Diseño Preliminar de una Planta de Mezclado de Poliolefinas Comerciales y Recicladas a Escala Piloto

Resumen

Resumen: En este estudio se determinó la miscibilidad de los sistemas polietileno de alta densidad/polipropileno (PEAD/PP y PEBD/PELBD) a través del criterio de la temperatura de transición vítrea. Se efectuó la caracterización de las poliolefinas y se determinó que el contenido de material inorgánico pudo afectar la formación de sus cristales con nucleaciones heterogéneas. Se elaboraron cuatro mezclas de cada sistema de poliolefinas y se les realizaron ensayos térmicos por DSC. Se determinó que sus temperaturas de fusión disminuyeron con respecto a los valores de sus componentes puros. En las mezclas polietileno de baja densidad/polietilenolineal de baja densidad (PEBD/PELBD) se produjeron dos nucleaciones y conforme se incrementó la concentración de PELBD se originó una tercera, mientras que en las mezclas PEAD/PP se produjo una sola nucleación en todas las concentraciones estudiadas. Además se determinaron las temperaturas de transición vítrea de las mezclas para evaluar su miscibilidad. Se encontró que el sistema PEBD/PELBD, en todas las concentraciones estudiadas, no presentó miscibilidad. Por otro lado, en el sistema PEAD/PP, sí se encontró miscibilidad a 5, 10 y 95% de PP.La mezcla PEAD/PP 95/5 presentó las mejores condiciones de miscibilidad.Se realizó una mezcla PEAD/PP 95/5 con poliolefinas recicladas y se evaluó su Tg. Se determinó que en materiales reciclados también se produce miscibilidad a partir de las condiciones establecidas para la mezcla con poliolefinas vírgenes. Se diseñó una planta a escala piloto que procese 470kg/día de mezcla PEAD/PP 95/5 con materiales comerciales y reciclados. Finalmente se realizó un estudio económico preliminar con el que se determinó que el costo de producción por unidad (un saco de 25 kg) de mezcla comercial y reciclada fue de $62,24 y $31,64 respectivamente.

 

Abstract: In this study, polyolefinblends miscibility, HDPE/PP and LDPE/LLDPE was determined through the glass transition temperature criterion (Tg).Characterization of polyolefins was performed.It was determined that the content of inorganic material could affect the crystal growth with heterogeneous nucleation. Four mixtures of each polyolefin blendwere elaborated. According to Differential Scanning CalorimetryDSC thermal analysis,the melting temperatures decreased compared to the values of virgin polyolefins. There were two nucleationsin LDPE/LLDPE blends. As the concentration of LLDPE increased, a third nucleation was observed. On the other hand, HDPE/PP blendsshowed a single nucleation at all concentrations tested. In order to evaluate blends’ miscibility, glass transition temperature was determined. LDPE/LLDPE blends, at all concentrations analyzed, did not show miscibility. Moreover, HDPE/PP blends showed miscibility at 5, 10 and 95% PP. HDPE/PP 95/5 blend had the best miscibility conditions. HDPE/PP 95/5 recycled polyolefin blend waselaborated, and glass transition temperature was determined too. As result of Tg analysis, it was determined that recycled materials miscibility occurs at the same conditions ofvirgin polyolefin blends.After that, a pilot-scale plant to process 470 kg/day of HDPE/PP 95/5 commercial and recycled polyolefin blends was designed. Finally, a preliminary economic study was performed which determined that the cost of production per unit (a bag of 25 kg) of commercial and recycled polyolefin blend was $62.24 and $31.64 respectively.