Recycled polyolefin elastomer artificial leather

Abstract

Recycled polymer compositions including polyolefin elastomer (POE) artificial leather and from 3 to 10 wt. %compatibilizer based on the total weight of the recycled polymer composition are provided. The POE artificial leather is post-consumer recycled (PCR), post-industrial recycled (PIR), or a combination of PCR and PIR. Further, the POE artificial leather is formed from a laminate structure of a POE top layer, a fabric substrate layer, and a POE middle layer disposed between the POE top layer and the fabric substrate layer. The compatibilizer includes virgin ethylene-based polymer, where the virgin ethylene-based polymer is the polymerized reaction product of ethylene optionally copolymerized and / or grafted with one or more polar comonomers. Method for producing the recycled polymer composition and articles with the recycled polymer composition are also provided.

Description

RECYCLED POLYOLEFIN ELASTOMER ARTIFICIAL LEATHERTECHNICAL FIELD

[0001] Embodiments described herein generally relate to recycled polymer compositions and specifically relate to recycled polymer compositions generated from POE artificial leather in combination with a compatibilizer as well as articles generated from the recycled polymer composition.BACKGROUND

[0002] The production of polyolefin elastomer (POE) based artificial leather is expected to increase based on its status as an eco-friendly and sustainable leather product compared with competitive artificial leather products. Compared with incumbent Polyvinyl Chloride (PVC) leather, POE leather is halogen free and also free of phthalate like plasticizer. Compared with another incumbent conventional Polyurethane (PU) leather, no solvent such as dimethylformamide (DMF) is needed during the POE leather manufacturing process. Thus, POE leather production is greener with less water, air, and soil pollution during production. Further, from the point of view of performance, POE has excellent weatherability and low temperature flexibility, and does not experience issues with hydrolysis and yellowing. POE leather can also more easily meet the lightweight trend in luggage / bags, shoes and auto applications because POE density is lower than PVC by approximately 40%and PU by approximately 25%. As such, it is believed that POE leather will be a promising product to replace PVC and PU leather in several applications and to continue to increase in production.SUMMARY

[0003] However, as artificial leathers typically have a multilayer structure, they also typically have poor recyclability due to the lack of compatibility between the polar and non-polar polymers in the layers of the multilayer structure. It is difficult and costly to separate multi-layer leather for recycling. As such, recycling the POE artificial leather requires consideration of recycling the entire multi-layer leather together. Therefore, ongoing needs may exist for processes to recycle the entire multi-layer structure of POE artificial leather without separation and sequestration of layers for further processing. To meet these needs, compatibilizers can be  combined with the POE artificial leather during melt-blending operations to provide compatibility between the polar polymer and the non-polar polymers of the various layers.

[0004] According to at least one embodiment of the present disclosure, a recycled polymer composition is provided. The recycled polymer composition includes polyolefin elastomer (POE) artificial leather comprising a POE and from 3 to 10 wt. %compatibilizer based on the total weight of the recycled polymer composition. Further, the POE artificial leather includes a laminate structure of a POE top layer, a fabric substrate layer, and a POE middle layer disposed between the POE top layer and the fabric substrate layer. The POE artificial leather may be post-consumer recycled (PCR) , post-industrial recycled (PIR) , or a combination of PCR and PIR material. The compatibilizer comprises virgin ethylene-based polymer, wherein the virgin ethylene-based polymer is the polymerized reaction product of ethylene optionally copolymerized and / or grafted with one or more polar comonomers.

[0005] According to at least one embodiment of the present disclosure, a method for producing the recycled polymer composition is provided. The method may include grinding the POE artificial leather and melt-blending the POE artificial leather which has been ground with 3 to 10 wt. %compatibilizer to form a melt-blended composition based on the total weight of the melt-blended composition.

[0006] According to at least one embodiments of the present disclosure, an article comprising the recycled polymer composition is provided.

[0007] These and other embodiments are described in more detail in the following Detailed Description in conjunction with the appended drawings.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0008] The following detailed description of specific embodiments of the present disclosure can be best understood when read in conjunction with the following drawings, where like structure is indicated with like reference numerals and in which:

[0009] FIG. 1 is a schematic depiction of a POE artificial leather, in accordance with one or more embodiments of the present disclosure;

[0010] FIG. 2 is a schematic of a process flow for producing the recycled polymer composition, in accordance with one or more embodiments of the present disclosure;

[0011] FIG. 3A is a transmission electron micrograph of Comparative Example A; and

[0012] FIG. 3B is a transmission electron micrograph of Inventive Example 1, in accordance with one or more embodiments of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0013] Specific embodiments of the present application will now be described. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the scope of the subject matter to those skilled in the art.

[0014] The term “polymer” refers to a polymeric compound prepared by polymerizing monomers, whether of a same or a different type. The generic term polymer thus embraces the term “homopolymer, ” which usually refers to a polymer prepared from only one type of monomer as well as “copolymer, ” which refers to a polymer prepared from two or more different monomers. The term “interpolymer, ” as used herein, refers to a polymer prepared by the polymerization of at least two different types of monomers. The generic term interpolymer thus includes a copolymer or polymer prepared from more than two different types of monomers, such as terpolymers. As used herein, the term “elastomer” refers to a polymer which can return to its initial dimensions when deformed by an external force.

[0015] “Polyethylene” or “ethylene-based polymer” shall mean polymers comprising greater than 50%by mole of units derived from ethylene monomer. This includes ethylene-based homopolymers or copolymers (meaning units derived from two or more comonomers) . Common forms of ethylene-based polymers known in the art include, but are not limited to, Low Density Polyethylene (LDPE) ; Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) ; Ultra Low Density Polyethylene (ULDPE) ; Very Low Density Polyethylene (VLDPE) ; single-site catalyzed Linear Low Density Polyethylene, including both linear and substantially linear low density resins (m-LLDPE) ; Medium Density Polyethylene (MDPE) ; and High Density Polyethylene (HDPE) . Ethylene copolymers may be produced by processes well known in the polymer art using either autoclave or tubular reactors. The copolymerization can be run as a continuous process in an  autoclave as disclosed in US Patent 3,264,272; 4,351,931; 4,248,990; and 5,028,674 and International Patent Application WO99 / 25742.

[0016] “Multilayer article” means any structure having more than one layer. For example, the multilayer article may have three or more layers. A multilayer article may be described as having the layers designated with letters. For example, a three layer structure designated as A / B / C may have a core layer, B, and two external layers, A and C. In other embodiments, a three layer structure designated as A / B / C may have a first layer, A, a second layer, B, and a third layer, C. Likewise, a structure having two core layers, B and C, and two external layers, A and D, may be designated A / B / C / D. As subsequently described in more detail, the multilayer article may be a bottle.

[0017] The terms “pre-consumer recycled polymer” and “post-industrial recycled polymer” ( “PIR” ) refer to polymers, including blends of polymers, recovered from pre-consumer material, as defined by ISO-14021. The generic term pre-consumer recycled polymer thus includes blends of polymers recovered from materials diverted from the waste stream during a manufacturing process. The generic term pre-consumer recycled polymer excludes the reutilization of materials, such as rework, regrind, or scrap, generated in a process and capable of being reclaimed within the same process that generated it.

[0018] The term “post-consumer recycled resin” or “post-consumer recycled polymer” ( “PCR” ) , as used herein, refers to a polymeric material, including blends of polymers, recovered from materials previously used in a consumer or industry application, as defined by ISO-14021. The generic term post-consumer recycled resin thus includes blends of polymers recovered from materials generated by households or by commercial, industrial, and institutional facilities in their role as end-users of the material, which can no longer be used for its intended purpose. The generic term post-consumer recycled resin also includes blends of polymers recovered from returns of materials from the distribution chain. PCR resin is often collected from recycling programs and recycling plants. The PCR resin may include one or more of a polyethylene, a polypropylene, a polyester, a poly (vinyl chloride) , a polystyrene, an acrylonitrile butadiene styrene, a polyamide, an ethylene vinyl alcohol, an ethylene vinyl acetate, or a poly-vinyl chloride. The PCR resin may include one or more contaminants. The contaminants may be the result of the polymeric material’s use prior to being repurposed for reuse. For example, contaminants may include paper, ink, food  residue, or other recycled materials in addition to the polymer, which may result from the recycling process

[0019] PCR resin is distinct from virgin polymeric material. A virgin polymeric material does not include materials previously used in a consumer or industry application. Virgin polymeric material has not undergone, or otherwise has not been subject to, a heat process or a molding process other than the polymer synthesis process or pelletization, like a typical PCR resin. The physical, chemical, and flow properties of PCR resins differ when compared to virgin polymeric resin, which in turn can present challenges to incorporating PCR resin into formulations for commercial use.

[0020] Reference will now be made in detail to embodiments of a recycled polymer composition comprising recycled polyolefin elastomer (POE) artificial leather. The recycled polymer composition comprises polyolefin elastomer artificial leather and from 3 to 10 weight percent (wt. %) compatibilizer based on the total weight of the recycled polymer composition. Generally, the POE artificial leather comprises a laminate structure of a POE top layer, a fabric substrate layer, and a POE middle layer disposed between the POE top layer top layer and the fabric substrate layer. Further, the compatibilizer comprises virgin ethylene-based polymer, wherein the virgin ethylene-based polymer is the polymerized reaction product of ethylene optionally copolymerized and / or grafted with one or more polar comonomers.

[0021] Having generally described the recycled polymer composition, further details of the components forming the recycled polymer composition are provided infra.

[0022] Polyolefin elastomer (POE) artificial leather is a multilayer article comprising a laminate structure of the multiple layers. With reference to FIG. 1, POE artificial leather 10 is formed from stacking a POE top layer 20, a fabric substrate layer 30, and a POE middle layer 40. The POE middle layer 40 is be disposed between the POE top layer top layer 20 and the fabric substrate layer 30 forming a laminate structure.

[0023] The POE top layer 20 of the POE artificial leather 10 provides mechanical strength as well as flexion and softness to the POE artificial leather 10. As a layer provided at or near the surface of the POE artificial leather 10, the POE top layer 20 provides the feel and tactile responsiveness of the POE artificial leather 10.

[0024] The POE middle layer 40 of the POE artificial leather 10 provides added thickness and softness to the POE artificial leather 10. As a centrally provided layer of the POE artificial leather 10, the POE middle layer 40 provides bulking and added thickness to the POE artificial leather 10.

[0025] The POE top layer 20 comprises a polyolefin elastomer. Similarly, the POE middle layer 40 comprises a polyolefin elastomer. “Polyolefin elastomer” can be a polyethylene elastomer or a polypropylene elastomer. The POE top layer 20 and the POE middle layer 40 may comprise the same or different polyolefin elastomers.

[0026] In one or more embodiments, the POE top layer 20, the POE middle layer 40, or both the POE top layer 20 and the POE middle layer 40 include a propylene-based polymer having a density of 0.850 to 0.900 g / cc. In other embodiments, the propylene-based polymer may have a density from about 0.850 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or 0.855 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or 0.860 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or from about 0.865 g / cm3 to about 0.869 g / cm3.

[0027] In one or more embodiments, the POE top layer 20, the POE middle layer 40, or both the POE top layer 20 and the POE middle layer 40 include a propylene-based polymer having a melt index (I2) of 0.5 grams per 10 minutes (g / 10 min) to 32 g / 10 min, when measured at 230 ℃ and 2.16 kg according to ASTM D1238. In some embodiments, the propylene-based polymer may have a melt index from about 0.2 g / 10 min to about 30.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 25.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 15.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 10.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 30.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 25.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 15.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 10.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min to about 30.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min  to about 25.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min to about 15.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min to about 10.0 g / 10 min, or from about 6.0 g / 10 min to about 10.0 g / 10 min.

[0028] In accordance with various embodiments, such propylene-based polymer with the disclosed properties may be present in the POE artificial leather 10 at up to 30 wt. %, up to 25 wt. %, up to 20 wt. %or up to 18 wt. %with lower bounds of 0 wt. %, 5 wt. %, 8 wt. %, 10 wt. %, or 12 wt. %.

[0029] In one or more embodiments, the POE top layer 20, the POE middle layer 40, or both the POE top layer 20 and the POE middle layer 40 include an olefin block copolymer having a density of 0.850 to 0.900 g / cc. In other embodiments, the an olefin block copolymer may have a density from about 0.850 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or 0.855 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or 0.860 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or from about 0.865 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or from about 0.865 g / cm3 to about 0.869 g / cm3.

[0030] In one or more embodiments, the POE top layer 20, the POE middle layer 40, or both the POE top layer 20 and the POE middle layer 40 include an olefin block copolymer having a melt index (I2) rate of 0.5 grams per 10 minutes (g / 10 min) to 32 g / 10 min, when measured at 190 ℃ and 2.16 kg according to ASTM D1238. In some embodiments, the an olefin block copolymer may have a melt index from about 0.2 g / 10 min to about 30.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 25.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 15.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 10.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 5.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 1.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 30.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 25.0 g / 10 min, from about 1.0 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min to about 30.0 g / 10 min, from about 5.0  g / 10 min to about 25.0 g / 10 min, from about 5.0 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min, or from about 10.0 g / 10 min to about 20.0 g / 10 min.

[0031] In accordance with various embodiments, such olefin block copolymer with the disclosed properties may be present in the POE artificial leather 10 at up to 90 wt. %, up to 80 wt. %, up to 75 wt. %or up to 70 wt. %with lower bounds of 0 wt. %, 5 wt. %, 10 wt. %, 15 wt. %, 20 wt. %, or 25 wt. %.

[0032] In one or more embodiments, the POE top layer 20, the POE middle layer 40, or both the POE top layer 20 and the POE middle layer 40 include an ethylene-octene copolymer having a density of 0.850 to 0.900 g / cc. In other embodiments, the an ethylene-octene copolymer may have a density from about 0.850 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.850 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or 0.855 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.855 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or 0.860 g / cm3 to about 0.895 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.890 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.885 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.875 g / cm3, or from about 0.860 g / cm3 to about 0.870 g / cm3, or from about 0.861 g / cm3 to about 0.865 g / cm3.

[0033] In one or more embodiments, the POE top layer 20, the POE middle layer 40, or both the POE top layer 20 and the POE middle layer 40 include an ethylene-octene copolymer having a melt index (I2) of 0.1 grams per 10 minutes (g / 10 min) to 2 g / 10 min, when measured at 190 ℃ and 2.16 kg according to ASTM D1238. In some embodiments, the an ethylene-octene copolymer may have a melt index from about 0.1 g / 10 min to about 1.8 g / 10 min, from about 0.1 g / 10 min to about 1.6 g / 10 min, from about 0.1 g / 10 min to about 1.4 g / 10 min, from about 0.1 g / 10 min to about 1.2 g / 10 min, from about 0.1 g / 10 min to about 1.0 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 2.0 g / 10 min, 0.2 g / 10 min to about 1.8 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 1.6 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 1.4 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 1.2 g / 10 min, from about 0.2 g / 10 min to about 1.0 g / 10 min, 0.3 g / 10 min to about 2.0 g / 10 min, 0.3 g / 10 min to about 1.8 g / 10 min, from about 0.3 g / 10 min to about 1.6 g / 10 min, from about 0.3 g / 10 min to about 1.4 g / 10 min, from about 0.3 g / 10 min to about 1.2 g / 10 min, from  about 0.3 g / 10 min to about 1.0 g / 10 min, from about 0.4 g / 10 min to about 2.0 g / 10 min, from about 0.4 g / 10 min to about 1.0 g / 10 min, from about 0.4 g / 10 min to about 0.8 g / 10 min, or from about 0.4 g / 10 min to about 0.6 g / 10 min.

[0034] In accordance with various embodiments, such ethylene-octene copolymer with the disclosed properties may be present in the POE artificial leather 10 at up to 30 wt. %, up to 25 wt. %, up to 20 wt. %or up to 18 wt. %with lower bounds of 0 wt. %, 5 wt. %, 8 wt. %, 10 wt. %, or 12 wt. %.

[0035] In one or more embodiments, the POE middle layer 40 comprises a foamed polyolefin elastomer. The foamed polyolefin elastomer reduces the weight of the POE middle layer 40 while maintaining a desired thickness. The foamed polyolefin elastomer is prepared by including a foaming agent with the polyolefin elastomer of the POE middle layer 40. As understood by one skilled in the art, a foaming agent is agent that facilitates the formation of foam during the manufacturing process. An example foaming agent is AC 9000 (Azodicarbonamide) commericially available from Kum Yang Company, Limited. In one or more embodiments, no foaming agent is utilized and the POE middle layer 40 comprises a non-foamed polyolefin elastomer

[0036] The fabric substrate layer 30 of the POE artificial leather 10 provides strength to the POE artificial leather 10. The fabric substrate 30 is provided as an interior or backing layer of the POE artificial leather 10. In one or more embodiments, the fabric substrate layer 30 is a non-woven or woven material. The non-woven or woven material of the fabric substrate layer 30 provides strength in multiple directions. Further, in one or more embodiments, the fabric substrate layer 30 comprises polyethylene terephthalate (PET) . As such, the POE artificial leather 10 comprises both polyolefin elastomers and polyethylene terephthalate, in addition to other components of the various layers, which must be concurrently processed to allow for bulk recycling of the POE artificial leather 10.

[0037] In one or more embodiments, the POE artificial leather comprises a coating layer 60 disposed on a face proximal the POE top layer 20. Specifically, the coating layer 60 may be considered as disposed over the POE top layer 20. The coating layer 60 provides abrasion resistance, anti-fouling, and desirable hand feel properties to the POE artificial leather 10. Specifically, as the coating layer 60 provides the external fronting face of the POE artificial leather  10, the coating layer 60 provides a surface which resists wear such as scratching, marring, and / or soiling. Further, as the coating layer 60 provides the external fronting face of the POE artificial leather 10 and is thus the surface contacted by a user of an article manufactured from the POE artificial leather, the coating layer 60 provides a desirable hand feel alternatively described as a surface which is not considered unpleasant to touch and more preferably a surface which is considered pleasant to touch.

[0038] In one or more embodiments, the coating layer 60 comprises a polyurethane, an acrylate, or combinations thereof. Commercially available examples include Stahl WF-77-307 and XR-48-920 from Stahl (Waalwijk, Netherlands) .

[0039] In one or more embodiments, the POE artificial leather 10 may also include a primer layer 70 positioned between the POE top layer 20 and the coating layer 60. The primer layer 70 aid in adhesion of the coating layer 60 to the POE top layer 20. Commercially available examples include HYPODTM 1000 from The Dow Chemical Company (Midland, Michigan) as well as Toluene free primer P339 and NUV primer P938 from NANPAO Resins Chemical Co., Ltd. (Tainan City, Taiwan)

[0040] In one or more embodiments, the POE artificial leather 10 comprises one or more adhesive layers 50 bonding individual layers of the POE artificial leather 10 together. Specifically, in one or more embodiments, an adhesive layer 50 may be provided between the fabric substrate layer 30 and the POE middle layer 40. Commercially available examples include HYPODTM 1000, BYNELTM 22E757, and BYNELTM 21E533 from The Dow Chemical Company (Midland, Michigan) .

[0041] It will be appreciated that while compositional details of specific POE artificial leathers in accordance with selected embodiments of the present disclosure are described in detail, the breadth of POE artificial leathers that may be utilized in accordance with the present disclosure are envisioned as being broadly construed. Specifically, it is envisioned that a broad range of artificial leather comprising polyeolefin elastomer layers and polyethylene terephthalate fabrics may be processed and recycled to generate recycled polymer compositions in accordance with the present disclosure.

[0042] The compatibilizer provided as a component of the recycled polymer composition comprises virgin ethylene-based polymer. Further, the virgin ethylene-based polymer is the  polymerized reaction product of ethylene. In one or more embodiments, the virgin ethylene-based polymer is the polymerized reaction product of ethylene copolymerized with one or more polar comonomers. The virgin ethylene-based polymer may additional or alternatively be the polymerized reaction product of ethylene grafted with one or more polar comonomers.

[0043] In one or more embodiments the compatibilizer comprises a terpolymer of ethylene, alkyl acrylate, and glycidyl ester. In one or more embodiments where the compatibilizer comprises a terpolymer of ethylene, alkyl acrylate, and glycidyl ester, the alkyl acrylate comprises n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, methyl-acrylate, ethyl-acrylate, or combinations thereof. Further, in one or more embodiments where the compatibilizer comprises a terpolymer of ethylene, alkyl acrylate, and glycidyl ester, the glycidyl ester comprises glycidyl methacrylate.

[0044] In one or more embodiments, the terpolymer of ethylene, alkyl acrylate, and glycidyl ester has a density less than about 1.000 grams per cubic centimeter (g / cm3) , or from about 0.900 g / cm3 to about 1.000 g / cm3, as measured according to ASTM Method No. D792-91. Other density ranges may be from about 0.900 g / cm3 to about 0.990 g / cm3, from about 0.900 g / cm3 to about 0.980 g / cm3, from about 0.900 g / cm3 to about 0.960 g / cm3, from about 0.920 g / cm3 to about 1.000 g / cm3, from about 0.920 g / cm3 to about 0.980 g / cm3, from about 0.920 g / cm3 to about 0.960 g / cm3, or from about 0.930 g / cm3 to about 0.950 g / cm3.

[0045] In one or more embodiments, the terpolymer of ethylene, alkyl acrylate, and glycidyl ester may have a melt index (I2) of about 1 grams per 10 minutes (g / 10 min) to about 50 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to about 30 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to about 20 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to about 15 g / 10 min, from about 5 g / 10 min to about 30 g / 10 min, from about 5 g / 10 min to about 20 g / 10 min, from about 5 g / 10 min to about 18 g / 10 min, or from about 10 g / 10 min to about 15 g / 10 min as determined in accordance with ASTM method D1238 at 230℃ and 2.16 kg.

[0046] In one or more embodiments, the compatibilizer may be an anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer. The anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer may be a base polymer with an anhydride and / or carboxylic acid grafting monomer grafted thereto.

[0047] In one or more embodiments, the anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer comprises up to 10 wt. %, up to 5 wt. %, or from 1 to 4 wt. %of  the anhydride and / or carboxylic acid grafting monomer, based on the total weight of the anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer. The weight percentage of the ethylene-based polymer is complementary to the amount of anhydride and / or carboxylic acid grafting monomer, so that the sum of the weight percentages of the ethylene-based polymer and the anhydride and / or carboxylic acid functionalized monomer is 100 wt. %. Thus, the anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer comprises up to 90 wt. %, up to 95 wt. %, or from 96 to 99 wt. %, based on the total weight of the anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer, of the ethylene-based polymer.

[0048] In one embodiment, the anhydride and / or carboxylic acid grafting monomer is grafted to the polyolefin. Examples of anhydride grafting moieties may include but are not limited to, maleic anhydride, citraconic anhydride, 2-methyl maleic anhydride, 2-chloromaleic anhydride, 2, 3-dimethylmaleic anhydride, bicyclo [2, 2, 1] -5-heptene-2, 3-dicarboxylic anhydride and 4-methyl-4-cyclohexene-1, 2-dicarboxylic anhydride, bicyclo (2.2.2) oct-5-ene-2, 3-dicarboxylic acid anhydride, lo-octahydronaphthalene-2, 3-dicarboxylic acid anhydride, 2-oxa-1, 3-diketospiro (4.4) non-7-ene, bicyclo (2.2.1) hept-5-ene-2, 3-dicarboxylic acid anhydride, tetrahydrophtalic anhydride, norbom-5-ene-2, 3-dicarboxylic acid anhydride, nadic anhydride, methyl nadic anhydride, himic anhydride, methyl himic anhydride, and x-methyl-bi-cyclo (2.2.1) hept-5-ene-2, 3-dicarboxylic acid anhydride. In one embodiment, the anhydride grafting moiety comprises maleic anhydride.

[0049] In one or more embodiments, the anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer has a density less than about 0.910 grams per cubic centimeter (g / cm3) , or from about 0.850 g / cm3 to about 0.910 g / cm3, as measured according to ASTM Method No. D792-91. Other density ranges may be from about 0.850 g / cm3 to about 0.900 g / cm3, from about 0.850 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, from about 0.850 g / cm3 to about 0.860 g / cm3, from about 0.860 g / cm3 to about 0.910 g / cm3, from about 0.860 g / cm3 to about 0.880 g / cm3, from about 0.880 g / cm3 to about 0.910 g / cm3, or from about 0.880 g / cm3 to about 0.900 g / cm3.

[0050] In one or more embodiments, the anhydride and / or carboxylic acid functionalized ethylene / alpha-olefin elastomer may have a melt index (I2) of about 1 grams per 10 minutes (g / 10 min) to about 800 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to about 600 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to about 300 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to about 200 g / 10 min, from about 1 g / 10 min to  about 100 g / 10 min, or from about 1 g / 10 min to about 50 g / 10 min as determined in accordance with ASTM method D1238 at 230℃ and 2.16 kg.

[0051] The compatibilizer is present in the recycled polymer composition in the range of from 3 wt%to 10 wt%compatibilizer based on the total weight of the recycled polymer composition. Any and all ranges from 3 to 10 weight percent are included herein and disclosed herein, for example, the compatibilizer can be present in the recycled polymer composition in the range of from 5 to 10 weight percent, 3 to 8 weight percent, or 4 to 6 weight percent.

[0052] In one or more embodiments, the recycled polymer composition comprises one or more additives. In one or more embodiments, the additives include one or more of an inorganic filler, an anti-oxidant, a pigment, and a processing aid. Example inorganic fillers include calcium carbonate, magnesium silicates, calcium sulfate, mica, calcium silicate, barium sulfate and kaolin. Antioxidants may be added to plastics to inhibit degradation caused by thermo-mechanical or thermo-oxidative conditions. Commonly utilized antioxidant include phenolic antioxidants such as simple phenolics, bisphenols, polyphenolics, and thiobis phenolics. Example pigments include a color masterbatch. Color masterbatches are concentrated solid mixtures of pigments encapsulated with a resin or wax allowing for easier addition of pigments to the recycled polymer composition. Processing aids are materials that are added to improve the processability of polymeric compounds. An example processing aid is zinc stearate which may be utilizes as a release agent, heat stabilizer, and lubricant for plastics processing.

[0053] Another embodiment of the present disclosure includes, among other things, a method for producing the recycled polymer composition. Producing the recycled polymer composition include grinding the POE artificial leather and melt-blending the POE artificial leather which has been ground with the compatibilizer to form a melt-blended composition.

[0054] With reference to FIG. 2, a processing procedure for recycling POE artificial leather in accordance with one or more embodiments of the present disclosure is provided. The process 100 is initiated with provision of POE based artificial leather from a variety of sources. The POE artificial leather for recycling 110 may be provided as unused and / or unsold POE artificial leather 112 direct from the production facilities. Similarly, the POE artificial leather for recycling 110 may be provided as scrap POE artificial leather 114 generated during manufacture of consumer products which utilizes POE artificial leather. For example, during production of a  golf bag comprising artificial leather or furniture upholstered with artificial leather scraps are generated as part of the manufacturing process. Each of the unused and / or unsold POE artificial leather 112 direct from the production facilities and scrap POE artificial leather 114 generated during manufacture of consumer products are classed as Post Industrial Recycled (PIR) . POE artificial leather for recycling 110 may also be provided to the process 100 as consumer recycled POE artificial leather 116. The consumer recycled POE artificial leather 116 is classed as Post Consumer Recycled (PCR) meaning it is provided as part of the bulk recycling stream generated by the general public and not directly from the manufacturing or product production facilities. PIR streams provide greater knowledge of the composition of the POE artificial leather for recycling 110, but PCR stream provide for a larger resource pool to draw from allowing for enhanced overall recycling. The process 100 of the present disclosure allows for both PIR and PCR streams to be utilized individually or in combination to generate the recycled polymer composition.

[0055] With continued reference to FIG. 2, in one or more embodiments the artificial leather for recycling 110 is provided to a grinding step 130 with a system for grinding the POE artificial leather. For purposes of the present disclosure “grinding the POE artificial leather” means the entirety of the POE artificial leather is reduced to particles of a smaller size. The mechanism by which the POE artificial leather is ground and reduced to smaller particles is not critical to the methods of the present disclosure and may be achieved using any method known to one skilled in the art. For example, the POE artificial leather may be flaked, chopped, cut, shredded, milled, or grated to reduce the POE artificial leather to particles of reduced size. The size of the particles of the POE artificial leather which has been ground is only limited by the melting dynamics of the POE artificial leather and the melt-blending processes used to combine the POE artificial leather which has been ground and the compatibilizer. The POE artificial leather for recycling 110 is provided to the grinding step 130 as an unused POE artificial leather stream 122, a scrap POE artificial leather stream 124, and / or a consumer recycled POE artificial leather stream 126.

[0056] The POE artificial leather which has been ground is combined with the compatibilizer in a melt-blending step 150. Specifically, the POE artificial leather which has been ground in the grinding step 130 is mixed with compatibilizer provided to the melt-blending step 150 as compatibilizer stream 140. While FIG. 2 illustrates the POE artificial leather which has been ground and the compatibilizer being provided to the melt-blending step 150 as separate  streams it will be readily appreciated that they may be combined before the melt-blending step 150 and provided as a single stream.

[0057] The melt blending step 150 may be achieved using any polymer blending system known to one skilled in the art. In accordance with various embodiments, the melt blending step 150 may utilize a twin-screw extruder, a single-screw extruder, or other conventional systems. In one or more specific embodiments the melt-blending step 150 utilizes a twin-screw extruder. The screw speed of the extruder may range from 300 to 600 rotations per minute (rpm) with a feed rate range of 5 to 20 kilograms / hour (kg / h) . Further, during the melt-blending step, the feed may be heated to a temperature in the range of 240 to 260℃ for blending.

[0058] In one or more embodiments, the method for producing the recycled polymer composition includes pelletizing the melt-blended composition in a pelletization step 160. Further, in one or more embodiments, the pellets may be formed into an article made from the recycled polymer composition in a product manufacturing step 170. The article made from the recycled polymer composition can be formed from the pellets by undergoing any useful process known to those skilled in the art. These processes include, but are not limited to a molding process, an extrusion process, a blown-film process, a cast-film process, and combinations thereof.

[0059] Another embodiment of the present disclosure includes, among other things, an article produced from the recycled polymer composition. In some embodiments, article may be a molded or a fabricated article. The article may comprise an injection-molded film, an injection-molded article, a blown film, a blow molded article, a molded article, a melt-spun fiber, or an extruded article.

[0060] Embodiments of the recycled polymer composition and articles made from the recycled polymer composition may have a PET particle size of less than 2 μm when observed via transmission electron micrograph. In other embodiments, the recycled polymer composition and articles made from the recycled polymer composition may have a PET particle size of less than 1.5 μm, 1.0 μm, 0.5 μm, or 0.3 μm when observed via transmission electron micrograph. Without being bound by theory, it is believed that the lower particle size indicates a higher level of compatibilization achieved for the recycled structure.

[0061] TEST METHODS

[0062] The test methods include the following:

[0063] Gloss (60°)

[0064] To test the gloss, samples are prepared and measured according to ASTM D523-6 and reported in standard gloss units (%) .

[0065] Flexural Modulus (MPa)

[0066] To test the flexural modulus, samples are prepared and measured according to ASTM D790 and reported in MegaPascal (MPa) .

[0067] Tensile Strength (MPa)

[0068] To test the stress at break, samples are prepared and measured according to ASTM D638 and reported in MegaPascal (MPa) .

[0069] Elongation (%)

[0070] To test the elongation at break, samples are prepared and measured according to ASTM D638 and reported in percent elongation (%) .

[0071] Density (g / cm3)

[0072] To test density, samples are prepared and measured according to ASTM D792 at 190 ℃ and 2.16 kg for ethylene and 230 ℃ and 2.16 kg for propylene and reported in grams per cubic centimeter (g / cm3) .

[0073] M

[0074] To test melt index, samples are prepared and measured according to ASTM D1238 and reported in grams per 10 minutes (g / 10 min) .

[0075] EXAMPLES

[0076] The following examples illustrate features of the present disclosure but are not intended to limit the scope of the disclosure. The following experiments analyzed the performance of embodiments of the recycled polymer composition described herein.

[0077] POE Artificial Leather 1

[0078] A first representative POE artificial leather was generated and designated as POE Artificial Leather 1. The POE Artificial Leather 1 comprised a three layer arrangement with a top POE layer, a middle POE layer, and a PET non-woven fabric layer. The top POE layer had a thickness of approximately 0.1 mm and was formed from 80%VersifyTM 3300 and 20%InfuseTM 9077. The middle POE layer had a thickness of approximately 0.2 mm and was formed from 100%Infuse 9107. The PET non-woven fabric had a thickness of approximately 0.1 mm and was sourced from Xingda manufacturer. The major compositions forming the POE Artificial Leather 1 were VersifyTM 3300 at approximately 17 wt%, InfuseTM 9077 at approximately 4 wt%, InfuseTM 9107 at approximately 66 wt%and PET at approximately 13 wt%.

[0079] Table 1. Materials used in POE Artificial Leather 1

[0080] POE Artificial Leather 2

[0081] A second representative POE artificial leather was generated and designated as POE Artificial Leather 2. The POE Artificial Leather 2 comprised a four layer arrangement with a polyurethane coating, a top POE layer, a middle POE layer, and a PET woven fabric layer. The polyurethane coating had a thickness of approximately 0.05 mm and was formed from crosslinked polyurethane. Specifically, the coating was WF-77-307 (Stahl) blended with 4% XR-48-920 (Stahl) crosslinker. The top POE layer had a thickness of approximately 0.15 mm and was formed from 65%VersifyTM 3300 and 35%InfuseTM 9077. The top POE layer additionally included 2 parts per hundred resin (PHR) polyethylene based color masterbatch. The middle POE layer had a thickness of approximately 0.25 mm and was formed from 50%Infuse 9807 and 50%Engage 8180. The middle POE layer additionally included 0.8 phr AC 9000 foaming agent, 0.4 phr ZnO, 0.2 phr CaSt, 0.2 phr Talc, and 2 phr PE based color masterbatch. The PET woven fabric had a thickness of approximately 0.4 mm and was sourced  from Warren company. The major compositions forming the POE Artificial Leather 2 were polyurethane at approximately 1 wt. %, VersifyTM 3300 at approximately 15 wt%, InfuseTM 9077 at approximately 8 wt%, InfuseTM 9807 at approximately 17 wt%, EngageTM 8108 at approximately 17 wt%, and PET at approximately 43 wt%.

[0082] Table 2. Materials used in POE Artificial Leather 2

[0083] To demonstrate the advancements provided in accordance with the present disclosure, the POE Artificial Leather 1 and the POE Artificial Leather 2 were processed into injection molded test specimens. To prepare the injection molded test specimens the POE artificial leather was wholesale ground into small pieces. The ground POE artificial leather was fed to a ZSK 18ML twin-screw extruder commercially available from Coperion GmbH (Stuttgart, Germany) at a set temperature of 240 to 260℃ to generate pellets. For comparative example A, the POE Artificial Leather 1 was processed without inclusion of a compatabilizer. Similarly, for comparative example B the POE Artificial Leather 2 was processed without inclusion of a  compatabilizer. Inventive example 1 was prepared by providing the ground POE Artificial Leather 1 along with 5 phr of ElvaloyTM PTW and 0.2 phr B225 to the twin-screw extruder. Similarly, inventive example 2 was prepared by providing the ground POE Artificial Leather 2 along with 5 phr of ElvaloyTM PTW (commercially available from The Dow Chemical Company) and 0.2 phr B225 (commercially available from BASF) to the twin-screw extruder. The composition of each of comparative example A, comparative example B, Inventive example 1, and inventive example 2 are provided in Table 3.

[0084] Table 3. Composition of Inventive Examples 1 and 2 and Comparative Examples A and B.

[0085] The pelletized products of comparative example A, comparative example B, Inventive example 1, and inventive example 2 were injection molded into the test specimens for performance testing. The injection molding temperature was 260 to 280℃. The test specimens were tested in accordance with the test methods provided supra. The test results are provided in Table 4.

[0086] Table 2. Mechanical and Visual properties of Inventive Examples 1 and 2 and Comparative Examples A and B.

[0087] FIGS. 3A and 3B show the micrographs of Comparative Example A (FIG. 3A) and Inventive Example 1 (FIG. 3B) . As shown above in FIGS. 3A and 3B, Inventive Example 1 had a smaller particle size when compared with Comparative Example A. It is believed that the smaller particle size indicates a higher level of compatibilization achieved for Inventive Example 1, which also corroborates with the testing data of Table 4.

[0088] It will be apparent that modifications and variations are possible without departing from the scope of the disclosure defined in the appended claims. More specifically, although some aspects of the present disclosure are identified herein as preferred or particularly advantageous, it is contemplated that the present disclosure is not necessarily limited to these aspects.

Claims

1.A recycled polymer composition comprising polyolefin elastomer (POE) artificial leather comprising a POE and from 3 to 10 wt. %compatibilizer based on the total weight of the recycled polymer composition, wherein:the POE artificial leather is post-consumer recycled (PCR) , post-industrial recycled (PIR) , or a combination of PCR and PIR;the POE artificial leather comprises a laminate structure of a POE top layer, a fabric substrate layer, and a POE middle layer disposed between the POE top layer and the fabric substrate layer; andthe compatibilizer comprises virgin ethylene-based polymer, wherein the virgin ethylene-based polymer is the polymerized reaction product of ethylene optionally copolymerized and / or grafted with one or more polar comonomers.2.The recycled polymer composition of claim 1, wherein the POE middle layer comprises a foamed polyolefin elastomer.3.The recycled polymer composition of claim 1, wherein the POE middle layer comprises a non-foamed polyolefin elastomer.4.The recycled polymer composition of any of claims 1 to 3, further comprising a coating layer over the POE top layer, wherein the coating layer comprises polyurethane, acrylate, or combinations thereof.5.The recycled polymer composition of any one of claims 1 to 4, wherein the fabric substrate layer comprises polyethylene terephthalate.6.The recycled polymer composition of any one of claims 1 to 5, wherein the POE comprises a propylene-based polymer having a density of 0.850 to 0.900 g / cc and a melt flow rate of 0.5 to 32 g / 10 min as measured according to ASTM D1238 (230 C; 2.16 kg) .7.The recycled polymer composition of any one of claims 1 to 6, wherein the POE comprises an olefin block copolymer having a density of 0.850 to 0.900 g / cc and a melt index (I2) of 0.1 to 32 g / 10 min as measured according to ASTM D1238 (190 C; 2.16 kg) .8.The recycled polymer composition of any of claims 1 to 7, wherein the compatibilizer comprises a terpolymer of ethylene, alkyl acrylate, and glycidyl ester.9.The recycled polymer composition of claim 8, wherein the alkyl acrylate comprises n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, methyl-acrylate, ethyl-acrylate, or combinations thereof.10.The recycled polymer composition of claim 8 or 9, wherein the glycidyl ester comprises glycidyl methacrylate.11.The recycled polymer composition of any one of claims 1 to 10, wherein the recycled polymer composition comprises one or more of inorganic fillers, anti-oxidants, pigments, and processing aids.12.An article comprising the recycled polymer composition of any one of claims 1 to 11.13.A method for producing the recycled polymer composition of any one of claims 1 to 11, wherein the method comprises:grinding the POE artificial leather; andmelt-blending the POE artificial leather which has been ground with 3 to 10 wt. %compatibilizer to form a melt-blended composition based on the total weight of the melt-blended composition.14.The method of claim 13, further comprising pelletizing the melt-blended composition.15.The method of claim 14, further comprising molding the pellets into an article.

Images