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

Autores/as

  • Francisco Javier Quiroz Escuela Politécnica Nacional
  • Miguel Andrés Pazmiño Márquez
  • José Iván Chango Villacís Escuela Politécnica Nacional

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.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Awwad, M., El-Latif, M., Konsowa, H., &Zahran, R. (2009, Octubre). Development of Isotropic Compatible HDPE/PP Blends for Structural Applications. Journal of Applied Polymer Science, 115 (3), p. 1412.

Bailie, C., Bhattacharyya, Shaeiwitz, J., D., Turton, R., & Whiting, W. (2012). Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. (4ta. ed). New Jersey, EstadosUnidos: Prentice Hall, 2012, pp. 6, 8 – 14.

Brostow, W., &Kalogeras, M. (2008, Noviembre). Glass Transition Temperatures in Binary Polymer Blends. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 47 (1), p. 90.

Calhoun, A. & Peacock, A. (2006). Polymer Chemestry: Properties and Applications. Munich, Alemania: Hanser, p. 184.

Ehrenstein, G., Riedel, G., &Trawiel, P. (2004). Thermal Analysis of Plastics: Theory and Practice. Munich, Alemania: Hanser, p. 15.

EMASEO. (2010). Plan de servicios de aseo. [Online] http://www.emaseo.gob.ec/documentos/planes_aseo/pla deaseotumbaco.pdf .

Gächter, R. & Müller, H. (1993). Plastics Additives. (4ta. ed.). Würzburg, Alemania: Hanser, p. 62.

Koenig, J. L. (1999). Spectroscopy of Polymers. (2da. ed.). New York, EEUU: Editorial Elsevier Science Inc, p. 92.

Krevelen, D. W. &Nijenhuis, K. (2009). Properties of Polymers: Their Correlation with Chemical Structure; Their Numerical Estimation and Prediction from Additive Group Contributions. (4ta. Ed.). Amsterdam, Holanda: Elseiver, p. 33.

Kyu, T. &Nwabunma, D. (2008). Polyolefin Blends. New Jersey, EstadosUnidos: John Wiley & Sons, p. 3.

Mark, E. (1999). Polymer Data Handbook. New York, EstadosUnidos: Oxford University Press, Inc., pp. 500, 510, 522, 782.

Menczel, J. & Prime, R. (2008). Thermal Analysis of Polymers: Fundamentals and Applications. New Jersey, Estados Unidos: John Wiley&Sons, pp. 68, 87.

Naranjo, A., Noriega, A., Sierra, J., & Sanz, J. (2002). Extrusion Processing Data. Munich, Alemania: Hanser, pp. 53, 57.

Naranjo, A., Noriega, M., Osswald, T., Roldán-Alzate, A., & Sierra, J. (2008), Plastics Testing and Characterization: Industrial Applications. Munich, Alemania: Hanser, p. 105.

Peacock, A. (2000). Handbook of Polyethylene: Structures, Properties and Applications. New York, EstadosUnidos: Marcel Dekker, Inc., p. 85.

Plastics News. (2013). Resin Pricing: Commodity Thermoplastics. [Online] http://www.plasticsnews.com/ resin/commodity-thermoplastics/current-pricing.

Prasad, A. (1999). A Quantitative Analysis of Low Density Polyethylene and Linear of Low Density

Polyethylene Blendsby Differential Scanning Calorimetery and Fourier Transform Infrared Spectroscopy Methods. Polymer Engineering and Science, 38 (10), p. 1717.

Rosato, D. &Rosato, D. (1989). Blow Molding Handbook. Münich, Alemania: Hanser, p. 160.

Salvatore, R. (2014). Optimización del Desempeño Funcional de los Sacos de Polipropileno Mediante el Diseño Experimental de Tguchi. RevistaPolitécnica 33(2), p. 4.

Scheirs, J. (2000). Compositional and Failure Analysis of Polymers: A Practical Approach. West Sussex, Inglaterra: John Wiley & Sons, pp. 152, 178. [22] Sinnott, R. K. (2001). Chemical Engineering: Chemical Engineering Design. (3ra. ed). Londres, Inglaterra: Elsevier Science, p. 891.

Utracki, L. A. (2002). Polymer Blends Handbook. Dordrecht, Holanda: Kluwer Academic Publishers, pp. 13, 1024.

Zambrano, M. (2008). Estudio del comportamiento térmico de poliolefinas por calorimetría diferencial de barrido DSC. Proyecto de Titulación Previo a la Obtención del Título de Ingeniera Química. Quito, Ecuador: Escuela Politécnica Nacional, pp. 147, 148.

Descargas

Publicado

2015-02-28

Cómo citar

Quiroz, F. J., Pazmiño Márquez, M. A., & Chango Villacís, J. I. (2015). Diseño Preliminar de una Planta de Mezclado de Poliolefinas Comerciales y Recicladas a Escala Piloto. Revista Politécnica, 35(3), 126. Recuperado a partir de https://revistapolitecnica.epn.edu.ec/ojs2/index.php/revista_politecnica2/article/view/433