MEMORIA DESCRIPTIVA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la industria de las pinturas para cubrir superficies. La presente invención divulga un proceso para fabricar pinturas que en su composición contienen principalmente agua como solvente, y usando como materia prima residuos domiciliarios de poliestireno expandido (EPS) y/o poliestireno extruido (XPS), material también conocido como plumavit (Chile). A partir de la presente tecnología se busca de manera creativa convertir un residuo en un producto útil, disminuir el uso de materias primas vírgenes derivadas del petróleo, con esta tecnología se reemplazan las resinas vírgenes que provienen del petróleo por el residuo de EPS y/o XPS, y a la vez subsanar grandes problemas de contaminación.

ESTADO DEL ARTE

El plumavit, es un polímero derivado del petróleo con numerosos usos en la industria de la alimentación, embalaje, construcción y otros, debido a sus ventajas económicas, su baja absorción de agua, inocuidad, inalterabilidad y porque es inerte. Sin embargo, debido a su fragilidad y gran relación volumen/masa, genera una importante cantidad de basura que ha provocado la preocupación de las autoridades, población y quejas de los ambientalistas.

En Chile se generan al menos 400 Ton de desechos de EPS industrial al año, cantidad que se ve aumentada en a lo menos 17.000 Ton que se originan en los hogares, de lo que al menos la mitad es XPS. Este análisis se extrapola a lo que pasa mundialmente, estos materiales son simplemente desechados de no ser por un tratamiento para reciclarlo como el de la presente invención. Hoy en día existen dos opciones para su disposición final, una es exportarlo a países como China, Argentina o España, donde se reutiliza para obtener productos tales como marcos de fotos o materiales plásticos como utensilios de colegios (http://www.mastropor.com.ar/reciclado.html), y la otra opción es la disposición final en rellenos sanitarios.

En la presente solicitud de patente se utiliza como materia prima tanto EPS (poliestireno expandido) domiciliario y/o también XPS (Poliestireno extruido).

Una de las diferencias entre el EPS y el XPS (poliestireno expandido) es que este último se usa como envoltorio, contenedor, u otro de alimentos.

Del estado del arte podemos citar la solicitud de patente CL 201700013 que divulga un proceso para obtener pinturas usando como materia prima desechos de poliestireno expandido (EPS). Sin embargo, en dicha solicitud en la primera etapa se tratan los desechos de EPS con un solvente orgánico hasta obtener una mezcla con una concentración de entre 20 y 80% p/p. En cambio, en la presente solicitud el objetivo es generar un proceso para fabricar pinturas base agua a partir de desechos de poliestireno expandido (EPS), y además se soluciona el problema de la técnica del EPS industrial y del embalaje de electrónicos, al incorporar también el XPS que se usa en alimentos, que se genera como residuo en mucha mayor cantidad a nivel mundial.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA TÉCNICO

La presente solicitud de patente resuelve el problema del quehacer con los desechos de poliestireno expandido (EPS) y poliestireno extruido (XPS) de origen domiciliario e industrial, junto con disminuir las emisiones de solventes orgánicos, al transformarlo en un producto que en su mayoría contiene agua como solvente, más específicamente una pintura base agua con características no obvias como son su semibrillo, impermeabilidad al agua líquida y permeabilidad al vapor de agua. La pintura es un material que se usa en variedad de superficies de materiales como son el concreto, internit, yeso-cartón, tableros de viruta orientadas (conocidos como tablero OSB), madera, metal, entre otros, por tanto, es un producto necesario en el hogar y la industria.

Adicionalmente, es sabido que el EPS y XPS tienen el problema de tener un gran volumen (relación volumen/masa), lo que implica altos costos de transporte y el uso de grandes espacios en los rellenos sanitarios, lo que también hace que sea muy costosa su disposición final.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención divulga un proceso para obtener pinturas base agua usando como materia prima desechos de poliestireno expandido (EPS) y/o poliestireno extruido (XPS).

La presente invención divulga un proceso para fabricar pinturas base agua a partir de desechos de poliestireno expandido (EPS) y/o poliestireno extruido (XPS), que comprende las siguientes etapas luego de obtener el poliestireno expandido y extruido que ha sido desechado como desperdicio: a) Limpiar los desechos de EPS y/o XPS con tensoactivo para eliminar la materia orgánica. b) Enjuagar y eliminar todo tensoactivo y solventes usados para la limpieza. c) Tratar los desechos de EPS y/o XPS del punto (b) con un solvente orgánico hasta obtener una mezcla con una concentración de EPS y/o XPS en el solvente orgánico de entre 20 y 80% p/p; d) Decantar las impurezas de la mezcla obtenida en la etapa (c) durante un periodo de tiempo entre 24 horas a 120 horas; e) Recolectar el sobrenadante obtenido de la etapa (d); f) Realizar una mezcla del sobrenadante obtenido en la etapa (e) con emulsificante y luego agua bajo ciertas condiciones; g) Realizar una dispersión de pigmento en la mezcla obtenida en (f), durante 5 a 50 minutos a una velocidad entre 500 y 3.000 rpm y a una temperatura entre 20 y 70°C. h) Mezclar el producto de la etapa (g) con agua, entre 200 a 1.000 rpm, hasta lograr la concentración deseada.

El proceso de la presente invención, por tratarse de un proceso que utiliza como materia prima material de desecho de poliestireno expandido y/o poliestireno extruido, es necesario eliminar partículas sólidas adheridas, polvo y materia orgánica, esto se realiza en las etapas (a) y (d) en las que se elimina la materia orgánica y se realiza la decantación de las partículas.

Entre los solventes orgánicos que se utilizan en la presente invención y sin limitarse a ellos se pueden mencionar propanona, 2-butanona, 2-pentanona, 3-pentanona, 2- hexanona, 3-hexanona, 2-heptanona, 3-heptanona, 4-heptanona, 2-octanona, 3- octanona, 4-octanona, 2-nonanona, 3-nonanona, 4-nonanona, 5-nonanona, 2- decanona, 3-decanona, 4-decanona, 5-decanona, 2-undecanona, 3-undecanona, 4- undecanona, 5-undecanona, 6-undecanona, 2,4-pentanodiona, 2,4-hexanodiona, 2,5- hexanodiona, 2,4-heptanodiona, 2,5-heptanodiona, 2,6-heptanodiona, 3,5- heptanodiona, 3,6-heptanodiona, etanoato de metilo, etanoato de etilo, etanoato de propilo, etanoato de isopropilo, etanoato de butilo, etanoato de isobutilo, etanoato de secbutilo, etanoato de terbutilo, etanoato de pentilo, etanoato de metilbutilo, etanoato de 2-metilbutilo, etanoato de 3-metilbutilo, etanoato de 1 ,2-dimetilpropilo, etanoato de 2-etilpropilo, etanoato de hexilo, etanoato de metilpentilo, etanoato de 2-metilpentilo, etanoato de 3-metilpentilo, etanoato de 4-metilpentilo, etanoato de etilbutilo, etanoato de 2-etilbutilo, etanoato de 3-etilbutilo, propanoato de metilo, propanoato de etilo, propanoato de propilo, propanoato de isopropilo, propanoato de butilo, propanoato de isobutilo, propanoato de secbutilo, propanoato de terbutilo, propanoato de pentilo, propanoato de metilbutilo, propanoato de 2-metilbutilo, propanoato de 3-metilbutilo, propanoato de 1 ,2-dimetilpropilo, propanoato de 2-etilpropilo, propanoato de hexilo, propanoato de metilpentilo, propanoato de 2-metilpentilo, propanoato de 3- metil pentilo, propanoato de 4-metilpentilo, propanoato de etilbutilo, propanoato de 2- etilbutilo, propanoato de 3-etilbutilo, pentano, 2-metilpentano, 3-metilpentano, hexano,

2-metilhexano, 3-metilhexano, heptano, 2-metilheptano, 3-metilheptano, 4- metilheptano, octano, 2-metiloctano, 3-metiloctano, 4-metiloctano, nonano, 2- metilnonano, 3-metilnonano, 4-metilnonano, 5-metilnonano, decano, 2-metildecano,

3-metildecano, 4-metildecano, 5-metildecano, 2-etilpentano, 3-etilpentano, 2- etilhexano, 3-etilhexano, 2-etilheptano, 3-etilheptano, 4-etilheptano, 2-etiloctano, 3- etiloctano, 4-etiloctano, 2-etilnonano, 3-etilnonano, 4-etilnonano, 5-etilnonano, 2- etildecano, 3-etildecano, 4-etildecano, 5-etildecano, benceno, tolueno, xileno, trimetilbenceno, etilbenceno, dietilbenceno, propilbenceno, dipropilbenceno, cloroformo, diclorometano, gasolinas, keroseno, tetracloruro de carbono, ciclohexeno, monoterpeno ciclilo, entre otros, y/o sus mezclas.

Más preferentemente el solvente orgánico puede ser elegido entre butiletilcetona, acetona, xileno, etanoato de butilo, tolueno, ciclohexeno, monoterpeno cíclico, entre otros, y además sus mezclas.

Los emulsificantes usados en la presente invención se pueden elegir entre:

Alcohol graso poliglicol éter, di-isodecilsulfosuccinato de sodio, alquilarilpoliglicoleter sulfato de sodio, oleilcetilalcohol sulfato de sodio, éster de ácido fosfórico, alquilpoliglicoleter sulfato de amonio, tetrapropilbencilsulfonato de sodio, monolaurato de polioxietilensorbitano, monopalmitato de polioxietilensorbitano, monoestearato de polioxietilensorbitano, triestearato de polioxietilensorbitano, monooleato de polioxietilensorbitano, trioleato de polioxietilensorbitano, monoisoestearato de polioxietilensorbitano, alquilarilpoliglicoléter sulfato de sodio, alquilarilpoliglicoléter sulfato de amonio, lecitina de soya, tridecil alcohol etoxilado, entre otros.

En la presente invención el agente dispersante se puede elegir entre lecitina de soya, octadecen-1 -ol etoxilado, polímero de ácido acrílico en sal de sodio, ácido bencenosulfónico, C10-13-alquil derivados con trietanolamina, tetrametildecindiol/nonilfenoletoxilado, copolimero de óxido de etileno y propileno, sal de ácido poliacrílico, dodecilbencensulfonato de sodio, entre otros.

En la presente invención el pigmento utilizado puede elegirse entre; dióxido de titanio, talco, carbonato de calcio, negro de carbón, óxidos de hierro, ftalocianinas, entre otros.

Después de las etapas mencionadas anteriormente, se obtiene como producto una pintura cuya composición final tiene entre un 1 y un 70% de pigmento, 70 y 1% de EPS y/o XPS, entre 0,01 y 15,0% de emulsificante, 0,01 y 10,0% de dispersante, y entre un 20 y 75% de una mezcla de agua solvente orgánico en una relación entre 4:1 y 2:3.

La pintura obtenida mediante la presente invención tiene la característica de ser impermeable al agua y permeable al vapor de agua. Es decir, el producto obtenido mediante la presente invención como se muestra con los ejemplos 1 , 2, 3 y 4 muestran un resultado mejorado, a partir de materias primas de desechos, lo que no podría derivarse de la información divulgada en arte previo, ya que es más inocua con el medioambiente. Para medir las propiedades de impermeabilidad al agua y permeabilidad al vapor de agua, se usaron técnicas conocidas de acuerdo al test de Karsten y la norma NCh 2457.0F.2001 .

EJEMPLOS DE APLICACIÓN EJEMPLO 1. a) 10Og de desechos de XPS y EPS se limpiaron con tensoactivos comerciales para eliminar la materia orgánica domiciliaria. b) Se mezclaron 96,2 g de desechos de XPS del punto (a) con 133,8 g de xileno a 25°C. c) La mezcla de la etapa (b) se dejó reposar durante 48h hasta que se observó la decantación de las impurezas. d) Al menos 52,6 g del sobrenadante de la mezcla resultante de la etapa (c) fueron separados de las impurezas. e) Los 52,6 g del sobrenadante de la etapa (d) se mezclan con 8 g de emulsificante alquilarilpoliglicoléter sulfato de amonio y 20 g de agua a 500 rpm. f) 25 g de pigmento (TÍO2) y 18 g de CaCC>3 fueron dispersados en 40,3 g de la mezcla de la etapa (e) que previamente fue mezclada con 2 g de dispersante. La dispersión se realizó a 1 .100 rpm durante 15 min a 50°C. g) Una vez finalizada la etapa (f), la mezcla resultante se mezcló con 14,7 g de agua. La mezcla se realizó a 500 rpm .

EJEMPLO 2.

En otra realización de la presente invención y solo a modo de ejemplo se usó monooleato de polioxietilensorbitano, utilizando las siguientes condiciones. a) 200 g de desechos de XPS se limpiaron con tensoactivos comerciales para eliminar la materia orgánica. b) Se mezclaron 171 ,42 g de desechos de XPS del punto (a) con 28,58 g de xileno a 25°C. c) La mezcla de la etapa (b) se dejó reposar durante 48 h hasta que se observó la decantación de las impurezas. d) Al menos 120 g del sobrenadante de la mezcla resultante de la etapa (c) fueron separados de las impurezas. e) Los 120g del sobrenadante de la etapa (d) se mezclan con 20 g de emulsificante monooleato de polioxietilensorbitano y 20g de agua a 500 rpm. f) 3 g de pigmento (TÍO2) y 10g de Talco fueron dispersados en 80 g de la mezcla de la etapa (e) que previamente fue mezclada con 0,05 g de dispersante. La dispersión se realizó a 3000 rpm durante 45 min a 60°C. g) Una vez finalizada la etapa (f), la mezcla resultante se mezcló con 6,95 g de agua. La mezcla se realizó a 800 rpm.

EJEMPLO 3.

En otra realización de la presente invención y solo a modo de ejemplo se usó monooleato polioxietilensorbitano, utilizando las siguientes condiciones. a) 60g de desechos de EPS se limpiaron con tensoactivos comerciales para eliminar la materia orgánica. b) Se mezclaron 50 g de desechos de EPS del punto (a) con 150g de xileno a 25°C. c) La mezcla de la etapa (b) se dejó reposar durante 48h hasta que se observó la decantación de las impurezas. d) Al menos 40g del sobrenadante de la mezcla resultante de la etapa (c) fueron separados de las impurezas. e) Los 40g del sobrenadante de la etapa (d) se mezclan con 4g de emulsificante monooleato polioxietilensorbitano, y 18g de agua a 500 rpm. f) 30g de pigmento (TÍO2) y 30g de Talco fueron dispersados en 31 g de la mezcla de la etapa (e) que previamente fue mezclada con 7g de dispersante. La dispersión se realizó a 600 rpm durante 25 min a 50°C. g) Una vez finalizada la etapa (f), la mezcla resultante se mezcló con 2g de agua. La mezcla se realizó a 500 rpm. EJEMPLO 4.

En otra realización de la presente invención y solo a modo de ejemplo se usó alquilarilpoliglicoléter sulfato de amonio, utilizando las siguientes condiciones. a) 30 g de desechos de XPS y EPS se limpiaron con tensoactivos comerciales para eliminar la materia orgánica. b) Se mezclaron 25, 4g de desechos de EPS del punto (a) con 19,6g de etanoato de butilo a 25°C. c) La mezcla de la etapa (b) se dejó reposar durante 48 h hasta que se observó la decantación de las impurezas. d) Al menos 22,5 g del sobrenadante de la mezcla resultante de la etapa (c) fueron separados de las impurezas. e) Los 22, 5g del sobrenadante de la etapa (d) se mezclan con 1 ,8 g de emulsificante alquilarilpoliglicoléter sulfato de amonio y 18,05g de agua a 500 rpm. f) 8g de pigmento PO2 y 35g de CaCC>3 fueron dispersados en 38,03g de la mezcla de la etapa (e) que previamente fue mezclada con 2g de dispersante. La dispersión se realizó a 600 rpm durante 25 min a 50°C. g) Una vez finalizada la etapa (f), la mezcla resultante se mezcló con 12,65g de agua. La mezcla se realizó a 500 rpm.

Propiedades medidas al producto obtenido usando el proceso de la presente invención.

Impermeabilidad al agua

Se realizaron ensayos para determinar características del producto tales como la Impermeabilidad al agua y la Permeabilidad al vapor de agua.

Una probeta Karsten se pegó a la superficie a la que se midió la impermeabilidad, se llenó con agua hasta que el nivel superior de ésta alcanzando una altura de 10 mL. Se midió la cantidad de agua que hubo que agregar en el tiempo para mantener la columna con los 10mL. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

Absorción de agua sin pintura aplicada = 5mL Absorción de agua con pintura aplicada = 0,2 mL

Es decir, la pintura obtenida según el proceso de la presente invención reduce la permeabilidad al agua en un 96%. (Karsten Tube test)

Permeabilidad al vapor de agua (Humedad)

El ensayo (NCh 2457.0F.2001 , método húmedo): Se ensamblaron probetas del material (Placa de fibrocemento) en un plato de ensayo que contiene agua líquida (método húmedo). Este conjunto se sitúa en una atmósfera de ensayo con temperatura y humedad controladas. Debido a la diferencia entre las diferentes presiones parciales de vapor de agua en el conjunto de ensayo y en la cámara se consigue que un flujo de vapor de agua pase a través de las probetas de ensayo. El conjunto se pesa de forma periódica con el fin de determinar el coeficiente de transmisión de vapor de agua cuando se alcanza el estado estacionario.

Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

Permeabilidad al vapor de agua sin pintura aplicada = 3,8365 g/(m ² -h)

Permeabilidad al vapor de agua con pintura aplicada = 2,6705 g/(m ² -h)

Es decir, la pintura obtenida según el proceso de la presente invención permite la permeabilidad al vapor de agua en un 69,6%.