(rTPE/rTPR) Elastómeros termoplásticos reciclados

Introducción

Elastómeros termoplásticos reciclados elastomers (rTPE) y caucho termoplástico reciclado thermoplastic rubber (rTPR) son materiales elastoméricos reciclados y reprocesables que combinan la flexibilidad similar al caucho con la procesabilidad por fusión termoplástica. En el uso industrial, los términos se aplican a menudo de forma amplia a compuestos hechos de polímeros reciclados postconsumo o postindustriales, caucho reciclado o flujos reciclados mixtos que se han reformulado en materiales adecuados para extrusión, moldeo por inyección u operaciones posteriores de tipo compresión.

Como familia de materiales, rTPE/rTPR se sitúa en la intersección del reciclaje de caucho, la composición de polímeros y el diseño de plásticos circulares. Se utiliza para convertir residuos de elastomers, plásticos y, a veces, materias primas derivadas de neumáticos en nuevos productos con menor demanda de material virgen, menor huella de carbono del producto y mayor reciclabilidad mecánica que los sistemas de caucho termoestable convencionales. Investigaciones recientes y líneas de productos comerciales también muestran un cambio creciente de mezclas de caucho reciclado "reciclado en cascada" hacia sistemas rTPE más ingenierizados con mejor consistencia, dureza ajustable y vías de certificación más claras, como la trazabilidad GRS.

Historia y desarrollo

Los elastómeros termoplásticos elastomers surgieron como una clase importante de materiales porque unen dos objetivos de rendimiento que de otro modo serían conflictivos: la recuperación elástica del caucho y la procesabilidad por fusión de los plásticos. Sus variantes recicladas se desarrollaron más tarde, inicialmente como soluciones de composición para residuos de caucho y flujos de plásticos postconsumo, especialmente en aplicaciones donde no se requería paridad de rendimiento virgen completo.

Un importante impulsor histórico ha sido la valorización de residuos de neumáticos y caucho. La investigación y las patentes describen la mezcla de caucho de neumáticos molido o caucho desvulcanizado con thermoplastics, a menudo polypropylene o polietileno, para crear nuevos materiales elastoméricos termoplásticos. Una ruta técnica notable es la desvulcanización de residuos de EPDM seguida de la mezcla con polypropylene y la vulcanización dinámica, produciendo TPE basado en caucho reciclado en un proceso continuo. Este tipo de enfoque ayudó a establecer la base técnica para los modernos rTPR y materiales similares a TPV basados en caucho reciclado.

En paralelo, los TPE de contenido reciclado comerciales se expandieron para bienes de consumo e industriales. TSRC ha informado de productos rTPE con certificación Global Recycled Standard y aplicaciones como impact modifiers que pueden reducir la dureza del plástico reciclado postconsumo a 80 Shore A o menos. Freudenberg también ha introducido entretelas para prendas de vestir basadas en un contenido base de TPE reciclado al 100%, lo que indica que los elastomers reciclados están pasando más allá de la composición de productos básicos a los mercados de valor añadido de textiles y productos blandos.

Estructura química y propiedades clave

rTPE/rTPR no es un único polímero, sino una familia de compuestos elastoméricos reciclados. La estructura final depende de la resina base, la fracción de caucho reciclado, compatibilizers, cargas, aceites, stabilizers y el historial de procesamiento. En la práctica, las formulaciones recicladas pueden basarse en elastomers de poliolefina, copolímeros en bloque styrenic block copolymers, reciclado derivado de polyurethane, mezclas de recycled HDPE o PP, o híbridos de caucho/plástico hechos de materiales derivados de neumáticos.

Perfil de propiedades clave

• Recuperación elástica: Deformación y rebote similares al caucho, especialmente cuando la formulación conserva una fase blanda o un dominio de caucho disperso.
• Procesabilidad termoplástica: El procesamiento por fusión permite la molienda, refundición y reextrusión, a diferencia del caucho termoestable reticulado.
• Ajustabilidad de propiedades: La dureza, flexibilidad, compresión permanente, resistencia al desgarro y resistencia a la abrasión se pueden ajustar mediante la relación de mezcla y la compatibilización.
• Menor densidad que muchos plásticos de ingeniería: A menudo útil para piezas flexibles ligeras.

Límites técnicos y soluciones alternativas

• Poca consistencia en la materia prima reciclada → composición variable y contaminación → usar clasificación, lavado, filtración por fusión y compatibilizers para estabilizar las propiedades.
• Rendimiento térmico y mecánico reducido en comparación con elastomers vírgenes en algunos grados → escisión de cadenas, oxidación o desvulcanización incompleta → añadir antioxidants, coupling agents, modificadores elastoméricos o refuerzos como fibras y cargas minerales.
• Resistencia química y a altas temperaturas limitada en algunos grados similares a TPR → morfología rica en poliolefina blanda o menor densidad de reticulación → usar vulcanización dinámica estilo TPV, polímeros base de mayor rendimiento o mezcla con elastomers más resistentes.
• Problemas de adhesión y compatibilidad superficial en algunos TPE blandos reciclados → baja energía superficial y migración de aceites/waxes → usar tratamiento corona/plasma, imprimaciones o control de formulación.

Ejemplos de formulación típicos

• Caucho de neumático molido + recycled HDPE + EVA: la investigación ha demostrado que recycled HDPE se puede componer con caucho de neumático regenerado y EVA para formar materiales elastoméricos termoplásticos con mejor morfología y respuesta mecánica cuando se compatibiliza adecuadamente.
• Caucho reciclado + polypropylene: una ruta común para TPE basado en caucho reciclado, incluidos sistemas de EPDM/PP desvulcanizados con vulcanización dinámica.

Procesos de producción y materias primas

La producción de rTPE/rTPR comienza con materias primas recuperadas, normalmente:

• Plásticos reciclados postconsumo recycled plastics como PE, PP o poliolefínas mixtas.
• Desperdicios reciclados postindustriales del procesamiento de elastómeros o TPE.
• Caucho de neumático molido y otros flujos de caucho desvulcanizado.
• Refuerzos textiles o minerales reciclados cuando se requieran para el rendimiento.

Principales rutas de producción

1. Reciclaje mecánico y recompounding Los pellets reciclados clasificados o regrind se funden, se mezclan, se filtran y se peletizan en nuevos TPE compounds.
2. Mezcla de caucho y plástico Los polvos de caucho de desecho se mezclan por fusión con thermoplastics para crear compuestos elastoméricos con mejor procesabilidad y menor costo.
3. Desvulcanización más vulcanización dinámica Los residuos de caucho se descomponen parcialmente, se mezclan con resina termoplástica y luego se vulcanizan dinámicamente para crear una morfología de caucho más fina y mejor recuperación elástica.
4. Composición de compuestos compatibilizados Additives como polímeros maleados, coupling agents o surface modifiers mejoran la unión interfacial y el rendimiento mecánico.

Auxiliares típicos y su función

• Compatibilizers, a menudo del 1 al 5 % en peso → mejoran la adhesión de fase entre el caucho reciclado y las matrices de poliolefina → reducen el deslizamiento interfacial y mejoran la resistencia a la tracción.
• Antioxidants y stabilizers, a menudo adiciones de bajo porcentaje → limitan la degradación termooxidativa durante el reprocesamiento → preservan el flujo de fusión y la elongación.
• Cargas y refuerzos → aumentan la rigidez, la resistencia al desgaste o la estabilidad dimensional → útiles en calzado, esterillas y piezas industriales.
• Aceites de procesamiento o plasticizers → ablandan mezclas recicladas duras y ajustan la dureza Shore.

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