BR102012019990B1

BR102012019990B1 - Material retardador de chama compreendendo um biopolímero, caixa de instalação elétrica ou tubo de cabo elétrico e uso do referido material

Info

Publication number: BR102012019990B1
Application number: BR102012019990-4A
Authority: BR
Inventors: Alexander Siegrist; Per Eriksson
Original assignee: Schneider Eletric Industries Sas
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2020-07-14
Also published as: ES2533353T3; EP2557113A1; RU2012134473A; EP2557113B1; ZA201205947B; FR2978966B1; US8927655B2; BR102012019990A2; RU2627363C2; CN102952384A; CN102952384B; FR2978966A1; US20130203925A1

Abstract

material retardador de chama compreendendo um biopolímero. material retardador de chama compreendendo: - matriz compreendendo, preferencialmente consistindo em, pelo menos um polímero orgânico; - agente retardador de chama selecionado de hidróxidos de metal; e - agente de acoplamento que forma uma interface entre a matriz e o agente retardador de chama; em que a matriz compreende pelo 50% em massa de pelo menos um biopolímero, e o agente de acoplamento consiste em um copolímero de etileno e acetato de vinila (eva), compreendendo pelo menos 40 % em massa de acetato de vinila (va), enxertado com anidrido maleico. caixa de instalação elétrica ou tubo de cabo elétrico, conduto, compreendendo o referido material. uso do referido material para produção de caixas de instalação elétrica ou tubos de cabo elétrico.

Description

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um material retardador de chama compreendendo um biopolímero, mais precisamente, um biopolímero termoplástico, também referido como um bioplástico.

Mais especificamente, a invenção refere-se a um material retardador de chama adequado para ser moldado ou extrudado. Este material compreende uma matriz orgânica compreendendo pelo menos 50% em massa de pelo menos um biopolímero, um agente retardador de chama selecionado de hidróxidos metálicos (hidróxidos de metal), e um agente de acoplamento que forma uma interface entre a matriz e o agente retardador de chama.

O material, de acordo com a invenção, particularmente pode ser aplicado em dispositivos elétricos, tais como caixas de instalação e sistemas de controle de cabo.

Técnica Anterior

Plásticos, ou, mais precisamente, polímeros termoplásticos, são usados em numerosos setores industriais e, particularmente, na indústria elétrica; as propriedades destes plásticos têm um impacto considerável no Perfil Ambiental do Produto, particularmente no impacto de CO2, e as consequências deste no aquecimento global.

Além disso, estes plásticos, tais como poli (etileno) (PE), cloreto de polivinila (PVC), e polipropileno (PP), são, na maioria, obtidos de petróleo, e impõem numerosos problemas particularmente associados com a depleção de reservas de óleo, e o processamento de despejos contendo estas substâncias.

O uso de biopolímeros ou bioplásticos, que não envolve qualquer dos problemas acima mencionados tem, desse modo, aumentado consideravelmente. Nota-se que o termo biopolímero refere-se a um polímero obtido exclusivamente de organismos vivos, geralmente plantas, ou um polímero sintetizado de recursos renováveis, geralmente à base de planta. Bio polímeros ou bioplásticos são geralmente biodegradáveis e adequados para composição, e o despejo destes é prontamente disponível.

Um exemplo de tal bioplástico é poli(ácido láctico) que é um plástico obtido por polimerização de lactatos, particularmente obtidos por fermentação de amido.

Embora no presente momento o preço dos bioplásticos seja mais alto do que aquele dos plásticos à base de petróleo, o preço deste pode ser esperado a se tornar competitivo no futuro.

Para numerosos usos de plásticos, indiferente de se eles sejam biodegradáveis ou não, é necessário incorporar um agente retardador de chama nos mesmos.

Desse modo, as propriedades retardadoras de chama aplicáveis a plásticos usados nos dispositivos elétricos são definidas por padrão IEC ("International Electrotechnical Commission"), tal como o padrão IEC 60695- 2-1.

Os agentes retardadores de chama mais comumente usados são agentes retardadores de chama halogenados; contudo, estes agentes retardadores de chama halogenados, envolvem o problema maior de gerar compostos corrosivos e tóxicos, tais como dioxinas, durante a combustão destes, por exemplo, durante a incineração de despejos contendo estas substâncias e, desse modo, devem ser evitados.

Agentes retardadores de chama não contendo halogênios são, em particular, polifosfato de alumínio, e hidróxidos de metal, tal como tri- hidróxido de alumínio (ATH). Comparados aos agentes retardadores de chama halogenados, hidróxidos de metal, tal como ATH, têm baixas emissões de vapor, fumaça, e não são tóxicos. Contudo, composições de polímero contendo estes compostos, mesmo em quantidades muito pequenas, têm propriedades mecânicas muito insuficientes, isto é, uma resistência mecânica muito baixa, resistência, e um módulo de flexão menor do que 1000 MPa, tornando-os inadequados para muitos usos.

O documento US 4.525.494 menciona o uso de tri-hidróxido de alumínio (ATH) revestido com ácido graxo em composições de polímero com um alto módulo de flexão. Contudo, o custo deste agente retardador de chama revestido é alto. Além disso, agentes retardadores de chama revestidos causam um efeito significante de branqueamento de estresse em composições de polímero contendo os mesmos.

Para remediar este problema, o documento WO 01/51554 des creve uma composição de polímero retardadora de chama consistindo em um polietileno, um ou uma pluralidade de ligante(s), incluindo um agente retardador de chama, tal como trihidrato de alumínio. Pelo menos 5% por peso dos polímeros são modificados com anidrido maleico. Esta composição de 10 polímero é usada na indústria elétrica.

Os documentos EP 1 544 250, EP 674 627, EP 1 795 561, US 2008/0108729, EP 1 816 169, EP 1 361 039 e WO 2008/058020 descrevem composições nas quais o teor de carga de não plástico carga é maior do que 30%; a rigidez deste é alto, mas a flexibilidade deste é muito baixa 15 com um alongamento na quebra de menos do que 3%.

Tal flexibilidade é marcadamente insuficiente para capacitar o uso destas composições nos métodos de moldagem ou extrusão, especialmente para preparação de itens adequados para uso na indústria elétrica.

Existe, desse modo,uma necessidade de um material retardador 20 de chama, isto é, que cumpra com o padrão IEC, IEC 60695-2-1 em vigor em 30 de março de 2011 compreendendo um polímero matriz consistindo parcialmente ou completamente de um biopolímero, e um agente retardador de chama escolhido de hidróxidos de metal, tal como tri-hidróxido de alumínio (ATH), que tem uma flexibilidade intensificada com um maior alongamen- 25 to na quebra.

Existe também uma necessidade de tal material tendo, em adição a um maior alongamento na quebra, propriedades mecânicas satisfatórias representadas, por exemplo, por um alto módulo E e uma alta resistência máxima (que cumpre com a ISO 527-1 e seguinte).

Existe também uma necessidade de tal material que possa ser prontamente moldado ou extrudado para preparar, em uma maneira simples, segura e não poluente, a um baixo custo, itens, mesmo de formas comple- xas, e, particularmente, itens usados na indústria elétrica, tais como caixas de instalação, sistemas de controle de cabo, etc., estes itens sendo rígidos e resistentes à choque.

O objetivo da invenção é o de proporcionar um material retardador de chama que preencha, entre outras coisas, as necessidades acima listadas. O objetivo da invenção é também aquele de proporcionar um material retardador de chama que não tenha os problemas, falhas, limitações e desvantagens das composições de acordo com a técnica anterior.

Sumário da Invenção

Este objetivo e outros são alcançados, de acordo com a invenção, por um material retardador de chama compreendendo: - matriz compreendendo, preferivelmente consistindo em, pelo menos um polímero orgânico; - agente retardador de chama selecionado de hidróxidos de metal; e - agente de acoplamento que age como uma interface entre a matriz e o agente retardador de chama; em que a matriz compreende pelo menos 50% em massa de pelo menos um biopolímero, e o agente de acoplamento consiste em um copolímero de etileno e acetato de vinila (EVA), compreendendo pelo menos 40% em massa de acetato de vinila (VA), enxertado com anidrido maleico.

Este copolímero não mais apresenta as propriedades típicas de um EVA, e tendo um alto teor de acetato de vinila pode também ser denominado EVM de acordo com a terminologia de elastômero.

O termo material retardador de chama no sentido da invenção geralmente indica que este material cumpre com o padrão IEC-60695-2-1 em vigor em 30 de março de 2011 (com um fio incandescente a 850°C em uma chapa, espessura de placa maior do que 1,5 mm).

Vantajosamente, o material tem um alongamento na quebra medido usando-se o procedimento especificado no padrão ISO 527 em vigor em 30 de março de 2011 maior do que 4,5%.

Vantajosamente, o copolímero de etileno e acetato de vinila compreende 55% a 75% em massa, por exemplo, 60% em massa, de acetato de vinila. Um exemplo de tal copolímero é o copolímero disponível de LANXESS™ como Levamelt™ 600.

Vantajosamente, o copolímero de etileno e acetato de vinila é enxertado com anidrido maleico em uma maneira conhecida na técnica, a uma proporção de 0,1% a 10% em massa, por exemplo.

Vantajosamente, o agente retardador de chama é selecionado de tri-hidróxido de alumínio (ATH), hidróxido de magnésio, hidrato de cál- cio/alumínio, hidrato de óxido de estanho, ou flogopita, e misturas destes (ver EP 1 544 250, WO 01/51554).

Geralmente, o agente retardador de chama está na forma de partículas tendo um diâmetro médio (d50) na faixa de 0,1 a 10 pm, preferivelmente na faixa de 0,5 a 8 pm, mais preferivelmente na faixa de 1 a 5 pm.

Vantajosamente, o biopolímero é selecionado de poli(ácido láctico) PLA e biopolímeros de poliéster outros do que poli(ácido láctico).

O termo poli(ácido láctico) refere-se a todos os tipos de ácido poliláctico. O termo ácido poliláctico cobre poli(Ácido L-láctico) ou PLLA consistindo em unidades estruturais de Ácido L-láctico, poli(ácido D-láctico), ou PDLA consistindo em unidades estruturais de ácido D-láctico, ou poli(Ácido L-láctico) consistindo em unidades estruturais de ácido D-láctico e ácido L-láctico, e misturas de dois ou mais destes.

A proporção de isômeros D e isômeros L do poli(ácido láctico) usado de acordo com a invenção é geralmente tal que a proporção entre os dois isômeros é preferivelmente de 100:0 a 90:10; mais preferivelmente, esta proporção é de 0,5:99,5 a 6:94.

O termo poli(ácido láctico) também refere-se a copolímeros de ácido láctico com outro monômero selecionado, por exemplo, de ácidos a- hidroxicarboxílico, dióis alifáticos, e ácidos dicarboxílicos alifáticos.

Os poliésteres biodegradáveis referidos como poliésteres bioplásticos outros do que poli(ácido láctico) podem ser selecionados de poliésteres alifáticos biodegradáveis e poliésteres aromáticos alifáticos biodegradáveis outros do que poli(ácido láctico). Exemplos de poliésteres alifáticos biodegradáveis outros do que poli(ácido láctico) incluem poliésteres alifáticos obtidos por condensação de um diol alifático e ácido carboxílico alifático, poliésteres obtidos por polimerização de abertura de anel de lactonas cíclicas, poliésteres alifáticos sintéticos, e similares. Um exemplo particular de tal poliéster biodegradável ou poliéster bioplástico é poli(butileno succinato) (PBS).

Exemplos de poliésteres aromáticos alifáticos biodegradáveis incluem poliésteres aromáticos alifáticos compreendendo um constituinte de ácido dicarboxílico aromático, um constituinte de ácido dicarboxílico alifático, e um constituinte de diol alifático.

Vantajosamente, o biopolímero da matriz consiste em poli(ácido láctico).

Vantajosamente, a matriz compreende pelo menos 60% em massa de pelo menos um biopolímero, preferivelmente a matriz compreende pelo menos 90% em massa de pelo menos um biopolímero, ou ainda consiste em um ou uma pluralidade de biopolímero(s), tal como poli(ácido láctico).

Alternativamente, a matriz pode adicionalmente compreender um ou uma pluralidade de outro(s) polimero(s) que não são biopolímeros de modo a reduzir a biodegradabilidade do material, e/ou intensificar algumas das propriedades do material. Exemplos de tais polímeros são policarbonatos, copolímeros de Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS), poliestirenos, e polipropilenos.

Vantajosamente, a matriz representa de 35% a 75% em massa, preferivelmente de 50% a 65% em massa da massa de material total.

Vantajosamente, o agente retardador de chama representa de 25% a 65% em massa, preferivelmente de 35% a 50% em massa da massa de material total.

Vantajosamente, o agente de acoplamento representa de 1% a 25% em massa, preferivelmente de 4% a 10% em massa da massa de material total.

Além do agente retardador de chama, o material de acordo com a invenção pode compreender um ou uma pluralidade de aditivo(s) e/ou car- ga(s). Desse modo, o material, de acordo com a invenção, pode compreender adicionalmente pelo menos um agente de estabilização antiultravioleta (estabilizador de UV), tal como Chimassorb™ de Ciba Specialty Chemicals.

O material, de acordo com a invenção, pode compreender adi- 5 cionalmente pelo menos uma substância de coloração selecionada de corantes e pigmentos para dar ao material a cor desejada.

O material, de acordo com a invenção, pode compreender adi-cionalmente pelo menos um aditivo anti-hidrólise para impedir a hidrólise do material, e intensificar a estabilidade de longo prazo do mesmo. Tal agente 10 anti-hidrólise pode ser selecionado de policarbodiimidas tais como Staba- xol™ ou RHENOGRAN™ de Rhein-Chemie™.

Obviamente, as cargas e aditivos acima mencionados são meramente dados como exemplos. Cargas e aditivos adicionais podem ser incluídos no material de acordo com a invenção, e podem ser prontamente 15 selecionados pelo técnico versado na técnica, em vista das propriedades procuradas no material.

Vantajosamente, o material, de acordo com a invenção, pode consistir (ser composto), em percentagens em massa, de 45% a 65% de pelo menos um biopoliéster tal como poli(ácido láctico), 30% a 45% de pelo 20 menos um hidróxido de metal, tal como tri-hidróxido de alumínio, 6% a 8% de agente de acoplamento, e, opcionalmente, um ou uma pluralidade de adi- tivo(s) e/ou carga(s), a percentagem total em massa do biopoliéster, do hi-dróxido de metal, do agente de acoplamento, e do aditivo(s) e/de carga(s) sendo 100% em massa.

Vantajosamente, o material, de acordo com a invenção, pode ser preparado por mistura do polímero orgânico, do agente retardador de chama, do agente de acoplamento, e, opcionalmente, um ou uma pluralidade de adi- tivo(s) e/ou carga(s) homogeneamente, preferivelmente, por meio de um método de mistura de extrusâo.

O material retardador de chama, de acordo com a invenção, não foi anteriormente descrito na técnica anterior; ele particularmente difere dos materiais retardadores de chama de acordo com a técnica anterior em que compreende um agente de acoplamento específico, consistindo em um copolímero de etileno e acetato de vinila compreendendo pelo menos 40% em massa de acetato de vinila, enxertado com anidrido maleico. Conforme mencionado acima, um copolímero de ENA preferido compreende de 55% a 75% de acetato de vinila, por exemplo, 60% de acetato de vinila. Esta proporção de VA é marcadamente superior àquela de EVAs padrões somente contendo aproximadamente 30% de EVA.

O material, de acordo com a invenção, não tem os problemas, falhas, limitações e desvantagens dos materiais retardadores de chama de acordo com a técnica anterior, particularmente materiais retardadores de chama de acordo com a técnica anterior baseados em biopolímeros contendo hidróxidos de metal como agentes retardadores de chama.

O material, de acordo com a invenção, soluciona o problema básico dos materiais retardadores de chama, de acordo com a técnica anterior, que é aquele da flexibilidade insuficiente do mesmo. Mais especificamente, o alongamento na quebra do material retardador de chama, de acordo com a invenção, é significantemente aumentado com relação ao alongamento na quebra de materiais retardadores de chama, de acordo com a técnica anterior. Foi surpreendentemente observado que o material, de acordo com a invenção, geralmente tem um alongamento na quebra maior do que 4,5%, que é muito marcadamente maior do que os valores do alongamento na quebra de materiais, de acordo com a técnica anterior.

Em adição a esta excelente e inesperada flexibilidade, o material, de acordo com a invenção, têm excelentes propriedades mecânicas totais, por exemplo, um módulo de Young, módulo E, maior do que 1900 MPa, e uma resistência máxima (estresse na quebra) maior do que 20 MPa.

A excelente e surpreendente flexibilidade do material, de acordo com a invenção, é demonstrada nos exemplos dados daqui por diante em que mais de cinquenta formulações foram testadas, incluindo numerosas formulações descritas nos pedidos de patente e na literatura, e quatro formulações, de acordo com a invenção. Surpreendentemente, foi verificado que, de todas as formulações testadas, somente as formulações, de acordo com a invenção, foram adequadas para obtenção de uma excelente flexibilidade com um alongamento na quebra maior do que 4,5%.

Sem pretender estar ligado com qualquer teoria, pode ser considerado que, de acordo com a invenção, foi possível obter um material retardador de chama surpreendentemente flexível através do uso neste material de um agente de acoplamento específico que, devido à composição particular e estrutura do mesmo, concede uma excelente flexibilidade à matriz orgânica e, ao mesmo tempo, proporciona acoplamento entre a matriz e o agente retardador de chama mineral que, de acordo com a invenção, não é tratado.

De fato, no agente de acoplamento, de acordo com a invenção, foi verificado que o copolímero de EVA concedeu excelente flexibilidade à matriz orgânica e, particularmente, aos biopolímeros constituintes do mesmo, tal como PLA, pelo que enxertando com anidrido maleico proporciona acoplamento satisfatório com o hidróxido de metal.

Resultados similares podem ser obtidos com outros copolímeros polares, tais como butil etileno, metil ou etil acrilato (EBA, EMA, EEA), enxertados com anidrido maleico.

Além disso, o alto teor de acetato de vinila, que é o componente polar de EVA, assegura excelente mistura com a matriz orgânica e, particularmente, com os biopolímeros constituintes desta, tal como EVA.

No material de acordo com a invenção, quando se mistura os vários constituintes, por exemplo, por extrusão, o agente de acoplamento se liga com (se fixa a) a superfície do agente retardador de chama, via funções de anidrido maleico do agente de acoplamento.

O agente de acoplamento, desse modo, forma uma interface flexível entre o agente retardador de chama e o polímero orgânico matriz, mais especificamente entre cada uma das partículas do agente retardador de chama e da matriz de polímero orgânico. Além disso, o agente de acoplamento concede propriedades de flexibilidade à matriz. Por exemplo, o material, de acordo com a invenção, tem um alongamento na quebra marcada- mente mais alto do que aquele do PLA puro (aproximadamente 3%), pelo que ele pode conter quantidades significantes de agente retardador de chama de hidróxido de metal de até 40%, ou ainda 50% em massa, por exemplo.

As matérias primas do material, de acordo com a invenção, são prontamente disponíveis, e o custo das mesmas é moderado. O material, de acordo com a invenção, é não tóxico, particularmente em que o agente retardador de chama contido no mesmo é selecionado de hidróxidos de metal, tal como ATH, que não contém halogênios, e não gera gases tóxicos.

A matéria prima da matriz é totalmente ou principalmente de o- rigem biológica (biopolímero), e tem um impacto inferior na emissão de gás de estufa. Desde que bioplásticos a partir do material de acordo com a invenção são biodegradáveis e hidróxidos de metal são não tóxicos, o material, de acordo com a invenção, pode ser classificado como um material reciclável.

O material, de acordo com a invenção, é adequado para produção de produtos retardadores de chama, itens a um preço razoável, e em uma maneira não poluente e ambientalmente propícia, particularmente com baixa emissão de gás de estufa.

Devido às excelentes propriedades mecânicas do mesmo e, par-ticularmente, à excelente flexibilidade do mesmo, é possível, com o material de acordo com a invenção, produzir itens moldados por injeção e/ou extru- dados, tais como equipamentos elétricos, caixas de instalação, ou dispositivos de instalação elétrica, tais como linhas, condutos, e sistemas de controle de cabo, linhas-tronco, tubos de cabo e condutos de cabo que têm propriedades retardadoras de chama, e que são flexíveis e resistentes à choque.

O material, de acordo com a invenção, pode ser preparado por mistura das matérias primas tencionadas para formarem o material, isto é, o polímero orgânico, o agente retardador de chama e o agente de acoplamento geralmente a uma alta temperatura acima do ponto de amolecimento dos polímeros, até que uma mistura homogênea destas matérias primas seja obtida.

Vantajosamente, todos os constituintes foram secados antes do processamento, por exemplo, em um forno à vácuo a 60°C por 6 horas.

Em geral, o processo se inicia pela mistura ou amassamento do(s) polímero(s) e, em seguida, adição das outras matérias primas a este(s). Esta mistura pode ser efetuada em qualquer tipo de misturador, por exemplo, um extrusor, ou um misturador em batelada. Esta mistura pode ser efetuada 5 preferivelmente por meio de um método de mistura por extrusão em um extrusor, conforme mostrado na figura 1.

Este extrusor compreendendo um primeiro coletor (1) através do qual a alimentação do(s) polímero(s) do material, de acordo com a invenção, é efetuada. Este coletor (1) se abre em uma primeira zona de alimentação (2) 10 da carcaça (3) do extrusor em que o parafuso de extrusão de rosca sem fim (4) é girado.

A carcaça (3) do extrusor é geralmente aquecido à uma temperatura acima do ponto de amolecimento do(s) polímero(s), por exemplo, à uma temperatura de 150°C a 190°C.

O(s) polímero(s) é/são transportado(s) pelo parafuso de extrusão e suporta(m) sucessivamente compressão em uma primeira área de compressão (5), em seguida, um primeiro amassamento em uma primeira área de amassamento (6) antes de alcançar uma segunda área de alimentação (7) que é suprida por um segundo coletor (8) com a(s) carga(s) pretendida(s) 20 para ser(m) incorporada(s) no material de acordo com a invenção.

O material, desse modo, compreendendo o(s) polímero(s) su- plementado(s) com a(s) carga(s) é transportado pelo parafuso de extrusão (4) em uma segunda área de compressão (9), em seguida em uma segunda área de amassamento (10), em seguida em uma terceira área de compres- 25 são (11) antes de ser descarregado a partir do extrusor, via uma matriz (12).

Um vácuo é produzido na carcaça do extrusor por meio de uma derivação de peça de conexão (13).

O hidróxido de metal é geralmente introduzido no coletor (8), e o agente de acoplamento no coletor (1). Os aditivos podem ser introduzidos ou 30 no coletor (1), ou no coletor (8) de acordo com o tipo de aditivo.

Na descarga deste extrusor, o material, de acordo com a invenção, está geralmente na forma de grânulos ou pelotas. Ele pode, em seguida, ser usado para preparação de vários itens de todos os tamanhos e formas possíveis. Estes itens inerentemente têm as propriedades vantajosas do material do qual eles foram preparados.

Estes itens podem ser preparados por qualquer método de tecnologia de plásticos, por exemplo, por moldagem ou por extrusão, particularmente por moldagem por injeção, ou por extrusão de perfis. Em particular, estes itens podem ser usados na indústria elétrica, em aplicações nas quais as propriedades retardadoras de chama são importantes. Estes itens, partes, objetos, podem ser itens, partes, objetos, de acordo com a invenção, para aplicações em sistemas de controle de cabo, tais como caixas de instalação e cabines elétricas, linhas-tronco, condutos de cabo, ou caixas de aparelho elétrico, ou alojamentos, tais como soquetes, interruptores de circuito, comutadores ou dispositivos eletrônicos, tais como sensores e reguladores.

Desse modo, a invenção também refere-se a uma caixa de instalação elétrica (por exemplo, mecanismo de distribuição), ou um cabo elétrico, tubo, conduto, compreendendo um material de acordo com a invenção conforme descrita acima.

Devido ao material, de acordo com a invenção, estes itens têm um perfil ambiental consideravelmente melhor do que os itens preparados de materiais de acordo com a técnica anterior e são recicláveis ou adequados para composição.

A invenção, desse modo, adicionalmente refere-se ao uso do material de acordo com a invenção para produção de caixas de instalação elétrica ou tubos de cabo elétrico, condutos.

A invenção será compreendida mais claramente na leitura da seguinte descrição das concretizações da invenção na forma de exemplos que descrevem materiais de acordo com a invenção, e exemplos comparativos que descrevem materiais que não estão de acordo com a invenção, e proporcionando resultados de teste particularmente para testes de alongamento na quebra conduzidos nestes materiais de acordo ou não de acordo com a invenção.

Breve Descrição das Figuras - Figura 1, descrita acima, é uma vista lateral em corte de um misturador extrusor usado para preparação dos materiais de acordo com a invenção. - Figura 2 é um gráfico mostrando o alongamento na quebra (como uma %) de quatro materiais não de acordo com a invenção preparados de formulações denominadas A015, A018, A020, e A028 (ver tabela 7) compreendendo 6% de EVA e Biomax™ Strong 120, disponível de DuPont™, que é um agente de modificação de flexibilidade. - Figura 3 é um gráfico mostrando o alongamento na quebra (como uma %) de quatro materiais de acordo com a invenção preparados de formulações denominadas A048, A049, A050, A051 (ver tabela 6).

Para cada um dos quarto materiais A048, A049, A050, e A051, as três barras (I+2 dias; 1+12 dias; e 1+1 mês) dão valores de alongamento 15 na quebra para testes de alongamento conduzidos dois dias, 12 dias e um mês após preparação do material, respectivamente.

Descrição Detalhada das Concretizações Particulares Exemplos

Daqui por diante, materiais são preparados de composições ou formulações, identificadas pela referência AXX.

Estes materiais são preparados por mistura de extrusão conforme descrito acima, e estão na forma de grânulo. Para obter as propriedades padronizadas, os grânulos secados foram convertidos em espécimes testes, barras estiradas do tipo definido no padrão ISO 527-1A (em vigor em 30 de 25 março de 2011).

Primeiramente, os materiais são simplesmente preparados de formulações consistindo em PLA e ATH como o agente retardador de chama em uma proporção variável variando de 10% a 40% em massa.

Testes mecânicos (ISO 527) e um teste de resistência à fogo (I- EC-60695-2-1 em vigor em 30 de março de 2011 ) a 850°C com uma espessura de folha de 1 mm e 2 mm foram efetuados nestes materiais: o material compreendendo 30% em massa de ATH tem propriedades de auto-extinção; contudo, os materiais obtidos são muito quebradiços com um alongamento na quebra abaixo de 1%.

Um copolímero (EVA 1: EVA com um teor de VA de 27,5%) disponível como Escorene™ 02528 CC de Exxon Mobil) e um copolímero en- 5 xertado (EVA-MAH1: EVA com um teor de VA de 28%, enxertado com ani- drido maleico, disponível como Fusabond™ C 190 de DuPont™), são adicionados à formulação para intensificar a flexibilidade do material. Esta tecnologia é conhecida no campo técnico de modo a obter uma interface satisfatória entre a matriz de plástico e a carga de hidróxido de metal.

Os dois materiais de copolímero foram cada um testados independentemente, e em combinação com percentagens variando de 3% a 20% em massa na formulação.

Os materiais testados desse modo são materiais preparados a partir das formulações denominadas A016, A014, A013, e A018.

As formulações e os resultados dos testes mecânicos e o teste de resistência ao fogo nos materiais preparados a partir destas formulações são dados na tabela 1 abaixo.

Tabela 1 PLA: Natureplast™ PLI003 de Natureplast™ ATH 1: Alolt™ 59AF, de Magyar Alumina™ EVA 1: Escorene™ 02528CC de Exxon Mobil™, EVA com um teor de VA de 27,5%. EVA-MAH 1: Fusabond™ C190 de DuPont™, EVA com um teor de VA de 28%, enxertado com anidrido maleico MAH.

Os melhores resultados em termos de flexibilidade são obtidos com o material preparado a partir da formulação (A014) consistindo em 5% de EVA, 5% de EVA, enxertado com anidrido maleico, 30% de ATH e 60% de PLA com um valor de alongamento na quebra de 1,55%, que não é ainda 5 suficiente, contudo.

A conclusão é que EVA 1 e EVA-MAH 1 não concedem bastante flexibilidade à formulação (formulações A013, A014, A016, A018).

Para obter um polímero mais flexível, aditivos de flexibilidade conhecidos foram testados tal como Biomax Strong™ 120, disponível de 10 DuPont™, e um PBS (PBS 1), disponível de Natureplast™ SA como Nature- plast™ PBI 003, mas muitos outros são conhecidos na indústria.

Os materiais testados desse modo são materiais preparados a partir das formulações denominadas A022, A019, A020, e A035.

As formulações e os resultados dos testes mecânicos e o teste 15 de resistência a fogo efetuados nos materiais preparados destas formula- ções são dados na tabela 2 abaixo.-

Tabela 2 PBS 1: Poliéster biodegradável Natureplast™ PBI 003 de Natu- 20 replast™ SA.

Foi demonstrado que a adição de Biomax Strong™ 120 ao PLA aumenta o alongamento na quebra do material preparado a partir desta formulação de 3% a 127% (A022). Contudo, a adição de hidróxido de metal ao PLA compreendendo aditivos de flexibilidade conhecidos, por exemplo, PLA 25 suplementado com Biomax™ Strong 120, destrói todas as propriedades de flexibilidade do material e o alongamento na quebra cai enormemente a menos do que 1% (A019-A020 e A035).

Combinando-se os aditivos de flexibilidade conhecidos (Biomax Strong™ 120, PBS) com agentes de acoplamento enxertados com anidrido maleico (EVA-MAH 1: Fusabond™ C190) em PLA também não soluciona o problema (Formulações A021, A028: ver tabela 3 abaixo).

Biomax Strong™ foi também testado combinado com Stabaxol™P, um agente anti-hidrólise descrito na patente EP-B1-1 544 250. Embora a redução na massa molecular seja um tanto mais baixa, o material é ainda quebradiço (Formulação A024: ver tabela 3 abaixo).

Tabela 3 Stabaxol™ P, RHENOGRAN™ PCD-50/EVA, de Rhein- Chemie™, agente anti-hidrólise policarbo-diimida.

Vários tipos de ATH, incluindo produtos de tamanho submicrôni- co (Apyral™ 200SM de Nabaltec™) que são precipitados (Apyral™ 60CD, Apyral™ 200SM de Nabaltec™) de uma solução preferivelmente do que sendo moídos, foram testados sem qualquer impacto positivo no alongamento na quebra (Formulações A030-A033: ver tabela 4 abaixo).

Tabela 4 ATH 2: Apyral™ 60CD de Nabaltec™ ATH 3: Apyral™ 200SM de Nabaltec™ ATH 4: Apyral™ 60 VS1 de Nabaltec™, ATH com revestimento de vinilsilano.

Hidróxidos de metal revestidos (tais como aqueles descritos na patente EP-B1-1 544 250) e aditivos de flexibilidade conhecidos (Biomax Strong™ 120, PBS) foram, em seguida, testados com PLA para superar o 10 problema.

Desse modo, a formulação A036 mencionada na tabela 4 contém APYRAL™ 60 VS 1 de NABALTEC™ que é um ATH tratado com vinilsilano. O alongamento na quebra do material preparado desta formulação é abaixo 0,5%.

Um ATH adicional (ATH 5) proporcionado com outro revestimento (ácido graxo) disponível de HUBER™ nos Estados Unidos, como Hy- mod™ SB-432 ST1 também produz resultados pobres (Formulação 041 na tabela 5 abaixo).

Embora estes hidróxidos de metal tendo suportado em um tra- 20 tamento de superfície produzam uma interface satisfatória entre a matriz e o hidróxido de metal revestido, eles não concedem a flexibilidade procurada à matriz.

Tabela 5 ATH 5: Hymod™ SB-432 ST1 de Huber™, ATH com um revestimento de ácido graxo.

É, desse modo, notado, em vista dos resultados testes dados a- 5 cima, que todos os métodos descritos acima e conhecidos na técnica anterior não proporcionam a composição com suficiente flexibilidade.

Levamelt™ 600 é um EVA com um teor de VA de 60%. Este teor é maior do que aquele do EVA padrão que tem um teor de VA de 30%; na indústria da borracha, este composto é denominado EVM devido ás proprie- 10 dades semelhantes à borracha do mesmo.

A adição, a uma taxa de 6% ou 8% em massa, de Levamelt™ 600 enxertado com anidrido maleico nas formulações A048 a A051 (ver tabela 6 abaixo), produz um material, de acordo com a invenção, com um alongamento na quebra surpreendentemente bom.

Tabela 6 EVA-MAH 2: Levamelt™ 600 de Lanxess™, EVA com um teor de VA de 60%, enxertado com anidrido maleico MAH.

Para proposta de comparação, testes de resistência mecânica e testes de resistência ao fogo são efetuados nos 4 materiais que não estão de acordo com a invenção,preparados a partir das formulações A015, A018, A020, e A028.

As formulações e os resultados testes são dados na tabela 7 abaixo.

Tabela 7 PLA: Natureplast™ PLI003 de Natureplast™ ATH 1: Alolt™ 59AF de Magyar Alumina™ EVA 1: Escorene™ 02528CC de Exxon Mobil™, EVA com um teor de VA de 27,5%. EVA-MAH 1: Fusabond™ C190 de DuPont™, EVA com um teor de VA de 28%, enxertado com anidrido maleico MAH. Biomax Strong™ 120 de DuPont™.

Embora o teor de carga retardadora de chama (ATH) seja mais baixo nas formulações A015, A018 e A020 do que nas formulações A048 a A051, de acordo com a invenção, o alongamento na quebra permanece muito baixo para estas formulações, produzindo um "plástico" quebradiço (ver figura 2).

Por outro lado, EVA-MAH 2 tem um efeito surpreendentemente forte no alongamento na quebra, visto que o material preparado a partir das formulações A048 a A051 contendo EVA-MAH 2 exibe um aumento de aproximadamente 500% no alongamento na quebra, conforme visto na figura 3.

Com as formulações A048 a A051 contendo EVA-MAH 2, os ma teriais (de acordo com a invenção) não são mais quebradiços no todo.

Claims

1. Material retardador de chama, caracterizado pelo fato de que compreende: matriz compreendendo, preferivelmente consistindo em, pelo menos um polímero orgânico; agente retardador de chama selecionado a partir de hidróxidos de metal; e agente de acoplamento que forma uma interface entre a matriz e o agente retardador de chama; em que a matriz compreende pelo menos 50% em massa de pelo menos um biopolímero, e o agente de acoplamento consiste em um copo- límero de etileno e acetato de vinila (EVA), compreendendo pelo menos 40% em massa de acetato de vinila (VA), enxertado com anidrido maleico.

2. Material de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele cumpre com o padrão IEC-60695-2-1.

3. Material de acordo com qualquer a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que apresenta um alongamento na quebra medido usando o procedimento especificado no padrão ISO 527 maior do que 4,5%.

4. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o copolímero de etileno e acetato de vinila compreende 55% a 75% em massa, por exemplo, 60% em massa, de acetato de vinila.

5. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o agente retardador de chama é selecionado de tri-hidróxido de alumínio (ATH), hidróxido de magnésio, hidrato de cál- cio/alumínio, hidrato de óxido de estanho ou flogopita, e misturas destes.

6. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o biopolímero é selecionado a partir de po- li(ácido láctico) PLA e biopolímeros de poliésteres diferentes do ácido poli- láctico.

7. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a matriz compreende pelo menos 60% em massa de pelo menos um biopolímero, preferivelmente a matriz compreende pelo menos 90% em massa de pelo menos um biopolímero.

8. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a matriz compreende adicionalmente um ou uma pluralidade de outro(s) polímero(s) que não são biopolímeros, preferivelmente selecionados de policarbonatos, copolímeros de Acrilonitrila- Butadieno-Estireno (ABS), poliestirenos, e polipropilenos.

9. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a matriz representa de 35% a 75% em massa, preferivelmente de 50% a 65% em massa da massa total do material.

10. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o agente retardador de chama representa de 25% a 65% em massa, preferivelmente de 35% a 50% em massa da massa total do material.

11. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento representa de 1% a 25% em massa, preferivelmente de 4% a 10% em massa da massa total do material.

12. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que, além do agente retardador de chama, o material compreende um ou uma pluralidade de aditivo(s) e/ou carga(s).

13. Material de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que consiste em percentagens em massa de 45% a 65% de pelo menos um biopoliéster, tal como um poli(ácido láctico), 30% a 45% de pelo menos um hidróxido de metal, tal como tri-hidróxido de alumínio, 6% a 8% de agente de acoplamento, e, opcionalmente, um ou uma pluralidade de aditivo(s) e/ou carga(s), a percentagem total em massa do biopoliéster, do hidróxido de metal, do agente de acoplamento e do(s) aditi- vo(s) e/de carga(s) opcional(is) sendo 100% em massa.

14. Caixa de instalação elétrica ou tubo de cabo elétrico, caracterizado pelo fato de que compreende um material como definido em qual- quer uma das reivindicações 1 a 13.

15. Uso do material como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que é para produção de caixas de instalação elétrica ou tubos de cabo elétrico.