BR102012018538A2

BR102012018538A2 - mina

Info

Publication number: BR102012018538A2
Application number: BR102012018538A
Authority: BR
Inventors: Reiner Appel; Gerhard Lugert
Original assignee: Faber Castell Ag
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-07-30
Also published as: EP2551307A1

Abstract

MINA. A presente invenção refere-se a uma mina para fins de escrita e/ou pintura, com 15% até 30% de uma massa básica de mina à base de gorduras e cera e 40% até 80% de pelo menos um preenchedor e 0,1% até 30% de pigmentos de cor, orgânicos e/ou inorgânicos, sendo que a massa básica da mina - relativo à massa total da mina - é de 3,5% até 10% de diestearato de aluminio, 5% até 20% de cera de polietileno oxidada, 5% até 20% de pelo menos um ácido graxo e/ou pelo menos derivado de ácido graxo com um ponto de fusão de 50ºC até 110ºC, e 0,5% até 10% de pelo menos um plástico termoplástico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MINA”.

Descrição

A presente invenção refere-se a uma mina para fins de escrita e pintura. Por mina compreende-se uma mina de lápis, que é fornecida para disposição dentro da haste de um lápis de madeira ou de plástico, ou um giz que é fornecido para um uso sem uma tal haste do lápis. Uma mina, na produção de um traçado sobre uma base tal como papel, é submetida a uma carga mecânica relativamente forte. Isto ocorre, entre outros com minas macias com as quais, nos trabalhos de escrita e de pintura, podem ser transferidas a uma base quantidades relativamente grandes, como é o caso dos lápis cosméticos, o que na maioria das vezes não é oportuno. Minas para os propósitos em questão apresentam portanto uma consistência mais sólida e são em suma mais estáveis a quebra do que minas cosméticas. A solidez requisitada em minas sintéticas é obtida, por exemplo, com o uso de aglutinantes poliméricos. Tais minas sintéticas, apesar de apresentarem uma solidez suficiente, não são ideais, tendo em vista seu comportamento de espalhamento. É necessário exercer uma pressão relativamente forte sobre o substrato para que seja aplicada uma tal quantidade de massa de mina que origine traços com cobertura razoável. Para aumentar a força de cobertura das minas sintéticas, à massa das minas pode ser adicionada uma grande quantidade de pigmentos de cor, o que, todavia encarece a produção de tais minas. Uma outra desvantagem das minas sintéticas é o fato de que, para o amaciamento termoplástico do aglutinante poíimérico, por exemplo polivinilbutiral nas minas conhecidas da EP 1069166 B1, a misturação das substâncias de partida e a extrusão de filamentos de minas deve ocorrer a temperaturas relativamente elevadas de até 180°C, o que significa um dispêndio de energia correspondentemente elevado. Devido às elevadas temperaturas de processamento, podem ser empregados pigmentos sensíveis a temperatura, tais como pigmentos azo. São exemplos os pigmentos azo C.l. 11741 Plgment Yellow 74 e C.l. 12085 Pigment Red 4 resistentes apenas até 160°C e/ou 140°C.

É tarefa da invenção indicar uma mina para fins de escrita ou pintura, com a qual, com um pequeno dispêndio de força e um reduzido emprego de pigmentos de cor, sejam produzidos sobre um substrato traços com força de cor e cobertura, sendo as minas processadas a temperaturas abaixo de 160°C, podendo ser em particular extrudadas ou coextrudadas.

5 Essa tarefa é solucionada por uma mina, que contem de 15%

até 30% de uma massa básica de mina à base de gordura e de cera, e 40% até 80% de um preenchedor e de 0,1% até 30% de corante, de preferência pigmentos de cor orgânicos e/ou inorgânicos, sendo que a massa básica das minas - relativo à massa total das minas - é de 0,5% até 10% de diestearato 10 de alumínio, 5% até 20% de cera de polietileno oxidada, 5% até 20% de pelo menos um ácido graxo e/ou pelo menos um derivado de ácido graxo com um ponto de ebulição de 50°C até 110° e 0,5% até 10% de pelo menos um plástico termoplástico, a saber uma poliolefina. Como derivados de ácido graxo consideram-se ésteres de ácido graxo e álcoois graxos. As substân15 cias de partida de uma tal mina, a saber os constituintes em pó ou em floco da massa básica das minas, pelo menos um preenchedor acrescentado e se apropriado um pigmento de cor, são intimamente misturadas já a uma temperatura de cerca de 120°C, e extrudadas a uma temperatura de cerca de 130°C. Assim tem-se um amaciamento da massa básica das minas, 20 sendo que sua consistência é adquirida de tal forma que, apesar de um elevado teor de preenchedor e de pigmento de cor, são extrudados filamentos de minas com um diâmetro de, por exemplo, 3 até 5 mm, no caso de giz ainda maior, que no transporte posterior são manuseáveis, sem o perigo de um prejuízo mecânico, até uma estação de colagem. Nos ensaios de 25 extrução mostrou-se de maneira surpreendente que as minas de acordo com a invenção, em comparação, por exemplo, com as minas poliméricas compreendendo PVB como aglutinante, são extrudadas a velocidades mais altas, a saber velocidades de até 60 m/min. Uma extrusão rápida deste tipo só pode ser realizada quando a massa das minas, aquecida a uma tempera30 tura de extrusão de por exemplo 130°C, apresenta uma consistência sólida correspondente. Isto pode ser obtido em minas poliméricas, por adição de espessantes apropriados ou de uma alta quantidade de plásticos. Uma tal medida também atua de modo contrário no filamento de mina extrudado, isto é, ele pode ser muito rígido ou ter uma consistência borrachosa, o que acarreta um comportamento de traço macio e o objetivo de produzir, em um substrato, traços com cobertura apropriada. Diferentemente disto, em uma 5 mina de acordo com a invenção, a massa básica da mina no estado aquecido ou amaciado apresenta uma consistência bem apropriada para a extrusão na forma de filamentos de minas, sendo, porém que os filamentos de minas extrudados são cortados em comprimentos apropriados que não apresentam nem uma consistência rígida nem borrachosa, mas que podem 10 ser produzidos sobre uma superfície com formação de traços fortes de cor e de boa cobertura.

Pode ser salientado, além disso, que para a misturação das substâncias de partida é exigido um tempo menor se comparado com as minas poliméricas. Finalmente tendo em vista os custos de produção, podem 15 ser preparados com as minas, apesar de um teor relativamente pequeno de pigmentos de cor, traços com boa cobertura. Assim, as minas referidas da extrusão são mecanicamente suficientemente estáveis e resistentes a quebra, para resistir às cargas a que são submetidas no uso normal. As minas de acordo com a invenção são particularmente apropriadas também 20 para uma coextrusão, na qual uma mina juntamente com um invólucro plástico de lápis, em particular um material composto semelhante a madeira, é extrudada em uma etapa. Materiais compostos do tipo mencionado, os denominados Wood-Plastic Compounds (WPC) são misturas que compreendem um plástico termoplástico e partículas de madeira e/ou de celulose. 25 As minas possibilitam assim um processo com o qual, por meio de uma coextrusão, é preparável um lápis com um invólucro de lápis que envolve de modo fácil a mina.

É responsável pelo bom comportamento do traçado da mina, em grande escala, a substância graxa contida nas minas, portanto o ácido graxo e/ou o derivado de ácido graxo. O comportamento do traçado pode ser conduzido pela escolha do ponto de fusão da substância graxa. Assim, por exemplo, mediante o emprego de um triglicerídeo com um ponto de fusão, podem ser preparadas minas com um comportamento de cobertura e uso mais macio, por exemplo, uma mistura de ácido esteárico contendo ácido de soja (CAS-N0 57114) e, com óleo de soja hidrogenado (CAS-N0 8016-70-4), com um ponto de fusão de 95°C até 105°C, minas com um comportamento de traçado mais rígido.

Finalmente é ainda vantajoso o fato de que, apesar de elevadas frações de substâncias formadoras de partículas, tais como preenchedores e pigmentos de cor, são necessárias apenas de 15% até 30%, de preferência de 15% até 26%, de massa básica de minas, cujas substâncias são comparativamente caras.

A cera de polietileno empregada possui de preferência um ponto de fusão de 115°C até 125°C, em particular de 118°C até 122°C. Para temperaturas de extrusão ou misturação maiores do que 125°C e/ou 122°C, a cera apresenta uma viscosidade quase aquosa. Na misturação com os 15 demais constituintes da massa básica de minas forma-se, porém, nas temperaturas prevalecentes durante a misturação e a extrusão, uma massa do tipo acima descrito.

Para a substância graxa da massa básica das minas é de preferência empregado um triglicerídeo com um ponto de fusão de 58°C até 62°C.

A quantidade de diestearato de alumínio, que contribui de forma importante para o perfil de propriedades das minas descrito, atinge quantidades de 1% até 6% ou de preferência de 1% até 3,5 %, com o que os custos para a produção das minas podem ser reduzidos. O mesmo ocorre 25 com ceras de polietileno e triglicerídeos, cujos teores podem ser reduzidos a 7% até 15% e/ou de 5% até 15%, sendo que, porém, são alcançados tendo em vista as propriedades das minas indicadas, os melhores resultados.

A flexibilidade das minas é aumentada através da adição de uma poliolefina como plástico termoplástico com um teor de 0,5% até 10%. Isto atua sobretudo na extrusão das minas, de modo que essas podem ser extrudadas com uma vazão maior, portanto em um número de unidades maior por unidade de tempo, por fim também podem ser extrudadas com uma maior velocidade, sem a formação de fissuras nas minas ou sem que essas sejam quebradas em pequenos pedaços. São particularmente apropriadas poliolefinas, sobretudo poliolefinas tais como, por exemplo, LLDPE e HDPE (ambas obteníveis sob a denominação de tipo IC32 e/ou 5 IB58 da firma Braskem, Brasil) e/ou copolímeros de polietileno (p.ex. Fusabond da firma DuPont) e poliestireno (p.ex. PS amorphos 2650 da firma Innova, Brasil). Por adição de um plástico termoplástico, particularmente em quantidades na faixa de teor mais elevada, existe a tendência de uma ligeira piora do comportamento do traçado, pelo fato da massa das minas utilizá10 veis para o traçado em um substrato ser reduzida. Esse efeito deixou praticamente de ser significativo, quando um limite superior de plástico termoplástico é mantido em 6%.

O teor principal das massas das minas é formado por pelo menos um preenchedor polar, de preferência um preenchedor do grupo caulim, 15 mica, pedra pomes e talco, sendo caulim particularmente preferido. Um tal preenchedor, devido a sua polaridade e também, à existência de pontos fortes de carga separados em sua constituição química de sua massa básica, sua estrutura de cristal, apresenta substâncias com grupos moleculares polares particularmente bem ligados. Neste sentido é, portanto vantajoso 20 utilizar ceras de PE oxidadas, a saber, não apolares, mas sim polares. O corante compreendido nas minas, de preferência pigmentos de cor orgânicos e/ou inorgânicos, possuem caráter polar devido a seus grupos cromóforos e são, portanto, bem ligados às massas das minas sugeridas.

Para que as partículas de preenchedores e partículas de pigmentos de cor empregadas não influenciem negativamente o comportamento do traçado nem a consistência das minas, levando a uma consistência frágil, quebradiça, são empregados preenchedores e pigmentos de cor com um tamanho de partícula médio D90% < 20 pm.

Em particular, tendo em vista o processamento das minas no processo de extrusão, uma adição de pelo menos um agente lubrificante, em particular um sal de ácido graxo, com um teor de 1% até 10% é vantajosa, sendo que estearato de cálcio, estearato de magnésio, estearato de zinco e triestearato de alumínio são preferidos. É possível também uma adição de outros lubrificantes, tais como etileno-bis-estearoildiamina (EBS). Além disso, podem estar contidos aditivos usuais, tais como coadjuvantes de dispersão, estabiIizantes ou conservantes com um teor de 1% até 15%.

A seguir são indicados exemplos de cinco receitas de minas co

loridas. As substâncias de partida (no total, por exemplo 100 kg) são misturadas em um misturador a 120°C. A extrusão das massas das minas para formar filamentos de minas com um diâmetro de 3 mm ocorre por exemplo com um extrusor de dupla rosca a uma temperatura de 130°C. Para 10 a extrusão de 100 kg de massa de minas é necessário cerca de 1 hora. O extrusor está conectado a um trecho de resfriamento de alguns metros. Os filamentos extrudados das minas são alongados para formar minas, que podem ser imediatamente pós-processadas.

Exemplo 1 (laranja)

Estearato de alumínio (ALG D2 (CAS-N0 97404-28-9) 11 2,0%

Copolímero de etileno (Fusabond W PC576)14) 6,9% Triglicerídeo (Polycerin Hydro RD 907,

CAS- N0 801670-4, Ponto de fusão cerca de 66°C) 2) 5,0% Cera de polietileno oxidada (Licowax PED 121,

CAS- N0 68441-17-8) 3) 11,0%

Caulim (ASP 602)4) 65,0%

Dióxido de titânio (KRONOS 2300) 8) 8,7%

Pigmento de cor (BAYFERROX 120 N)15) 0,8%

Pigmento de cor (PERMANENTORANGE G)10) 0,1%

Pigmento de cor (HOSTAPERMROT D3G) 70 10) 0,4%

Estabilizador Irganox 1010 4) 0,1% Exemplo 2 (azul claro)

Diestearato de alumínio (LIGASTAR AL D2,

CAS- N0 97404-28-9,)1) 1,8%

Triglicerídeo (como no exemplo 1) 6,12%

Lubrificante (Crodamol EBS)14) 2,5%

Cera de polietileno oxidada (como no exemplo 1) 10,58% LLDPE (IC32)14) 1,5%

Caulim (ASP 602)4) 66,3%

Pigmento de cor (COSMOS BLUE PRPL)17) 1,0%

Dióxido de titânio (KRONOS 2300)8) 10,0%

Estabilizador (Irgafos 168)4) 0,2% Exemplo 3 (vermelho)

Estearato de alumínio (LIGA ALG-V, CAS- N0

97404-28-9)11 2,5%

Óleo de palma refinado 2,5%

Cera de polietileno oxidada (Licowax PED 121,

CAS- N0 68441-17-8) 3) 11,0%

Poliestireno (PS Amorfo)18) 4,0%

Caulim (ASP 602)4) 77,0%

Pigmento de cor (PERMANENTROT FGR)10) 2,55%

Pigmento de cor (IRGALITHGELB GO)101 0,45% Exemplo 4 (marrom)

Diestearato de alumínio (como no exemplo 3) 2,12%

Triglicerídeo (como no exemplo 1) 6,12%

Cera de polietileno oxidada (como no exemplo 1) 11,76%

Poliestireno (como no exemplo 3) 2,5%

Caulim (como o exemplo 1) 68,02%

Lubrificante (estearato de cálcio) 2,0%

Pigmento de cor (RUSS PRINTEX 60)19) 0,08%

Pigmento de cor (BAYFERROX 120 N)15) 4,5%

Pigmento de cor (HANSAGELB G 02 10) 2,4%

Pigmento de cor (LUTETIA ORANGE JN)101 0,5% Exemplo 5 (verde claro)

Diestearato de alumínio (como no exemplo 3) 3,1%

Triglicerídeo (como no exemplo 1) 4,9%

Cera de polietileno oxidada (como no exemplo 1) 9,0%

HDPE (IB58, High Melt Index)16) 3,0%

Caulim (como no exemplo 1) 76,0% Pigmento de cor (PV-ECHTGRÜN GNX)10) 0,75%

Pigmento de cor (HANSAGELB 10 G)10) 2,15%

Pigmento de cor (IRGALITHGELB GO) 61 1,1%

Todas as porcentagens são porcentagem em peso.

Fabricante:

1) Peter Greven, D-53902 Bad Münstereifel

2) TH.C.Tromm GmbH, D-50735 Kõln/Colônia

3) Clariant AG, D-65929 Frankfurt am Main

4) BASF AG, D-67056 Ludwigshafen

5) Clariant AG, D-65929 Frankfurt am Main

6) BASFAGj D-67056 Ludwigshafen

7) Magnesita S.A., Bela Vista - 01311-000 São Paulo / SP8)

8) Kronos, D-51373 Leverkusen

9) Toyo INK, 60870 Villers Saint Paul, França 10) Clariant AG, D-65929 Frankfurtam Main

11) Comarplast Indústria E Comércio Ltda., São Paulo/SP

12) Lanxess, D-51369 Leverkusen

13) Amberger Kaolinwerke, D-92242 Hirschau

14 Croda, Mettetal, DE

15 Lanxess, Krefeld5 DE

16 Braskem, Brasil

17 Toyo, JP

18 Innova, Brasil

19 Evonik, Darmstadt, DE

Claims

1. Mina para fins de escrita e/ou pintura, com 15% até 30% de uma massa básica para minas à base de gordura e cera e 40% até 80% de pelo menos um preenchedor e 0,1% até 30% de pigmentos de cor orgânicos 5 e/ou inorgânicos, sendo que a massa básica para a mina - relativo à massa total das minas - contém de 0,5% até 10% de diestearato de alumínio, 5% até 20% de cera de polietileno oxidada, 5% até 20% de pelo menos um ácido graxo e/ou pelo menos um derivado de ácido graxo com um ponto de fusão de 50°C até 110°C, e 0,5% até 10% de pelo menos uma poliolefina.

2. Mina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter um teor de poliolefina de 0,5% até 6%.

3. Mina, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato da poliolefina ser dos grupos polietileno e copolímero de polietileno.

4. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de poliestireno estar contido como plástico termoplástico.

5. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de estar contido um triglicerídeo com um ponto de fusão de 55°C até 65°C.

6. Mina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o triglicerídeo apresenta um ponto de fusão de 58°C até 62°C.

7. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que está presente uma mistura ácido de soja contendo ácido esteárico (CAS- N0 57114) e óleo de soja hidrogenado (CASN0 8016-70-4) com um ponto de fusão de 95°C até 105°C.

8. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de massa básica das minas é de no máximo 26%.

9. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a cera de polietileno contem um ponto de fusão de 115°C até 125°C.

10. Mina, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a cera de polietileno apresenta um ponto de fusão de 118°C até 122°C.

11. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de apresentar um teor de diestearato de alumínio de 1% até 6%.

12. Mina, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de apresentar um teor de diestearato de alumínio de 1% até 3,5%.

13. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de apresentar um teor de cera de polietileno oxidada de 7% até 15%.

14. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de apresentar um teor de ácido graxo e/ou derivado de ácido graxo de 5% até 15%.

15. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de estar contido pelo menos um agente de lubrificante com um teor de 1 % até 10%.

16. Mina, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de apresentar pelo menos um sal de ácido graxo do grupo estearato de cálcio, estearato de magnésio e estearato de zinco.

17. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de apresentar pelo menos um preenchedor do grupo do caulim, mica, pedra-pomes e talco.

18. Mina1 de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de apresentar preenchedores e pigmentos de cor com um tamanho médio de partículas D90 < 20 pm.

19. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de compreender de 1% até 15% de pelo menos um aditivo.

20. Mina, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de estar equipada com um invólucro coextrudado de um material termoplástico.

21. Mina, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o invólucro consiste de um composto "Wood-Plastic-Compound".