹nél) HPLC kromatogramja látható. A 4,181 percnél megjelenõ csúcsot vagy butilezett hidroxi-toluol (BHT) antioxidánsként vagy egy fémdezaktivátorként (a Ciba cégtõl Irganox MD 1024 márkanéven ismert) azonosítottuk. A többi csúcsot nem azonosítottuk, azonban valószínûleg más adalék anyagoknak felelnek meg az ABS-mintából. 11. példa: ABS-anyag olvadékfolyási sebességének szabályozása A kevert JWG-áramból két nagy tisztaságú ABS-terméket nyertünk ki egy mûanyag-elválasztási eljárás alkalmazásával. Az extrudálási minõségû ABS-anyagok koncentrálódtak az egyik frakcióban, amely vékonyabb forgácsokat tartalmazott (L ABS), míg fröccsöntéses minõségû ABS-anyagok koncentrálódtak abban a frakcióban, amely vastagabb forgácsokat (H ABS) tartalmazott. A két termék olvadékfolyási sebességei a 13. táblázatban láthatóak. Az MFR-értékeket az ISO 1133 körülményeknek megfelelõen mértük az ABS-anyagokra.
2
13. táblázat JWC-bõl származó szürke ABS-termékek tulajdonságai Minta
MFR (g/10 min) 220/10,0
L ABS
7,5
H ABS
16,4
5
A 10. ábra az MFR-értékeket mutatja az összetétel 10 függvényében a L és H ABS-termékek különbözõ összetevõire. Az ABS-termék újra egyesíthetõ a kívánt MFR-értékkel rendelkezõ termék kialakítására, amíg az 7,5 és 16,4 közé esik. 12. példa: OA¹bõl származó ABS-termék ütõszilárdságának módosítása Egy ABS-ben gazdag mûanyag keveréket nyertünk ki aprított hulladék OA keverékébõl. Az ABS-ben gazdag keverék összetétele az elõnyös összetételi tarto20 mányba esett. A keveréket 0,1% elsõdleges antioxidáns (Irganox 1076) anyaggal elegyítettük. A Vector 8508 néven ismert Dexco cég által elõállított sztirol és butadién triblokk-kopolimerje 29% sztirolt és 71% butadiént tartalmaz. A Vector 8508 anyagot 9,1 tömeg%¹os mennyi25 ségben adagoltuk az ABS-ben gazdag mûanyag keverék ütõszilárdságának javítására. Az ütõszilárdságában módosított ABS-anyagot szintén elegyítettük 0,1% Irganox 1076 anyaggal. Mind a módosítatlan, mind a módosított ABS-termékeket fröccsöntöttük, és meghatároztuk 30 a hornyolt Izod ütõszilárdságaikat az ASTM D256 számú szabvány szerint. A hornyolt Izod ütõszilárdság a módosítatlan ABS-anyag 186 J/m értékérõl a 9,1% Vector 8508 számú anyaggal módosított ABS-anyagra mért 366 J/m értékre növekedett. 35 13. példa: OA¹ból származó égésgátolt ABS-anyag ütõszilárdságának módosítása Egy ABS-ben gazdag mûanyag keveréket nyertünk ki aprított hulladék OA¹keverékébõl. A keverék fõleg 40 égésgátolt ABS-anyagot tartalmaz, és az összetétele az elõnyös összetételi tartományba esik. A keveréket pelletizáltuk, további adalék anyag hozzáadása nélkül. Egy nagy gumitartalmú ABS-anyagot, amelyet a GE cég állít elõ, Blendex 338 márkanéven, adagoltunk 5%¹os 45 mennyiségben az ABS-ben gazdag mûanyag keverék ütõszilárdságának javítására. Az ütõszilárdságában módosított ABS-anyagot pelletekké formáztuk. Mind a módosítatlan, mind a módosított égésgátolt ABS-terméket fröccsöntöttük és meghatároztuk a hornyolt Izod 50 ütõszilárdságát az ASTM D256 számú szabvány szerint. A hornyolt Izod ütõszilárdság a módosítatlan ABSanyagra mért 90 J/m értékrõl a módosított égésgátolt ABS-anyagra mért 160 J/m értékre növekedett. 15
14. példa: Háztartási elektronikai cikkekbõl származó újrahasznosított ABS blendelése újonnan elõállított ABS-anyaggal Tv-távirányítókból származó szürke színû ABS-terméket elegyítettünk Dow Chemical által elõállított termé60 szetes Magnum 545 márkanevû ABS-anyaggal. A 14. 55
22
1
HU 006 674 T2
táblázatban a különbözõ összetételeket és hornyolt Izod ütõszilárdság-értékeket (ASTM D256) mutatjuk be. Az adatok azt mutatják, hogy a különbözõ újonnan elõállított és újrahasznosított ABS-minõségek keverékei bizonyos esetekben javított tulajdonságokat mutatnak a tiszta komponens mûanyagokéhoz képest. Az újrahasznosított ABS adagolása ebben az esetben valójában javítja a újonnan elõállított ABS-anyag keménységét. 14. táblázat Tv-távirányítókból származó szürke ABS-anyag Magnum 545 márkanevû anyagokkal elegyítve Minta
M100
% Magnum 545
% Szürke ABS
(NI=J/m)
100
0
276
M90F10
90
10
292
M80F20
80
20
287
0
100
181
F100
2
15. példa: Fekete színû ABS-anyag elõállítása OA¹ból Világos szürke színû ABS-anyagot állítottunk elõ fogyasztó utáni OA kevert áramból. Az AB925 márkane5 vû anyag a Modern Dispersions által elõállított fekete színû koncentrátum. Az AB925 25% szénkormot (19 nm¹es szemcseméretû) tartalmaz MFR=8 g/10 perc értékû ABS/SAN hordozógyantában. A GE cégtõl származó Blendex 338 márkanevû anyag egy nagy gumi10 tartalmú ABS-por, amely az ABS-anyaghoz adagolható a szilárdság javítására. A kívánt fekete színû anyag elõállításához viszonylag nagy mennyiségû (8%) AB925 márkanevû anyagot adagoltunk a világos szürke ABS-anyaghoz. Ez a vegyület színében aktív szén15 szerû, azonban kisebb ütõszilárdságú, mint az eredeti minta. Blendex 338 márkanevû anyagot adagoltunk ütõszilárdság-módosítóként az ütõszilárdság javítására. A 15. táblázatban ezen három anyagból elõállított különbözõ ABS-termékek hornyolt Izod ütõszilárdság20 értékeit (ASTM D256) mutatjuk be.
15. táblázat Világosszürke ABS-bõl elegyített ABS tulajdonságai Minta
% szürke ABS
% AB925
% Blendex 338
NI (J/m)
Szín
A
100
0
0
223
világos szürke
B
92
8
0
101
aktív szén
C
87
8
5
143
aktív szén
16. példa: OA¹ból származó ABS PC¹vel elõállított blendjei Kevert OA¹áramból származó szürke ABS-anyagot elegyítettünk újonnan elõállított és újraõrölt PC¹vel. A újonnan elõállított PC kék színû Merlon M 40H¹R márkanevû anyag volt. Az újraõrölt PC a Dow Chemical által elõállított szürke színû égésgátolt anyag volt, amely Calibre 801–10 néven ismert. A PC/ABS-termék, amelyet 50% ABS és 50% újonnan elõállított PC összekeverésével állítottunk elõ, hornyolt Izod ütõszilárdsága (ASTM D256) 579 J/m, míg húzófeszültsége a folyáshatárnál (ASTM D638) 51,8 MPa (5,08 mm/perc sebességnél mérve). Ezek az értékek lényegesen nagyobbak, mint azok, amelyeket önmagában az ABS-anyagra mérünk (212 J/m és 39,3 MPa). A PC/ABS-termék, amelyet 75% ABS és 25% égésgátolt újraõrölt PC¹anyag keverésével állítottunk elõ, húzófeszültsége a folyáshatárnál (ASTM D638) 46,4 MPa (5,08 mm/perc sebesség mellett mérve), összevetve az önmagában ABS-anyagra mért 39,3 MPa értékkel.
(ASTM D256) 476 J/m, míg a húzófeszültsége a folyáshatárnál (ASTM D638) 46,8 MPa (5,08 mm/perc sebességnél mérve). Ezek az értékek lényegesen nagyobbak, mint önmagában az ABS-anyagra mértek 35 (212 J/m és 39,3 MPa).
17. példa: OA¹ból származó ABS PC/ABS-vel elõállított blendjei Kevert OA áramából elõállított szürke ABS-anyagot elegyítettünk újonnan elõállított polikarbonát és ABS (PC/ABS) blendjével. A újonnan elõállított PC/ABS fehér pigmentált Pulse 830 márkanevû anyag a Dow Chemical cégtõl. A PC/ABS-termék, amelyet 50% ABS és 50% újonnan elõállított PC/ABS-anyag összekeverésével állítottunk elõ, hornyolt Izod ütõszilárdsága
19. példa: ABS-termékek szabályozott mennyiségû SAN-nel Elválasztási eljárások segítségével különbözõ 55 összetételû ABS-termékeket állítottunk elõ JWG-bõl és OA¹ból. Az egyik termék SAN-ben dúsított (magas SAN-tartalom) és a másik csökkentett SAN-tartalmú (alacsony SAN-tartalom). A kis SAN-tartalmú termék 6% HIPS-anyagot is tartalmazott további polimerként. 60 A 16. táblázatban a %¹os SAN-tartalmat és a két ter-
18. példa: Br és Sb nem égésgátolt ABSanyagokban Röntgen fluoreszcens analízist hajtottunk végre az 40 OA (OA)-ból származó ABS-mintán, valamint a újonnan elõállított ABS-mintán (Dow Magnum 545). A feszültségértéket 40 kV¹ra állítottuk, míg az áram 25 mA. Szûrõt nem alkalmaztunk. A 11. ábra a két minta spektrumát mutatja. Amint látható, az OA¹ból származó ABS 45 (fekete vonalak) mind Br¹ot, mind Sb¹ot tartalmaz, míg a újonnan elõállított ABS-anyag (fekete háttér) egyiket sem tartalmazza detektálható koncentrációban ilyen kísérleti körülmények között. A Br mennyisége az OA¹ból származó ABS-anyagban hozzávetõlegesen 0,3%, 50 míg az Sb mennyisége hozzávetõlegesen 0,1%.
23
1
HU 006 674 T2
mékáram tulajdonságait adjuk meg, valamint a két termék 50:50 arányú keverékének tulajdonságait. A nagy SAN-tartalmú termék ütõszilárdsága kicsi, húzófeszültsége a folyáshatárnál és olvadékfolyási sebessége
2
nagy. A kis SAN-tartalmú termék ütõszilárdsága nagy, húzófeszültsége a folyáshatárnál és olvadékfolyási sebessége kisebb. Az 50:50 arányú keverék köztes mechanikai tulajdonságú.
16. táblázat ABS/SAN TES termékek tulajdonságai Minta
Nagy SAN-tartalom Kis SAN-tartalom 50:50 arányú keverék
% SAN
MFR (g/10 min)
52
9,8
46
51,9
3
8,3
102
42,7
27
–
75
46,5
20. példa: ABS-termékek konzisztenciája A tartós cikkekbõl származó ABS-termékek rendszerint igen konzisztens tulajdonságokkal rendelkeznek a betáplálási anyagok nagyfokú keveredése, a nagy léptékû tipikus mûanyag-újrahasznosítási üzemek és az ABS-termék elõállítási módszere miatt. Az újonnan elõállított ABS-polimerek tulajdonságait jelentõs mértékben a reakciókörülmények (hõmérséklet, reakcióidõ, reaktánskoncentrációk) határozzák meg, mivel ezek a körülmények határozzák meg a polimer molekulatömegét és összetételét. Másrészt az újrahasznosított ABS-termékekre a tulajdonságokat olyan tényezõk határozzák meg, mint a betáplálási anyagok keverése és az elválasztási eljárás. Mivel az eljárást nagy méretekben hajtják végre, a mûanyag forgácsok keveredése a termékben rendszerint igen konzisztens. Az újrahasznosított ABS-termékek konzisztenciáját sematikusan a 12. ábrán ábrázoltuk. A 12. ábrán különbözõ olvadékfolyási sebességû (a forgácsban lévõ polimer-molekulatömeg által meghatározott) forgácsok keverékét elegyítettük nagymértékben konzisztens olvadékfolyási sebességû pelletek elõállítására. Még ha a forgácsok ugyanolyan minõségû mûanyagból állnak is, ahol az olvadékfolyási sebesség csak 5 és 7 g/10 perc között szabályozott, a termék olvadékfolyási sebessége szûkebb olvadékfolyási sebességtartományba fog esni. Az újrahasznosított ABS-anyag más tulajdonságai szintén szûk tartományban szabályozottak a nagyléptékû keverés miatt. A 17. táblázatban az olvadékfolyási sebességet és a húzófeszültség a folyáshatárnál értéket mutatja különbözõ újrahasznosított ABS-adagokra [egyenként nagyobb, mint 2000 lb (900 kg)], amelyek irodai készülékekbõl származnak. Ezekre az ABS-anyagokra, amelyeket nagymértékben
NI (J/m)
TSY (MPa)
15 kevert betáplálásokból nyertünk, a mechanikai tulajdonságok nagymértékben konzisztensek.
20
17. táblázat Irodai készülékekbõl származó ABS-adagok tulajdonságai Adag
MFR (g/10 min)
TSY (MPa)
A
8,5
41,4
B
8,1
40,9
C
8,0
40,9
D
8,0
40,9
E
8,5
40,9
25
30 21. példa: HIPS-termék tulajdonságai Fehérárukból és más készülékekbõl származó mûanyagban gazdag betáplálást állítottunk elõ japán forrásból. A forgácsok kis darabjait ezt követõen az elõ35 zõekben ismertetett elválasztási eljárásnak vetettük alá. Az elválasztási eljárást követõen viszonylag tiszta HIPS-terméket kaptunk, amely különbözõ minõségû HlPS-bõl származó forgácsokat tartalmaz. A világos színû HIPS-terméket extrudáltuk, öntöttük és megvizs40 gáltuk. A kapott szürke színû HIPS-termék olvadékfolyási sebessége a táblázatban látható, újonnan elõállított HIPS extrudálási és fröccsöntési eljárással elõállított minõségek értékei közé esik. A húzófeszültség a folyáshatárnál valamivel nagyobb, míg az ütõszilárd45 ság valamivel kisebb, mint az extrudálással és fröccsöntéssel elõállított minõségû anyagok értékei. Ez valószínûleg a termékben kis mennyiségben jelen lévõ ABS-anyagnak tulajdonítható. A 16. táblázatban a világos színû HIPS-termék tulajdonságait mutatjuk be.
16. táblázat IWG-bõl származó világos színû HIPS-termékek tulajdonságai Minta
p (g/cmJ)
Világos HIPS
1,05
5,0
74
26,7
Dow Styron A¹Tech 1170 (extrudálási minõségû, hûtõszekrényekhez)
1,04
2,1
92
17
Dow Styron 478 (fröccsöntési minõségû, hûtõszekrényekhez)
1,04
6
124
23
MFR (g/10 min)
24
NI (J/m)
TSY (MPa)
1
HU 006 674 T2
22. példa: Hûtõszekrényekbõl származó HIPSkomponensdarabok analízise Elhasznált, egyesült államokbeli hûtõszekrényekbõl körülbelül harminc darab mintát nyertünk ki. Az alkatrészek között ajtóbevonatok, vajtartó ajtók és jégkockatálcák voltak. A mintákat az 1970¹es évektõl a 2000. évig terjedõ idõtartamból származó hûtõszekrényekbõl nyertük. Az alkatrészek sûrûsége 1,03 g/cm3 értéktõl 1,08 g/cm 3 értékig terjed, míg a vastagságuk 0,9 mm¹tõl körülbelül 3,8 mm¹ig. A TGA méréseket egy TA Instruments TGA Q500 típusú készülék dinamikus nagyfelbontású tulajdonságának felhasználásával hajtottuk végre. A felbontást 4,00 °C¹ra, míg az érzékenységet 1,00 értékre állítottuk. A felfûtési sebesség 50 °C/perc, amikor a tömeg nem változott lényeges mértékben. A minták 500 °C¹os hõmérsékletig nitrogénöblítés alatt voltak, amikor is a mintákat száraz levegõárammal öblítettük a teljes oxidáció teljessé tételére. A bemutatott lebomlási hõmérsékletek a derivatív tömegveszteség (a hõmérsékletet tekintve) görbék maximumai. Az alacsony, magas és átlagos értékek a gumitartalomra, pigmenttartalomra és a PS¹lebomlási hõmérsékletre az egyesült államokbeli hûtõszekrényekbõl származó HIPS-mintákra nézve a 17. táblázatban láthatóak. 17. táblázat Összetételi és PS¹lebomlási hõmérséklet-tartományok és átlagok az USA-ból származó HlPS¹re Minta
Tömeg% gumi
Tömeg% TiO2
8,6
0,9
401
Magas
15,9
4,6
414
Átlag
13,5
1,8
408,5
Alacsony
PS-lebomlás (°C)
Amint a 17. táblázatban látható, a %¹os gumitartalom körülbelül 9 tömeg%-tól körülbelül 16 tömeg%¹ig, a titán-dioxid-tartalom körülbelül 0,9 tömeg%-tól körülbelül 4,6 tömeg%¹ig, a PS lebomlási hõmérséklete körülbelül 401 °C¹tól körülbelül 414 °C¹ig változtak. A DSC mérést egy TA Instrumentes DSC Q1000 típusú készülékkel hajtottuk végre. Az alkalmazott program fûtési-hûtési-fûtési ciklust tartalmaz 10 °C/perc hûtési és fûtési sebességek mellett 50 °C és 150 °C között. A második fûtési ciklusból kapott termogramokat az alábbiakban ismertetett üvegesedési átmeneti hõmérsékletek meghatározására használtuk fel. A különbözõ minták DSC termogramjai körülbelül 97 °C¹tól körülbelül 100 °C¹ig terjedõ üvegesedési átmeneti hõmérsékleteket mutatnak, amelyek közül az egyik minta üvegesedési átmeneti hõmérséklete 101,9 °C, míg egy másik üvegesedési átmeneti hõmérséklete 89,5 °C. Az átlagos üvegesedési átmeneti hõmérséklet 98,1 °C. Egy hûtõszekrény fõ burkolatából származó egyik minta endoterm olvadáspontot mutatott 129 °C¹nál, amely PE jelenlétére utal a felületi rétegben.
2
23. példa: HlPS-ben a gumi üvegesedési átmeneti hõmérséklete meghatározása DMA-val A DMA mérést JWG és U.S. OA¹bõl származó HIPS-termékeken hajtottuk végre. A 13. ábrán a hajlítá5 si veszteségimodulusz- (E’’) és a tangensd- (E’/E’’) görbéket mutatjuk be a két anyagra a hõmérséklet függvényében. A mintákat 1 Hz frekvenciánál vizsgáltuk, míg a hõmérséklet emelés sebessége 5 °C/perc. Az ASTM módszer az üvegesedési átmeneti hõmérsékletet mint 10 az E’’ maximumát definiálja. A JWG-bõl származó ABS-anyagra az üvegesedési átmeneti hõmérséklet –75,6 °C, míg az U.S. OA¹ból származó ABS-anyagra az üvegesedési átmeneti hõmérséklet –86,0 °C. A 12. ábra szerint a gumira is jelentõs átmenet lehetsé15 ges a JWG-bõl származó HIPS-anyagban –20 °C körül. Talán kisebb átmenet lehetséges az U.S. OA¹ból származó HIPS-anyagra ugyanabban a tartományban. Ez a várakozásnak megfelelõ, mivel a JWG betáplálási áram szélesebb tartományba esõ alkatrészeket tartalmaz és 20 ennek megfelelõen szélesebb tartományba esõ HIPSanyagokat. Az U. S. OA¹ból származó HIPS relaxációt is mutat körülbelül 10 °C¹nál, amely a JWG-bõl származó HIPS-termékben nincs jelen. 24. példa: Ütõszilárdság-módosítók alkalmazása a JWG-bõl származó HIPS tulajdonságainak javítására A JWG-bõl kinyert világos színû HIPS-termék viszonylag kis ütõszilárdságot mutat a HIPS-anyagra. Ez 30 akkor lehetséges, amennyiben a tisztaság nem elegendõen nagy, az anyag használat közben vagy a feldolgozás során bomlik, vagy amennyiben a HIPS-anyagok nem elég szilárdak. Két különbözõ koncentrációban adagoltunk nagy gumitartalmú SBS blokk-kopoli35 mer ütõszilárdság-módosító anyagot (Vector 8508) a termékhez nagyobb ütõszilárdságú és alacsonyabb húzófeszültség a folyáshatárnál minõségek elõállítására. A 18. táblázatban ezen anyagok mechanikai tulajdonságait mutatjuk be. 40 18. táblázat JWG-bõl származó HIPS mechanikai tulajdonságai SBS HIPS ütõszilárdság-módosítóval vagy a nélkül 25
45
50
Termék
NI (J/m)
TSY (MPa)
Világos színû HIPS
59
25,8
Világos színû HIPS+5% Vector 8508
96
24,4
Világos színû HIPS+10% Vector 8508
123
21,5
25. példa: Ütõszilárdság-módosítók alkalmazása egyesült államokbeli hûtõszekrényekbõl származó HIPS tulajdonságainak javítására 55 Ezekhez a vizsgálatokhoz használt kiindulási anyag egy HlPS-ben gazdag mûanyag forgácsáram volt, amely egyesült államokbeli hûtõszekrényekbõl származott. A termékanalízis azt mutatja, hogy 60% HIPS60 anyagot, 20% ABS és 20% PP¹anyagot (fõleg töltõ25
1
HU 006 674 T2
anyaggal) tartalmazott. Ez a világos színû HIPS-termék gyenge mechanikai tulajdonságokat mutat, amint az a 19. táblázatból látható. Az anyag szilárdságának javítására tíz tömeg% sztirol-butadién blokk-kopolimert (a Firestone cégtõl, Stereon 841A márkanevû anyag) adagoltunk a világos színû HIPS-anyaghoz. Ennek a nagymértékben megszilárdított anyagnak a tulajdonságai a 19. táblázatban láthatóak. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy lehetséges megfelelõ tulajdonságokat mutató termékek elõállítása még akkor is, amikor a terméktisztaság nem elég jó. 19. táblázat USA hûtõszekrényekbõl származó HIPS mechanikai tulajdonságai SBS blokk-kopolimer ütõszilárdságmódosítóval Termék
NI (J/m)
TSY (MPa)
Világos színû HIPS
18
23,8
Világos színû HIPS+10% Stereon 841A
87
17,6
26. példa: Adalék anyagok a HlPS-ben JWG-bõl származó HIPS mintából adalék anyagokat extraháltunk ki oly módon, hogy a mûanyagot forró xilolban feloldottuk, majd a polimert metanollal lecsapattuk. Az extrahált oldatot HPLC segítségével analizáltuk. Az adalék anyagokat 254,4, 275,4 és 325,4 nm¹nél megjelenõ UV¹abszorpcióval detektáltuk. A 14. ábrán az extrahált adalék anyagok oldatának (abszorbancia 275,4 nm értéknél) HPLC kromatogramja látható. Az egyik csúcsot fényt abszorbeáló 2¹(2’-hidroxi-5’-oktil-fenil)-benzotriazolként azonosítottuk (a Ciba cég által gyártott Tinuvin 329 márkanevû anyagként, vagy a Cytec Industries által gyártott Cyasorb UV–5411 márkanevû anyagként forgalmazott). Más csúcsokat nem azonosítottunk, azonban azok valószínûleg más nyomnyi mennyiségben jelen lévõ, a HIPS-mintából származó adalék anyagoknak felelnek meg. 27. példa: A JWG-bõl származó HIPS ütõszilárdság-módosítása A JWG-bõl származó HIPS-termékek a HlPS¹t és más komponenseket az elõnyös tartományban tartal-
5
2
mazzák. A Stereon 841A márkanevû anyag a Firestone cégtõl sztirol és butadién multiblokk-kopolimerje, amely a HlPS-hez adagolható a szilárdság javítására. A HIPS-anyagot extrudáltuk és pelletizáltuk. A HIPSpelleteket fröccsöntöttük Stereon 841A anyaggal vagy a nélkül. A 20. táblázatban a HIPS-termékek mechanikai tulajdonságait mutatjuk be (ASTM D256 és ASTM D638). 20. táblázat JWG-bõl származó HIPS mechanikai tulajdonságai
10
Termék
15
HIPS Világos színû HIPS+2% Stereon 841A
NI (J/m)
TSY (MPa)
65
26,7
104
26,2
Enyhe delaminálódást figyeltünk meg, amikor az 20 alapgyantaminta eltört, azonban ezt nem észleltük a 2% Stereon 841A anyagot tartalmazó mintánál. 28. példa: Televízió-alkatrészekben gazdag áramokból származó égésgátolt HIPS 25 A többnyire fogyasztó utáni televíziókból származó áramokból kinyert égésgátolt HIPS hornyolt Izod ütõszilárdsága 90 J/m (ASTM D256), míg húzófeszültsége a folyáshatárnál 26,0 MPa (ASTM D638). 30 A HIPS-termék sûrûsége 1,15 g/cm3 a nagy koncentrációban jelen lévõ Br és Sb miatt. Ez a termék V¹2 besorolást ér el (drips ignited cotton) az UL 94V teszt során 29. példa: Módosított PPO-val elegyített HIPS tulajdonságai Irodai készülékekbõl származó néhány betáplálási áram nagy mennyiségben tartalmaz HIPS- és módosított PPO-anyagokat. Ilyen áramokból elõállított termé40 kekre példa a billentyûzetekbõl származó szürke HIPS nyomtató-festékpatronokból származó módosított PPO-val elegyítve. A 21. táblázatban az olvadékfolyási sebességet (ASTM D1238, 200/5,0 értéknél), valamint a mechanikai tulajdonságokat (ASTM D256 és ASTM 45 D638) mutatjuk be a különbözõ HIPS-blendekre módosított PPO-val. 35
21. táblázat HIPS módosított PPO-val képzett blendjeinek tulajdonságai Minta
HIPS HIPS 76/PPO24
% HIPS
% PPO
MFR (g/10 min)
NI (J/m)
TSY (MPa)
100
0
4,6
149
23,5
76
24
2,9
170
26,2
A 19. táblázatban látható, hogy nagyobb mennyiségû módosított PPO jelenléte a HIPS-termékben csökkenti az olvadékfolyási sebességet, miközben növeli az
ütõszilárdságot és a folyáshatárnál mért húzófeszültséget. Az összetétel gondos szabályozása így szabályo60 zott és elõnyös mechanikai tulajdonságokhoz vezethet. 26
1
HU 006 674 T2
30. példa: Fekete HIPS elõállítása OA¹ból OA-ból származó HIPS-anyagot elegyítettünk fekete színû koncentrátummal és egy ütõszilárdság-módosítóval. A PS908 márkanevû anyag a Modern Dispersion által elõállított színes koncentrátum. A Vector 8508 sztirol és butadién triblokk-kopolimerje, amely ütõszilárdság-módosítóként alkalmazható. A módosítatlan HIPS hornyolt Izod ütõszilárdsága 90 J/m (ASTM D256). 10% PS908 és 10% Vector 8508 adagolását követõen az aktív szén színû HIPS-termék hornyolt Izod ütõszilárdsága 196 J/m. 31. példa: OA¹ból származó HIPS ütõszilárdságmódosítása A HIPS-terméket kevert OA áramából nyertük ki. A kevert forgácsok összetétele az elõnyös tartományba esett. A szilárdság növeléséhez 10% Vector 6244 anyagot (a Dexco cég által elõállított triblokk-kopolimer) adagoltunk. A hornyolt Izod ütõszilárdság (ASTM D256) a módosítatlan HIPS 112 J/m értékérõl növekedett 170 J/m értékre a 10% Vector 6241 márkanevû anyaggal adagolt HIPS-terméknél. 32. példa: JWG-bõl származó HIPS égésgátolt HlPS-sel elegyítve A JWG-bõl kinyert HlPS-ben gazdag forgácskeverék gyenge mechanikai tulajdonságokat mutat az elõnyös összetételi tartományon kívül esõ ABS és töltõanyagot tartalmazó PP jelenléte miatt. A további tisztítás vagy ütõszilárdság-módosítók adagolása helyett a keveréket kis mennyiségben OA¹ból származó égésgátolt HlPS-hez adagoltuk. A 22. táblázatban a égésgátolt HIPS-anyagok hornyolt Izod ütõszilárdság-értékeit (ASTM D256) mutatjuk be, amelyekhez különbözõ mennyiségû JWG-bõl származó HlPS¹t adagoltunk. Ez a példa azt mutatja, hogy JWG-bõl származó kis mennyiségû HlPS-ben gazdag keverékek adagolhatók az OA¹ból származó égésgátolt HIPS-anyaghoz jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezõ termék elõállítására.
23. táblázat JWG-bõl származó HIPS adagolása OA¹ból származó HlPS-hez 5
10
NI (J/m)
A
0
104
B
10
100
C
25
91
33. példa: JWG-bõl származó HIPS OA¹ból származó HlPS-sel elegyítve A 30. példában ismertetettel azonos, JWG-bõl származó HIPS-keveréket adagoltunk kis mennyiségben OA¹ból származó HlPS-hez. A 23. táblázat az OA¹ból származó HIPS hornyolt Izod ütõszilárdság-értékeit mutatja (ASTM D256) különbözõ mennyiségû JWG-bõl származó HIPS adagolását követõen.
% JWG-bõl származó HIPS
NI (J/m)
A
0
117
B
10
110
C
25
100
35. példa: Töltött PP a HlPS-ben különbözõ fizikai tulajdonságok beállítására A HIPS-készítményekbe töltött PP vihetõ be a zsugorodás fokozására, a fényesség csökkentésére és a mechanikai tulajdonságok megváltoztatására. Mivel a 30 PP egy kristályos polimer, a kristályosodása növekvõ öntési zsugorodását eredményezi a HIPS-terméknek, valamint a felületi egyenetlenség fokozódását, amely a fényességet csökkenti. Továbbá az olyan mechanikai tulajdonságoknak, mint a hõelhajlási hõmérséklet, nö35 vekednie kell, amikor töltött PP¹t viszünk be a HIPSanyagba. 25
40
45 % JWG-bõl származó HIPS
Minta
34. példa: Általános célú PS a HlPS-ben a húzófeszültség javítására Az általános célú PS rendszerint nagyobb húzófe15 szültség, mint az ütõszilárdságában módosított HIPSanyag. A PS és HIPS kompatibilis, így azok elegyítése nagyobb húzófeszültségû HIPS-terméket kell hogy eredményezzen. Azt találtuk, hogy a körülbelül 25% 20 PS¹t tartalmazó HIPS-termék húzófeszültsége a folyáshatárnál körülbelül 31 MPa, míg a HIPS-termékek PS nélkül körülbelül 23 MPA húzófeszültség a folyáshatárnál értéket mutatnak (lásd a 21. táblázat).
22. táblázat Égésgátolt HlPS-hez adagolt JWG-bõl származó HIPS Minta
2
50
55
60 27
36. példa: A HIPS-termékek konzisztenciája A újonnan elõállított HIPS-polimerek tulajdonságait nagymértékben a reakciókörülmények (hõmérséklet, reakcióidõ, reaktánskoncentrációk) határozzák meg, mivel ezek a körülmények határozzák meg a polimer molekulatömegét és összetételét. Az újrahasznosított HIPS-termékeknél másrészt a tulajdonságokat olyan tényezõk határozzák meg, mint a betáplálási anyagok keveredése és az elválasztási eljárás. Mivel az eljárást nagy léptékben hajtjuk végre, a termékben a mûanyag forgácsok keveréke rendszerint nagymértékben konzisztens. Az újrahasznosított HIPS-termékek konzisztenciáját sematikusan a 12. ábrán mutatjuk be. A 12. ábrán különbözõ olvadékfolyási sebességû (amelyet a forgácsban lévõ polimer molekulatömege határoz meg) forgácsok keverékét elegyítettük olyan pelletek elõállítására, amelyek nagymértékben konzisztens olvadékfolyási sebességûek. Még ha a forgácsok ugyanolyan minõségû mûanyagból állnak is, ahol az olvadékfolyási sebességet 5 és 7 g/10 perc közötti tartományban szabályoztuk, a termék pelletek olvadékfolyási sebessége szûkebb tartományba esõ olvadékfolyási sebességet mutat.
1
HU 006 674 T2
A 15. ábrán irodai készülékekbõl származó újrahasznosított HIPS különbözõ adagjainak [hozzávetõlegesen egyenként 40 000 lb (1800 kg)] olvadékfolyási sebességét mutatjuk be. A reológiai tulajdonságok nagymértékben konzisztensek (MFR-érték 5,8 és 6,6 g/10 perc közötti) ezekre a nagymértékben kevert betáplálásokból kinyert HIPS-adagokra, habár az egyedi forgácsok olvadékfolyási sebessége 5 g/10 perc alatti vagy 7 g/10 perc fölötti érték lehet. Hasonló konzisztenciát figyelhetünk meg a hornyolt Izod ütõszilárdságra és húzófeszültségre is ezeknél a termékeknél. A hor-
2
nyolt Izod ütõszilárdság 93 és 109 J/m között változik, míg a húzófeszültség-érték 22,3-tõl 24,5 MPa értékig változik ezekre a HIPS-termékekre. 5
37. példa: A JWG-bõl származó PP¹termék tulajdonságai A világos színû PP¹termékeket japán termékekbõl állítottuk elõ az elõzõekben ismertetett újrahasznosítási eljárás alkalmazásával. A PP¹forgácsot pelletizáltuk, 10 fröccsöntöttük és a standard eljárások szerint vizsgáltuk. A tulajdonságokat a 24. táblázatban mutatjuk be.
24. táblázat JWG-bõl származó világos színû PP¹termék tulajdonságai Anyag
Világos PP
r (g/cm3)
MFR (g/10 min)
TSY (MPa)
NI (J/m)
0,92
24
24,8
62
38. példa: A JWG-bõl származó PP¹minták termikus analízise Hozzávetõlegesen ötven darab különbözõ színû egyedi forgácsot vettünk JWG-bõl származó forrásokból. A forgácsokat DSC és TGA alkalmazásával analizáltuk. A differenciális pásztázókalorimetriás vizsgálatokat (DSC) egy TA Instruments DSC Q1000 berendezéssel hajtottuk végre. Az alkalmazott program felfûtés-hûtés-felfûtés ciklust tartalmaz 10 °C/perc felfûtési és hûtési sebességgel 50 °C és 150 °C között. A hûtési ciklusból származó termogramokat a kristályosodási hõmérsékletek és entalpiák meghatározására használtuk, míg a második fûtési ciklusból származó termogramokat az olvadási hõmérsékletek és entalpiák meghatározására használtuk. A 16. és 17. ábrán a hõáramokat mutatjuk be a hõmérséklet függvényében a PP¹mintákra, az olvadási és kristályosodási hõmérsékletek és entalpiák meghatározásának demonstrálására. A termogravimetriás analízist (TGA) a TA Instruments TGA Q500 típusú készülék dinamikus nagyfelbontású tulajdonságának felhasználásával hajtottuk végre. A felbontást 4,00 °C¹ra, míg az érzékenységet 1,00 értékre állítottuk be. A felfûtési sebesség 50 °C/perc, amikor a tömeg már nem változott jelentõs mértékben. A mintákat 500 „C hõmérsékletig nitrogénöblítés alatt tartottuk, ami után a mintákat száraz levegõvel öblítettük a teljes oxidáció eléréséhez. Az alábbiakban bemutatott lebomlási hõmérsékletek a derivatív tömegveszteségi (a hõmérsékletet tekintve) görbék maximumai. A PP¹forgácsok rendszerint két olvadáspontot és két kristályosodási hõmérséklete mutatnak. Amennyiben a polipropilén forrása fehéráruk, az alacsonyabb olvadáspont körülbelül 114 °C és körülbelül 140 °C közötti, míg az olvadási entalpia kisebb, mint körülbelül 6 J/g. A felsõ olvadáspont körülbelül 162 °C és körülbelül 168 °C közötti, míg az entalpia körülbelül 70 J/g és körülbelül 95 J/g közötti. Az alsó és felsõ olvadási entalpiák aránya, amely az etiléntartalomhoz rendelhetõ a polimerben, kisebb
mint körülbelül 10. A magasabb kristályosodási hõmérséklet körülbelül 117 °C és körülbelül 133 °C közötti, míg az entalpia értéke 75 J/g és körülbelül 100 J/g közötti. Az alacsonyabb kristályosodási hõ25 mérséklet körülbelül 88 °C és körülbelül 117 °C közötti, míg az entalpia kisebb mint körülbelül 1,5 J/g. Azt találtuk továbbá, hogy a minták lebomlási hõmérséklete körülbelül 430 °C és körülbelül 432 °C közötti. Az olvadási, kristályosodási és lebomlási hõmérsékletek 30 felsõ, alsó és átlagos értékeit a 25. táblázatban mutatjuk be.
35
25. táblázat Olvadási és lebomlási hõmérséklet-tartományok és középértékek JWG-bõl származó PP¹re Minta
Tm, alacso(°C)
Tm, magasabb (°C)
Tm, átlag (°C)
Alacsony
114
162
430
Magas
140
168
432
Átlag
120
164
431
nyabb
40
39. példa: JWG-bõl származó PP javítása A világos színû PP¹t JWG-bõl állítottuk elõ. Két adalék anyagot alkalmaztunk a PP tulajdonságainak javítására. A Bennet BRC 100 márkanevû anyag egy 50 kompatibilizálószer, amelyet az iparban az ABS és HIPS tulajdonságainak javítására alkalmaznak. Ez az adalék anyag nem poláros komponenseket, mint például a PP¹t és HlPS¹t kompatibilissá tesz poláros csoportokat tartalmazó polimerekkel, mint például az ABS. 55 A Stereon 841A márkanevû anyag sztirol (44,5 tömeg%) és butadién multiblokk-kopolimerje, és ütõszilárdság-módosítóként alkalmazzák HlPS-hez és poliolefinhez. A világos színû PP pelletjeit 3 tömeg% BRC 100 és 10 tömeg% Stereon 841A márkanevû anyaggal 60 elegyítettük egy fröccsöntõ berendezésben. A minták 45
28
1
HU 006 674 T2
mechanikai tulajdonságait a 26. táblázatban adjuk meg. Mindkét módosított minta jelentõs mértékben szilárdabb, mint az alap PP¹minta, habár a húzófeszültség a folyáshatárnál 5–10%-kal csökkent. 5
26. táblázat Módosított PP¹minták mechanikai tulajdonságai Minta
NI (J/m)
TSY (MPa)
Világos színû PP
62
24,8
Világos színû PP+3% BRC 100
88
23,8
Világos színû PP+10% Stereon 841A
120
22,3
40. példa: Adalék anyagok PP¹ben A JWG-bõl származó PP¹mintából adalék anyagokat extraháltuk ki oly módon, hogy a mûanyagot forró xilolban oldottuk, majd a polimert metanollal lecsapattuk. Az extrahált oldatot HPLC segítségével analizáltuk. Az adalék anyagokat a 254,4, 275,4 és 325,4 nm¹nél jelentkezõ UV¹abszorpciós sávval detektáltuk. A 16. ábrán az extrahált adalék anyagok oldatának (abszorbancia 275,4 nm¹nél) HPLC kromatogramját mutatjuk be. A csúcsok valószínûleg nyomnyi mennyiségû adalék anyagokra utalnak a PP¹mintában. 41. példa: PP elegyítése üvegrosttal JWG-bõl kinyert polipropilént elegyítettünk 0,2% elsõdleges/másodlagos antioxidánsblenddel (Irganox B225) és 0–40% üvegrosttal. A különbözõ mennyiségû üvegrosttal töltött anyagok tulajdonságait a 26. táblázatban adjuk meg. Az összes a folyáshatárnál mért húzófeszültség-értéket 0,2 inches/min (5 mm/perc) harántfejsebességnél mértük. 26. táblázat Üvegrosttal töltött PP¹minták mechanikai tulajdonságai % üvegrost a PP¹mintában
NI (J/m)
TSY (MPa)
0
62
22,0
10
50
23,0
20
51
25,6
30
47
28,6
40
42
41,9
42. példa: A PP¹termékek konzisztenciája Az újonnan elõállított PP¹polimerek tulajdonságait nagymértékben a reakciókörülmények (hõmérséklet, reakcióidõ, reaktánskoncentrációk) határozzák meg, mivel ezek a körülmények határozzák meg a polimer molekulatömegét és összetételét. Az újrahasznosított PP¹termékeknél másrészt a tulajdonságokat olyan té-
10
15
20
25
2
nyezõk határozzák meg, mint a betáplálási anyagok keveredése és az elválasztási eljárás. Mivel az eljárást nagy léptékben hajtjuk végre, a termékben a mûanyag forgácsok keveréke rendszerint nagymértékben konzisztens. Az újrahasznosított PP¹termékek konzisztenciáját sematikusan a 12. ábrán mutatjuk be. A 12. ábrán különbözõ olvadékfolyási sebességû (amelyet a forgácsban lévõ polimer molekulatömege határoz meg) forgácsok keverékét elegyítettük olyan pelletek elõállítására, amelyek nagymértékben konzisztens olvadékfolyási sebességûek. Még ha a forgácsok ugyanolyan minõségû mûanyagból állnak is, ahol az olvadékfolyási sebességet 5 és 7 g/10 perc közötti tartományban szabályoztuk, a termék pelletek olvadékfolyási sebessége szûkebb tartományba esõ olvadékfolyási sebességet mutat. A 19. ábrán a JGW-bõl származó újrahasznosított PP különbözõ adagjaira vonatkozó [egyenként több mint 2000 lb (900 kg)] olvadékfolyási sebességek láthatók. A reológiai tulajdonságok nagymértékben konzisztensek (olvadékfolyási sebesség 22 és 24 g/10 perc közötti) ezekre a nagymértékben kevert betáplálásokból kinyert PP¹adagokra. Hasonló konzisztencia figyelhetõ meg a hornyolt Izod ütõszilárdság és húzófeszültség a folyáshatárnál értékekre ezekre a termékekre vonatkozóan. A hornyolt Izod ütõszilárdság 60–70 J/m között változik, míg a húzófeszültség a folyáshatárnál 23,5 és 24,9 MPa érték között változik erre a PP¹termékre.
30
35
40
45
50
55
60 29
43. példa: Antioxidánsok és ütõszilárdságmódosítók a PC/ABS tulajdonságainak javítására PC/ABS anyagot és kisebb mennyiségben ABS¹FR és PC¹anyagot tartalmazó forgácsokat nyertünk ki kevert OA¹forrásból. A forgácsokból, valamint a forgácsok keverékeibõl pelleteket állítottunk elõ különbözõ ütõszilárdság-módosítókkal és stabilizálóanyagokkal. Irganox B900 (B900 a Ciba cégtõl) egy elsõdleges és másodlagos antioxidáns elegye, amely az oxidatív lebomlást elõzi meg, és savmegkötõként kell mûködnie a PC lebomlásának lassításához. Az epoxidált szójaolaj (ESO) rendszerint megakadályozza a PC lebomlását a savak hatására. A Blendex 338 (B338, a GE cégtõl) egy nagy gumitartalmú ABS, amely az ütõszilárdságot javítja, míg az olvadékfolyási sebességet csökkenti. A Bennett BRC 100 egy reaktív kompatibilizáló anyag, amely a mechanikai tulajdonságokat javítja a PC és ABS közötti felületi adhézió javításával. A forgácsokat megszárítottuk és szárítás nélküli adalék anyagokkal elegyítettük egy 30 mm¹es ikercsigás extruderrel 170 °C hõmérséklettõl 200 °C hõmérsékletig terjedõ hõmérsékletprofil mellett. A pelleteket megszárítottuk és fröccsöntöttük 170 °C¹tól 200 °C¹ig terjedõ hõmérsékletprofil mellett. A 27. táblázat a különbözõ készítmények összetételét és mechanikai tulajdonságait mutatja. A PC ABS-minta a folyáshatár elõtt tönkrement a húzófeszültségtesztben.
1
HU 006 674 T2
2
27. táblázat PC/ABS készítmények összetétele és mechanikai tulajdonságai Minta
% B900
% ESO
% B338
% BRC 100
NI (J/m)
Húzófeszültség (MPa)
PCABS
0
0
0
0
21
40,4
FD1
0,5
0
5
0
42
56,2
FD2
0,5
0
3
2
85
52,7
FD3
0
0,5
3
2
58
55,1
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Újrahasznosított termoplasztikus gyanták blendje, ahol a blend egy olyan termoplasztikus gyanta, amely olvadékfolyási sebesség és sûrûség közül megválasztott legalább egy egységes, elõre meghatározott tulajdonságú, az említett blend tartalmaz: egy elsõdleges polimertípust, amely az újrahasznosított ABS, HIPS, PP és PC közül megválasztott egy polimertípus; visszamaradt adalék anyagokat, beleértve két vagy több adalék anyagot, amely az antioxidánsok, hõstabilizálók, UV¹stabilizálók, égésgátlók, antisztatikumok, fúvatószerek, ütõszilárdság-módosító anyagok, kompatibilizáló anyagok, töltõanyagok, rostos erõsítõanyagok, fluoreszcens fehérítõk és kenõanyagok közül megválasztott; és egy vagy több másodlagos polimertípust, amelyek az elsõdleges polimertípustól eltérõek, és amelyek az újrahasznosított ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimerek, polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendjei, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjei, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerjei, polikarbonát, poli(vinil-klorid), poliuretán, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerek és poliolefin közül megválasztott, ahol: az elsõdleges polimertípus körülbelül 20 és 99,9 tömegrész közötti mennyiségét teszi ki a blendnek, és az elsõdleges polimer két vagy több minõségét tartalmazza, ahol a különbözõ minõségek különbözõ molekulatömegekkel, különbözõ molekuláris összetétellel, különbözõ polimerszerkezettel vagy morfológiával jellemezhetõek; az újrahasznosított termoplasztikus gyanták blendje nagyobb mennyiségben tartalmaz elsõdleges polimertípust, mint másodlagos polimertípust; és a visszamaradt adalék anyagok körülbelül 0,1–40 tömegrészét teszik ki a blendnek; ahol az újrahasznosított termoplasztikus gyantát egy olyan hulladék mûanyagból nyerjük ki, amely egy vagy több fogyasztó utáni forrásból származik, amely az irodai készülékek, fehéráruk, háztartási elektronikai cikkek, gépjármû-aprítási maradék, építési hulladék és ipari öntés és extrudálás utáni hulladék közül megválasztott.
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 30
2. Az 1. igénypont szerinti blend, ahol: az elsõdleges vagy másodlagos polimertípusok közül legalább egy vagy több polimer elöregedésbõl eredõ detektálható oxidáltságot mutat. 3. Az 1–2. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a visszamaradt adalék anyagok brómot és antimont tartalmaznak, ahol a brómnak az antimonhoz viszonyított aránya körülbelül 1:1 és 10:1 közötti, és a bróm és az antimon együttesen körülbelül 1 ppm–körülbelül 5 tömeg% koncentrációban van jelen. 4. Az 1–3. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a visszamaradt adalék anyagok titán-dioxidot tartalmaznak körülbelül 0,5 tömeg% és körülbelül 5 tömeg% közötti koncentrációban. 5. Az 1–4. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a visszamaradt adalék anyagok szénkormot tartalmaznak körülbelül 0,1 tömeg% és körülbelül 3 tömeg% közötti koncentrációban. 6. Az 1–5. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a visszamaradt adalék anyagok egy vagy több további pigmentet vagy szerves színezõanyagot tartalmaznak körülbelül 1 ppm és körülbelül 0,1 tömeg% közötti koncentrációban. 7. Az 1–6. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a visszamaradt adalék anyagok két vagy több elemet tartalmaznak, amelyek a Cd, Pb, Hg, Cr és Ni közül megválasztottak, a két vagy több elem körülbelül 0,1 ppm és 100 ppm közötti koncentrációban van jelen. 8. Az 1–7. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a két vagy több adalék anyag egymással vagy az elsõdleges polimertípussal inkonzisztensek vagy inkompatibilisek. 9. Az 1–8. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: az elsõdleges polimertípus egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimert tartalmaz; az egy vagy több másodlagos polimertípus elsõ polimerje egy sztirol-akrilnitril kopolimer; és a blend egy második polimert és egy harmadik polimert tartalmaz az egy vagy több másodlagos polimertípusok közül, amelyek egymástól és az elsõ polimertõl eltérõek.
1
HU 006 674 T2
10. A 9. igénypont szerinti blend, ahol a blend a következõ tulajdonságokkal rendelkezik: körülbelül 1,06–körülbelül 1,10 g/cm3 sûrûséggel, az ASTM D792 szerint meghatározva; körülbelül 2–körülbelül 9 g/10 perc olvadékfolyási sebességgel, az ASTM D1238 szerint meghatározva; körülbelül 36–körülbelül 48 MPa húzófeszültséggel a folyáshatárnál, az ASTM D638 szerint meghatározva; és körülbelül 85–körülbelül 200 J/m hornyolt Izod ütõszilárdsággal (3,2 mm¹es horony), az ASTM D256 szerint meghatározva. 11. A 9–10. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: a másodlagos polimertípusok egy vagy több polimerje polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirolakrilnitril kopolimer blendje, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendje, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerje, polikarbonát, poli(vinil-klorid) vagy poliuretán. 12. Az 1–8. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: az elsõdleges polimertípus egy ütõszilárdságában módosított sztirolpolimert tartalmaz; az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ polimerje egy általános célú polisztirol; és a blend az egy vagy több másodlagos polimertípusok olyan második polimerjét tartalmazza, amely az elsõ polimertõl eltérõ. 13. A 12. igénypont szerinti blend, ahol a blend a következõ tulajdonságokkal rendelkezik: körülbelül 1,04–körülbelül 1,08 g/cm3 sûrûséggel, az ASTM D792 szerint meghatározva; körülbelül 2–körülbelül 8 g/10 perc olvadékfolyási sebességgel, az ASTM D1238 szerint meghatározva; körülbelül 20–körülbelül 27 MPa húzófeszültséggel a folyáshatárnál, az ASTM D638 szerint meghatározva; és körülbelül 60–körülbelül 120 J/m hornyolt Izod ütõszilárdsággal (3,2 mm¹es horony), az ASTM D256 szerint meghatározva. 14. Az 1–8. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: az elsõdleges polimertípus polipropilént tartalmaz; a blend az egy vagy több másodlagos polimertípusok olyan második polimerjét tartalmazza, amely az elsõ polimertõl eltérõ; és a blend egymástól elkülönülõ olvadáspontokat mutat körülbelül 125 °C¹nál és körülbelül 164 °C¹nál. 15. A 14. igénypont szerinti blend, ahol: az egy vagy több másodlagos polimertípusok polimerjei akrilnitril-butadién-sztirol terpolimert, polisztirolt, ütõszilárdságában módosított polisztirolt vagy polietilént tartalmaznak. 16. A 14–15. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol az említett blend a következõ tulajdonságokkal rendelkezik: körülbelül 0,92–körülbelül 0,96 g/cm3 sûrûséggel, az ASTM D792 szerint meghatározva;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 31
2
körülbelül 20–körülbelül 30 g/10 perc olvadékfolyási sebességgel, az ASTM D1238 szerint meghatározva; körülbelül 20–körülbelül 28 MPa húzófeszültséggel a folyáshatárnál, az ASTM D638 szerint meghatározva; és körülbelül 50–körülbelül 100 J/m hornyolt Izod ütõszilárdsággal (3,2 mm¹es horony), az ASTM D256 szerint meghatározva. 17. Az 1–8. igénypontok bármelyike szerinti blend, ahol: az elsõdleges polimertípus polikarbonátot tartalmaz, az egy vagy több másodlagos polimertípusok elsõ polimerje egy ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer; és a blend az egy vagy több másodlagos polimertípusok olyan második polimerjét tartalmazza, amely az elsõ polimertõl eltérõ. 18. Pellet, amely az 1–17. igénypontok bármelyike szerinti blendbõl extrudált. 19. Lemez, amely az 1–17. igénypontok bármelyike szerinti blendbõl extrudált. 20. Termék, amelyet az 1–17. igénypontok bármelyike szerinti blend és egy vagy több olyan polimer együttes extrudálásával állítunk elõ, amely ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer, polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendjei, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjei, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerjei, polikarbonát, poli(vinil-klorid), poliuretán, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerek és poliolefinek közül megválasztott. 21. Termék, amelyet az 1–17. igénypontok bármelyike szerinti blend és egy vagy több olyan polimer együttes fröccsöntésével állítunk elõ, amely ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer, polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendjei, sztirol-akrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjei, poliszulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerjei, polikarbonát, poli(vinil-klorid), poliuretán, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerek és poliolefinek közül megválasztott. 22. Eljárás blendelt termoplasztikus anyag elõállítására, amely eljárás során: hulladék mûanyagot biztosítunk egy vagy több forrásból, amely az irodai készülékek, fehéráruk, háztartási elektronikai cikkek, gépjármû-aprítási maradék, építési hulladék és ipari öntés és extrudálás utáni hulladékok közül megválasztott, ahol a hulladék mûanyag két vagy több egymástól eltérõ mûanyagtípust és mûanyagtól elérõ szennyezõket tartalmaz; a hulladék mûanyagot több frakcióra választjuk szét, ahol az egyes frakciók többminõségû elsõdleges polimertípust tartalmaznak, amely az ABS, HIPS, PP és PC közül megválasztott egy polimertípus, valamint egy vagy több másodlagos polimertípust, amely az újrahasznosított ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimerek, polikarbonát és ütõszilárdságában módosított sztirol-akrilnitril kopolimer blendjei, sztirolakrilnitril és akrilát polimerek kopolimer blendjei, poli-
1
HU 006 674 T2
szulfon, sztirol és akrilnitril kopolimerjei, polikarbonát, poli(vinil-klorid), poliuretán, nagy ütõszilárdságú sztirolkopolimerek és poliolefin közül megválasztott, az elsõdleges polimertípus a másodlagos polimertípusoktól eltérõ, és egy frakció többnyire az elsõdleges polimertípust tartalmazza kisebb mennyiségû másodlagos polimertípusokkal; és a különbözõ minõségek különbözõ molekulatömegekkel, különbözõ molekuláris összetétellel, különbözõ polimerszerkezettel vagy morfológiával jellemezhetõk; és legalább egy elsõ frakciót blendelünk egy újrahasznosított mûanyag elõállítására, amely olvadékfolyási sebesség és sûrûség közül megválasztott legalább egy egységes, elõre meghatározott tulajdonságú. 23. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy második frakció legalább egy részét egyesítjük az elsõ frakcióval. 24. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy újonnan elõállított mûanyagot egyesítünk az elsõ frakcióval. 25. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy adalék anyagot vagy egy polimert elegyítünk az elsõ frakcióval. 26. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy elsõ frakció mennyiségét meghatározzuk és egy második frakció mennyiségét meghatározzuk az egymással történõ egyesítéshez, ahol az elsõ frakció elsõdleges polimerként egy elsõ típusú ABS-anyagot tartalmaz és a második frakció elsõdleges polimerként egy második típusú ABS-anyagot tartalmaz, és blendeléssel egy olyan újrahasznosított mûanyagot alakítunk ki, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága nagyobb, mint az elsõ típusú ABSanyag és a második típusú ABS-anyag hornyolt Izod ütõszilárdsága. 27. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy elsõ frakció mennyiségét meghatározzuk és egy második frakció mennyiségét meghatározzuk az egymással történõ egyesítéshez, ahol az elsõ frakció elsõdleges polimerként egy ABSanyagot tartalmaz és a második frakció elsõdleges polimerként egy HIPS-anyagot tartalmaz, és blendeléssel egy olyan újrahasznosított mûanyagot alakítunk ki, amelynek húzófeszültsége nagyobb, mint a HIPSanyag húzófeszültsége. 28. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy elsõ frakció mennyiségét meghatározzuk és egy második frakció mennyiségét meghatározzuk az egymással történõ egyesítéshez, ahol az elsõ frakció elsõdleges polimerként egy módosított PPO-anyagot tartalmaz és a második frakció elsõdleges polimerként egy HIPS-anyagot tartalmaz, és blendeléssel egy olyan újrahasznosított mûanyagot alakítunk ki, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága és
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 32
2
húzófeszültsége nagyobb, míg olvadékfolyási sebessége kisebb a HIPS-anyag értékeihez viszonyítva. 29. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy elsõ frakció mennyiségét meghatározzuk és egy második frakció mennyiségét meghatározzuk az egymással történõ egyesítéshez, ahol az elsõ frakció elsõdleges polimerként egy ABS-anyagot tartalmaz és a második frakció elsõdleges polimerként egy PC¹anyagot tartalmaz, és blendeléssel egy olyan újrahasznosított mûanyagot alakítunk ki, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága és húzófeszültsége nagyobb az ABS-anyagéhoz viszonyítva. 30. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy elsõ frakció mennyiségét meghatározzuk és egy második frakció mennyiségét meghatározzuk az egymással történõ egyesítéshez, ahol az elsõ frakció egy ABS-anyagot tartalmaz és a második frakció egy újraõrölt égésgátolt PC¹anyagot tartalmaz, és blendeléssel egy olyan újrahasznosított mûanyagot alakítunk ki, amelynek húzófeszültsége nagyobb az ABS-anyagéhoz viszonyítva. 31. A 22. igénypont szerinti eljárás, amelynek során továbbá: a blendelést megelõzõen egy elsõ frakció mennyiségét meghatározzuk és egy második frakció mennyiségét meghatározzuk az egymással történõ egyesítéshez, ahol az elsõ frakció egy ABS-anyagot tartalmaz és a második frakció egy PC/ABS anyagot tartalmaz, és blendeléssel egy olyan újrahasznosított mûanyagot alakítunk ki, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága és húzófeszültsége nagyobb az ABS-anyagéhoz viszonyítva. 32. A 22. igénypont szerinti eljárás, ahol: a legalább egy elsõ frakció blendelése magában foglalja egy, elsõdleges polimerként ABS¹t tartalmazó frakció blendelését egy olyan elõre meghatározott SAN-tartalmú újrahasznosított mûanyag kialakítására, ahol az elõre meghatározott SAN-tartalom elegendõ ahhoz, hogy egy vagy több elõre meghatározott tulajdonságot érjünk el, amely tulajdonság az újrahasznosított mûanyag környezeti hatásra bekövetkezõ repedezéssel szembeni ellenállóság, húzófeszültség, ütõszilárdság, olvadékfolyási sebesség egyikét foglalja magában. 33. A 22. igénypont szerinti eljárás, ahol: a legalább egy elsõ frakció blendelése magában foglalja egy, elsõ típusú ABS-anyagot és egy második típusú ABS-anyagot tartalmazó frakció blendelését egy olyan újrahasznosított mûanyag kialakítására, amelynek hornyolt Izod ütõszilárdsága nagyobb, mint az elsõ típusú ABS-anyag hornyolt Izod ütõszilárdsága, és kisebb, mint a második típusú ABS-anyagé. 34. A 22. igénypont szerinti eljárás, ahol: a legalább egy elsõ frakció blendelése magában foglalja polipropilén és egy kis sûrûségû polietilén vagy egy olyan polimer, amellyel a polipropilén kompatibilis, blendelését.
1
HU 006 674 T2
35. A 22. igénypont szerinti eljárás, ahol: a legalább egy elsõ frakció blendelése magában foglalja polikarbonát és PC/ABS, akrilnitril-butadién-sztirol terpolimer, akrilnitril-sztirol-akrilát kopolimer vagy más polimer, amellyel a polikarbonát kompatibilis, mennyiségeinek blendelését.
5
33
2
36. A 22. igénypont szerinti eljárás, ahol: a legalább egy elsõ frakció blendelése magában foglalja HIPS és ütõszilárdságában módosított sztirolpolimer, általános célú polisztirol, módosított poli(fenilénéter) vagy más polimer, amellyel a HIPS kompatibilis, mennyiségeinek blendelését.
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
34
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
35
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
36
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
37
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
38
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
39
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
40
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
41
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
42
HU 006 674 T2 Int. Cl.: C08L 23/02
43
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest
