BR102018014526B1 - Composição polimérica injetável, artefato de borracha e método para fabricação de um artefato de borracha - Google Patents
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Abstract
composição polimérica de borracha injetável à frio a presente invenção refere-se a uma composição polimérica que pode ser utilizada para fabricação de artefatos de borracha, em geral, como: componentes para calçado, solados de calçados, anéis de vedação, tapetes, autopeças, depenadores de frango, pelo mesmo processo de injeção de termoplástico em equipamentos (injetoras) de plásticos sem a necessidade de vulcanização ou reticulação. em uma concretização, a composição polimérica injetável compreende: entre 5% e 30% de etileno acetato de vinila com teor de va de 19%, entre 5% e 30%% de etileno acetato de vinila com teor de va de 28%, entre 3% e 20%, em peso, de copolímero de alfa olefínico etileno; e entre 20% e 60%, em peso, de uma borracha vulcanizada em pó.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a uma composição polimérica que pode ser utilizada para fabricação, tais como componentes para calçado, solados de calçados, anéis de vedação, tapetes, autopeças, depenadores de frango, e demais artefatos usualmente fabricados em borracha, sendo a referida composição polimérica passível de ser submetida a processos de injeção idênticos àqueles aplicados aos materiais termoplásticos e sendo a referida composição polimérica não reticulada, podendo a mesma ser injetada na forma sólida ou expandida.
[0002] São conhecidas do estado da técnica inúmeras composições poliméricas, que possuem as suas aplicações e propriedades variadas de acordo com os elementos que compõem as composições poliméricas e com as suas respectivas quantidades.
[0003] Neste sentido, as características de uma composição polimérica são fortemente influenciadas e alteradas pelos elementos que formam a referida composição. Desta forma, são essenciais para se discutir as aplicações e as propriedades de uma composição polimérica os aspectos qualitativos e quantitativos dos elementos que a formam, haja vista que leves alterações em suas quantidades, por exemplo, podem ser responsáveis por significativas variações de suas propriedades e aplicações.
[0004] Dentre as diversas composições poliméricas conhecidas do estado da técnica, está a composição elastomérica descrita pelo documento brasileiro BR10 2012 025160 4, que consiste em uma composição formada por um copolímero de etileno e acetato de vinila, compondo entre 20% e 90%, em massa, da composição; entre 5% e 60% de uma poliolefina elastomérica; entre 0,1% e 10% de um poliorganossiloxano e pelo menos um plastificante em proporções entre 0,5% e 20%, em massa. A referida composição, além de compreender diferentes faixas de concentração de cada composto, não compreende borracha vulcanizada em altas quantidades e não prevê o tudo da composição para outras funções que não forem a formação de solados para calçados.
[0005] O documento WO2012/073242 descreve uma composição para um termoplástico elastomérico olefínico compreendendo tiras de borracha GTR, ao menos uma poliolefina, ao menos um copolímero do tipo α- olefina-vinil éster e ao menos um copolímero de estireno em bloco. A composição compreende, ainda, removedor de enxofre, como tiazóis e guanidinas.
[0006] O documento US2016194487, por sua vez, faz referência a uma blenda polimérica formada pela união entre um copolímero do grupo etileno/ α- olefina e um copolímero do tipo propileno/etileno e um copolímero de etileno- vinil-acetato, em quantidade inferior a 40%, em peso.
[0007] Já o documento WO2005/073307 descreve uma composição polimérica termoplástica compreendendo borracha em pó na forma particulada, proveniente de refugos de outros processos ou produtos, um termoplástico escolhido do grupo dos polietilenos ou poliuretados e um agente de dispersão, tais como: PE, EVA, EMA, EBA, PE, GMA e MAH, sendo que o EVA é o agente preferencial. Além disso, a referida composição em referência compreende, ainda, fibras com baixo teor de água e sua formulação permite que o processamento seja feito a frio.
[0008] A composição termoplástica descrita pelo documento US5157082 é formada por borracha vulcanizada e particulada, uma resina poliolefínica selecionada a partir dos grupos PE, PP, polibutadieno ou misturas, e ao menos um copolímero de olefin. Além disso, a composição polimérica descrita por este documento compreende talcos, plastificantes, silica, pigmentos, agentes oxidantes e demais aditivos, dependendo das propriedades que se espera do material.
[0009] Por fim, o documento CN104540893 se refere a uma composição polimérica composta pela união de um elastômero termoplástico de poliéster e um copolímero de α-olefina e vinil acetato, sendo que as unidades de VA podem estar entre 3% e 50%. A referida composição polimérica pode ser utilizada para diferentes fins, como: confecção de tubos médicos, capas para telefones celulares, cabos.
[0010] Nenhum dos documentos do estado da técnica prevê uma composição polimérica formada por borracha vulcanizada, combinada com resinas termoplásticas, elastoméricas e descarte de EVA expandido, de modo a formar um material não reticulado, passível de aplicação para compor diversos objetos e com modo de processamento similar aos termoplásticos, possibilitando, inclusive, a reutilização de resíduos e refugos provenientes do próprio processo de formação.
[0011] Assim, é um dos objetivos da presente invenção proporcionar uma composição adequada para a fabricação de artefatos de borracha, em geral, como: componentes para calçado, solados de calçados, anéis de vedação, tapetes, autopeças, depenadores de frango, e demais artefatos usualmente fabricados em borracha
[0012] É outro dos objetivos da presente invenção proporcionar uma composição polimérica que pode ser injetada em injetoras convencionais de termoplásticos, sendo que tal processo de injeção pode ocorrer com o molde frio.
[0013] É mais um dos objetivos da presente invenção proporcionar uma composição que é também composta por descartes provenientes do próprio processo de produção, de modo a gerar uma composição completamente sustentável e cujo processo de fabricação não é responsável pela geração de resíduos a serem descartados.
[0014] É outro dos objetivos da presente invenção proporcionar uma composição adequada para a fabricação de artigos manufaturados com uma densidade até 30% inferior ao composto em PVC e TPU.
[0015] É ainda outro dos objetivos da presente invenção proporcionar uma composição polimérica que possui alta resiliência, resistência à flexão e ao alongamento, resistência à abrasão, resistência química, resistência à baixa temperatura, resistência ao Grip (aderência ao substrato), baixa densidade e a possibilidade obtenção de altas Durezas Shore A.
[0016] É outro objetivo da invenção proporcionar uma composição polimérica que pode ser fabricada em um processo mais simples, eficiente e econômico, possibilitando o reaproveitamento integral dos materiais utilizados no processo de produção da composição polimérica da presente invenção.
[0017] A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de uma composição polimérica injetável para fabricação de artefatos de borracha, em geral, que compreende entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; entre 10% e 30%, em peso, de etileno acetato de vinila virgem; entre 20% e 60% de borracha vulcanizada em pó; e entre 20% e 30%. de etileno acetato de vinila expandido proveniente dos descartes do processo de fabricação de placas e injetados.
[0018] Em uma concretização da invenção, o etileno acetato de vinila compreende etileno acetato de vinila com teor de VA abaixo de 20% e etileno acetato de vinila com teor de VA acima de 25%.
[0019] Os EVAs podem compreender entre 5% a 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 19%, e entre 5% e 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 28%.
[0020] A composição pode compreender ainda agentes auxiliadores de fluxo, em quantidade de até 2%, e agentes homogeneizantes, compondo até 2%, em massa, da referida composição.
[0021] A presente invenção também contempla artefatos de borracha, em geral, que é fabricada pela injeção de uma composição polimérica que compreende entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; entre 20 e 60% de borracha vulcanizada em pó; e entre 20% e 30%, em peso, de etileno acetato de vinila, sendo que este elemento é reticulado expandido e integralmente reutilizado no processo de produção da referida composição.
[0022] A presente invenção também contempla um método para fabricação de um artefato de borracha que compreende a injeção de uma composição polimérica que compreende: entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; entre 20 e 60% de borracha vulcanizada em pó; e entre 10% e 30%, em peso, de etileno acetato de vinila.
[0023] No método da presente invenção, a composição polimérica compreende: entre 5 e 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 19%, entre 5% e 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 28%, entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; e até 60%, em peso, de uma borracha vulcanizada em pó.
[0024] No método da presente invenção, a composição polimérica, após peletizada em extrusoras ou moinhos de facas, é injetada em sistemas utilizados para injeção de termoplásticos, sendo que o dito processo de injeção é realizado no molde à frio. O molde a frio pode estar a uma temperatura entre 10°C e 25°C.
[0025] Além disso, no método da presente invenção, todo o composto remanescente do processo de produção é realimentado no processo, não havendo perda e/ou descarte do referido material.
[0026] A presente invenção refere-se a uma composição polimérica que pode ser utilizada para fabricação de um artefato de borracha, tais como: componentes para calçado, solados de calçados, anéis de vedação, tapetes, autopeças, depenadores de frango, e demais artefatos usualmente fabricados em borracha; e um método de fabricação de artefatos de borracha. A composição polimérica em referência não é reticulada e nem submetida a reações químicas para que seja formada.
[0027] A composição da presente invenção compreende copolímero alfa olefínico de etileno, etileno acetato de vinila (EVA) e borracha vulcanizada em pó. Preferencialmente, a composição compreende copolímero alfa olefínico de etileno, etileno acetato de vinila (EVA) com concentração de acetato de vinila abaixo de 20% e etileno acetato de vinila (EVA) com concentração de acetato de vinila acima de 25%, e, ainda, borracha vulcanizada em pó.
[0028] O copolímero alfa olefínico de etileno pode ser a substância TAFMER® DF710, fabricada pela Mitsui Chemicals, Inc.
[0029] A quantidade, em peso, de TAFMER® DF710 na composição é entre 3% e 20%, preferencialmente entre 3 e 10% e, ainda, mais preferencialmente5%, em massa.
[0030] O etileno acetato de vinila (EVA) com concentração de acetato de vinila abaixo de 20% é preferencialmente um etileno acetato de vinila (EVA) com teor de VA (concentração de unidades de acetato de vinila) de 19%, sendo que preferencialmente a composição possui, em peso, entre 5 e 30% de EVA com 19% de VA.
[0031] O etileno acetato de vinila (EVA) com concentração de acetato de vinila acima de 25% é preferencialmente um etileno acetato de vinila (EVA) com teor de VA (concentração de unidades de acetato de vinila) de 28%, sendo que preferencialmente a composição possui, em peso, entre 5 a 30% de EVA com 28% de VA.
[0032] A borracha vulcanizada em pó, utilizada nas faixas entre 20 e 60%, pode ser borrachas de SBR, NR, NBR, EPDM, CR, FKM, ECO, HNBR, BR e IR. A adição de borracha vulcanizada à composição confere ao material as características de emborrachamento, elasticidade, resiliência, Grip (aderência ao substrato) e abrasão.
[0033] Opcionalmente, a referida composição pode compreender, ainda, auxiliadores de fluxo e agentes homogeneizantes, que auxiliam no processo de injeção da composição polimérica da presente invenção.
[0034] Preferencialmente, são adicionados à composição, até 2%, em massa, de agentes auxiliadores de fluxo e até 2%, em massa, de agente homogeneizante. Entretanto, estas quantidades podem variar entre 1% e 6%.
[0035] Neste sentido, embora possam ser utilizados diversos agentes auxiliadores de fluxo e homogeneizantes, é preferível a utilização do componente FLUXTEC 32 como agente auxiliar de fluxo, produzido e comercializado por Proquitec Indústria, Distribuição e Representação, assim como é preferível a utilização do componente HOMOGETEC MTC como agente homogeneizante - também produzido e comercializado por Proquitec.
[0036] Além disso, dependendo do uso pretendido para a referida composição polimérica e das propriedades mecânicas desejadas, é possível que sejam adicionados à composição em referência agentes plastificantes e aditivos, como Óleo parafínico ou Óleo naftênico.
[0037] Assim, a composição polimérica da presente invenção, formada pelos elementos anteriormente descritos, apresenta propriedades vantajosas frente às composições poliméricas, uma vez que possui baixo peso específico (até 30% inferior em relação ao PVC/TPU), assim como: possui alta resiliência, resistência à flexão e ao alongamento, resistência à abrasão, resistência química, resistência à baixa temperatura, resistência ao Grip (aderência ao substrato), baixa densidade e a possibilidade obtenção de altas Durezas Shore A.
[0038] Desta forma, para a fabricação de artefatos de borracha, em geral, feitos da composição polimérica da presente invenção, a composição da presente invenção pode ser injetada nos mesmos moldes com injetoras normalmente utilizadas para os processos de injeção de termoplásticos, sendo que o procedimento de injeção pode ser realizado com uma temperatura de 140°C, mais baixa em comparação com outros termoplásticos, o que traz economia ao processo e facilidade no processamento.
[0039] Como a composição não sofre nenhum encolhimento, o processo pode ser realizado como maior precisão, já que não é necessária adaptação de moldes para contração, como ocorre em outros compostos elastoméricos ou termoplásticos.
[0040] Neste sentido, o método de produção de artefatos de borracha, em geral, feitos a partir da composição polimérica da presente invenção consiste em adicionar os elementos formadores da composição, isto é, o copolímero alfa olefínico de etileno, o etileno acetato de vinila e a borracha vulcanizada em pó, nas proporções anteriormente descritas, juntamente com auxiliadores de fluxo, agentes homogeneizantes e, eventualmente, aditivos como plastificantes, em equipamentos misturadores de borracha, que pode ser do tipo Bambury ou Kneader.
[0041] Após devidamente adicionados os componentes formadores da referida composição polimérica ao equipamento misturador, é promovida a mistura completa dos materiais em no máximo 5 minutos, os quais são posteriormente peletizados em um equipamento como uma extrusora ou como um moinho de facas, podendo também ocorrer a peletização em outros equipamentos capazes de realiza-la.
[0042] Uma vez peletizada, os pellets da referida composição polimérica são injetados em injetoras convencionais de termoplástico, sendo o processo de injeção realizado em moldes à frio, entre as temperaturas de 10°C à 25°C, sendo a injeção realizada de forma energeticamente econômica e de maneira eficiente, ágil e viável, de modo que o tempo médio de injeção é similar aos termoplásticos conhecidos, tais como: PVC, TR, TPE, TPU e TPV.
[0043] Uma das vantagens associadas ao método da presente invenção é a possibilidade de aproveitamento total do descarte do produto em processo, como: materiais dos canais de injeção, materiais de peças danificadas, rebarbas e demais refugos. Esse descarte pode ser triturado e novamente injetado, sem que seja necessário tratamentos térmicos ou químicos e sem que seja necessária a adição de composto virgem. Assim, a matéria prima pode ser integralmente reaproveitada, de modo que o processo de produção de artefatos de borrachas feitos da composição polimérica da presente invenção não gera resíduos, o que torna os produtos sustentáveis.
[0044] Os artefatos de borracha fabricados a partir da composição da presente invenção são resistentes sem se tornarem quebradiços, e não sofrem amarelamento devido à oxidação.
[0045] Em uma composição exemplificativa da presente invenção, a composição polimérica injetável compreende:
[0046] EVA 19% 10% em peso, EVA 25% 15% em peso, Copolímero alfa olefínico de etileno 5% em peso, Resíduo de EVA expandido reticulado 20% em peso, Pó de Borracha Vulcanizada 40% em peso, Auxiliar de Processo 3% em peso, Agente Homogeneizador 2% em peso e Plastificante Óleo Parafínico 5% em peso.
[0047] Obtém-se com a presente invenção compostos elastoméricos injetáveis em moldes frios com dureza de até 90 pontos Shore A, baixa densidade 0,98g/cm3 em produtos sólidos, ou 0,60g/cm3 em produtos expandidos, abrasão de 200mm (norma DIN 53.516), Alongamento de 400%, Resistencia à Baixa Temperatura (-35°C), Alta Resiliência (45%) para compostos com 80 pontos de Dureza Shore A.
[0048] Em uma segunda composição exemplificativa da presente invenção, a composição polimérica injetável compreende: EVA 25% VA 15% em peso, EVA 19% 10% em peso, TAFMER® DF710 5% em peso, 20% de resíduo de EVA expandido, 41,5% de borracha vulcanizada em pó, 2,0% de auxiliar de processo FLUXTEC 32, 1,5% de Agente Homogeneizador MTC e, ainda, 5% de óleo parafínico.
[0049] Esta segunda composição exemplificativa da presente invenção com a presente invenção compõe compostos elastoméricos injetáveis em moldes frios com dureza de até 65 pontos Shore A, baixa densidade 0,98g/cm3 em produtos sólidos, ou 0,60g/cm3 em produtos expandidos, abrasão de 200mm (norma DIN 53.516), Alongamento de 280%, Resistencia à Baixa Temperatura (35°C), Alta Resiliência (44%), Tensão de Ruptura (ASTM D412) 28 kgf/cm2.
[0050] Tendo sido descritos exemplos de concretizações da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis do conceito inventivo descrito, sendo limitadas tão somente pelo teor das reivindicações, aí incluídos os possíveis equivalentes.
Claims (12)
1. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA INJETÁVEL, caracterizada pelo fato de que compreende: entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; entre 10% e 30%, em peso, de etileno acetato de vinila; entre 20% e 30%, em peso, de descarte de etileno acetato de vinila expandido e reticulado; e entre 20% e 60%, em peso, de borracha vulcanizada em pó.
2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o etileno acetato de vinila compreende etileno acetato de vinila com teor de VA abaixo de 20% e etileno acetato de vinila com teor de VA acima de 25%.
3. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que compreende entre 10% a 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 19%, e entre 10% a 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 28%.
4. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda até 2%, em peso, de um agente auxiliador de fluxo.
5. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda até 2%, em peso, de um agente homogeneizante
6. ARTEFATO DE BORRACHA caracterizado pelo fato de ser fabricado pela injeção de uma composição polimérica que compreende: entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; entre 10% e 30%, em peso, de etileno acetato de vinila; entre 20% e 30%, em peso, de descarte de etileno acetato de vinila; e entre 20% e 60%, em peso, de borracha vulcanizada em pó.
7. ARTEFATO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o etileno acetato de vinila compreende etileno acetato de vinila com teor de VA abaixo de 20% e etileno acetato de vinila com teor de VA acima de 25%.
8. ARTEFATO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende: entre 5 e 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 19%, entre 5% a 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 28%, entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; e até 60%, em peso, de uma borracha vulcanizada em pó.
9. MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE UM ARTEFATO DE BORRACHA caracterizado pelo fato de que compreende a injeção de uma composição polimérica entre as temperaturas de 140°C e 170°C em um molde frio, a composição compreendendo: entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; entre 10% e 30%, em peso, de etileno acetato de vinila; entre 20% e 30%, em peso, de descarte de etileno acetato de vinila; e entre 20% e 60%, em peso, de borracha vulcanizada em pó.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o molde frio está a uma temperatura entre 10°C e 25°C.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a composição polimérica compreende: entre 5% e 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 19%, entre 5% a 30% de etileno acetato de vinila com teor de VA de 28%, entre 3% e 20%, em peso, de copolímero alfa olefínico de etileno; e até 60%, em peso, de uma borracha vulcanizada em pó.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o etileno acetado de vinila é reticulado, expandido e r integralmente reutilizado no processo de produção da composição polimérica.
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