BR102018075786A2 - Composição termoplástica elastomérica de pré-expansão que compreende um elastômero e um agente de expansão física - Google Patents

Composição termoplástica elastomérica de pré-expansão que compreende um elastômero e um agente de expansão física Download PDF

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Abstract

composição termoplástica elastomérica de pré- expansão que compreende um elastômero e um agente de expansão física. a presente invenção se refere a uma composição termoplástica elastomérica de pré-expansão que compreende pelo menos 10% em peso de um ou vários elastômeros e partículas poliméricas expansíveis ao calor que encapsulam um fluido expansível ao calor. a invenção também se refere a um método de preparação de uma composição termoplástica elastomérica expandida que inclui as seguintes etapas: - injetar em um molde ou adicionar a uma matriz de extrusora a composição elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção, em seguida - aquecer a composição elastomérica de pré-expansão a uma temperatura acima da temperatura de expansão das partículas poliméricas expansíveis ao calor, de preferência acima de 160°c. além disso, a invenção se refere a uma composição termoplástica elastomérica expandida passível de ser obtida pelo método. por fim, a invenção se refere a um aro de vedação utilizado nos setores da indústria de transportes e da construção.

Description

“COMPOSIÇÃO TERMOPLÁSTICA ELASTOMÉRICA DE PRÉ-EXPANSÃO QUE COMPREENDE UM ELASTÔMERO E UM AGENTE DE EXPANSÃO FÍSICA” [0001] A presente invenção refere-se a uma composição termoplástica elastomérica de pré-expansão, não reticulada, que compreende pelo menos 10% em peso de um ou vários elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido, e partículas poliméricas expansíveis ao calor. [0002] A presente invenção também se refere a um método de preparação da composição elastomérica expandida de acordo com a invenção.
[0003] Outro objetivo da invenção é uma composição termoplástica elastomérica expandida não reticulada passível de ser obtida pelo método de acordo com a invenção.
[0004] Por fim, um objetivo adicional da invenção consiste em um aro de vedação útil em diversas áreas que necessitem de propriedades vedantes.
[0005] No segmento automobilístico, uma tendência generalizada é a redução das dimensões veiculares, com vistas a diminuir o consumo de combustível pelo veículo e baixar o custo unitário através da redução da quantidade dos materiais necessários à fabricação do veículo.
[0006] As peças plásticas de um veículo, em particular, as juntas de vedação, não escapam dessa tendência.
[0007] A tendência de redução física das peças plásticas também se aplica aos campos da construção civil, de aparelhos eletrodomésticos ou ainda de embalagens. [0008] A principal técnica utilizada para reduzir a densidade de um material plástico e manter intactas as suas dimensões consiste em expandir o dito material. [0009] Para fazer isso, o indivíduo versado na técnica pode se valer essencialmente de duas técnicas: a injeção de gás diretamente na linha de extrusão/injeção do material e o uso de agentes químicos ou físicos de expansão, sob a forma de lote padrão, ou seja, em adição separada da composição principal.
[0010] A primeira técnica (injeção de gás) apresenta inúmeros inconvenientes: ela demanda um equipamento de alto custo e grande experiência para sua execução.
[0011] A segunda técnica também está longe de ser perfeita, pois há necessidade de um segundo dosador, um equipamento que é bastante raro de ser encontrado nas fábricas de equipamentos. Além disso, a obrigatoriedade de se gerar uma dosagem precisa do lote padrão (mistura mestre) acarreta, em termos de qualidade, uma certa dispersividade da densidade final das peças produzidas.
[0012] Mais explicitamente, os agentes de expansão químicos são compostos químicos que, sob ação do calor, se decompõem e produzem gases, geralmente dinitrogênio ou dióxido de carbono.
[0013] De maneira habitual, os agentes de expansão físicos são constituídos por partículas poliméricas ocas repletas de um fluido expansível ao calor.
[0014] Durante a preparação do material plástico, que consiste em aquecer a matriz elastomérica, as partículas poliméricas de expansão física se dilatam, devido ao aumento de pressão provocado pela expansão do fluido, até atingirem determinado tamanho, formando então a porosidade da composição elastomérica expandida. [0015] Uma aplicação particular das juntas de vedação diz respeito às juntas de vedação para vidros, portas ou porta-malas e mais particularmente à parte denominada “aro” de vedação que realiza o contato entre o vidro, a porta ou o porta-malas e o restante da estrutura.
[0016] O aro de vedação deve apresentar características específicas. Mais precisamente, o aro deve apresentar a menor deformação permanente possível após a compressão para assegurar a melhor vedação entre o vidro, a porta ou o porta-malas e o restante da estrutura.
[0017] De maneira clássica, no âmbito das formulações que contêm elastômeros multiblocos, um modo de se obter baixas deformações permanentes à compressão é a reticulação desses elastômeros (em especial com o uso de peróxidos). Infelizmente, essa reticulação tende a degradar as propriedades de emissão através da geração de compostos orgânicos voláteis (VOC).
[0018] No entanto, no escopo do desenvolvimento de veículos amigáveis aos usuários e ao meio ambiente, a pesquisa de materiais fracamente emissores de compostos orgânicos voláteis é uma prioridade. Portanto, um veículo novo (e, logo, os materiais que os constituem) deve emitir uma quantidade mínima de compostos orgânicos voláteis.
[0019] Desse modo, o problema técnico da invenção é propor um novo material termoplástico elastomérico pré-expandido que permita obter, em especial, um aro de vedação expandido com boas propriedades elastoméricas que sejam similares ou até melhores do que as de um aro de vedação não expandido, em particular, quanto à deformação permanente após a compressão, que apresente, de preferência, a menor liberação de compostos orgânicos voláteis possível, e que possa ser executado por métodos simples e usuais de extrusão ou injeção (sem injeção de gás, líquido ou outro lote padrão).
[0020] Descobriu-se agora um material termoplástico elastomérico pré-expandido, não reticulado, que compreende pelo menos 10% em peso de um ou vários elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido, e partículas poliméricas expansíveis ao calor, que reúne as características requeridas.
[0021] Assim, um objetivo da presente invenção é uma composição termoplástica elastomérica de pré-expansão, não reticulada, que compreende: - pelo menos 10% em peso em relação ao peso total da composição, de um ou vários elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido, - partículas poliméricas expansíveis ao calor que encapsulam um fluido expansível ao calor.
[0022] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção permite obter uma composição elastomérica expandida com boas propriedades elastoméricas, em particular, uma deformação permanente à compressão similar ou até melhor do que as de um produto equivalente não expandido. Ademais, a composição termoplástica elastomérica expandida exibe baixa emissão de compostos orgânicos voláteis. Além disso, ela pode ser executada com métodos simples e usuais de extrusão ou de injeção.
[0023] A invenção também se refere a um método de preparação de uma composição elastomérica expandida que compreende as seguintes etapas: - injetar em um molde ou adicionar a uma matriz de extrusora a composição elastomérica de pré-expansão conforme antes definida, em seguida - aquecer a composição a uma temperatura acima da temperatura de expansão das partículas poliméricas expansíveis ao calor, de preferência acima de 160°C.
[0024] Um objetivo adicional da invenção se refere a uma composição termoplástica elastomérica expandida não reticulada passível de ser obtida pelo método acima.
[0025] Por fim, a invenção também se refere a um aro de vedação útil em diversas áreas que necessitem de propriedades vedantes, como a indústria de transportes, construção, de aparelhos eletrodomésticos ou ainda de embalagens.
[0026] Outros objetivos, características, aspectos e vantagens da invenção surgirão ainda mais claramente após a leitura do relatório descritivo e dos exemplos que o acompanham.
[0027] Na presente invenção, salvo indicação expressa em contrário, todos os percentuais (%) indicados são percentuais em peso.
[0028] Por composição termoplástica elastomérica, entende-se uma composição que amolece sob efeito do calor, e que endurece ao ser resfriada, e que apresente, em baixas temperaturas e em especial à temperatura ambiente, a capacidade de restaurar mais ou menos rapidamente uma forma original e as dimensões primitivas após a aplicação de uma deformação sob estresse.
[0029] A composição elastomérica de acordo com a invenção é termoplástica além da temperatura ambiente, ou seja, ela é capaz de ser conformada com o uso dos métodos tradicionais empregados na engenharia dos plásticos ou na confeitaria, tais como extrusão, injeção, moldagem, sopro, calandragem e laminação.
[0030] Por composição termoplástica elastomérica de pré-expansão, entende-se uma composição elastomérica que ainda não é expandida, mas que em seu interior contém agentes de expansão ainda não ativados (ou seja, não expandidos). Essa composição geralmente é utilizada e comercializada sob a forma de grânulos de tamanhos variados. A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão é geralmente utilizada com fins de extrusão ou injeção.
[0031] Essa composição termoplástica é projetada para ser aquecida, derretida e transformada, sob efeito do calor, em um produto expandido final.
[0032] Conforme já indicado, a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão contém pelo menos 10% em peso em relação ao peso total da composição, de um ou vários elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido.
[0033] Por bloco “flexível” (ou ainda “maleável” ou “elastômero”), entende-se um bloco que apresente uma temperatura de transição vítrea (Tg) abaixo da temperatura ambiente (25°C), de preferência igual ou abaixo de 10°C, e mais preferencialmente abaixo de 0°C.
[0034] Por bloco “rígido” (ou ainda “duro” ou “termoplástico”), entende-se um bloco formado por monômeros polimerizados e que apresente uma temperatura de transição vítrea, ou uma temperatura de fusão no caso dos polímeros semicristalinos, igual ou acima de 80°C, de preferência variando de 80°C a 250°C, mais preferencialmente variando de 80°C a 200°C, e em particular, variando de 80°C a 180°C.
[0035] Normalmente, cada um dos segmentos ou blocos (rígidos ou flexíveis) contém no máximo mais de 5, geralmente mais de 10 unidades de base (motivos poliméricos).
[0036] No presente pedido, a referência à temperatura de transição vítrea de um elastômero significa a temperatura de transição vítrea relativa ao bloco flexível (ou bloco de elastômeros) (salvo indicação em contrário). Com efeito, como se sabe, os elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido possuem dois picos de temperatura de transição vítrea (Tg, medida de acordo com a ASTM D3418), sendo que a temperatura mais baixa é relativa à parte maleável do elastômero e a temperatura mais alta é relativa à parte rígida do elastômero.
[0037] Desse modo, o ou os elastômeros úteis de acordo com a invenção apresentam, preferencialmente, uma temperatura de transição vítrea (logo uma temperatura de transição vítrea do bloco flexível) igual ou menor que 25°C, mais preferencialmente igual ou menor que 10°C.
[0038] Também de maneira preferencial, a temperatura de transição vítrea dos elastômeros úteis de acordo com a invenção é superior a -130°C.
[0039] Esses elastômeros apresentam, na sua faixa, pesos moleculares variados, desde pesos moleculares baixos até pesos moleculares elevados.
[0040] De preferência, os elastômeros úteis de acordo com a invenção são copolímeros com um número de blocos pequeno (menos de 5, normalmente 2 ou 3). [0041] De preferência, o ou os elastômeros são selecionados dentre os elastômeros triblocos do tipo bloco rígido/bloco flexível/bloco rígido e os elastômeros diblocos do tipo bloco rígido/bloco flexível, e mais preferencialmente são selecionados dentre os elastômeros triblocos do tipo bloco rígido/bloco flexível/bloco rígido.
[0042] O ou os blocos flexíveis do ou dos elastômeros úteis de acordo com a invenção podem ser blocos flexíveis insaturados.
[0043] Por bloco flexível insaturado, entende-se que esse bloco deriva, pelo menos em parte, de monômeros dienos conjugados.
[0044] De preferência, os blocos flexíveis insaturados úteis de acordo com a invenção são selecionados dentre qualquer homopolímero de um monômero que apresenta dienos conjugados e qualquer copolímero de um monômero que apresenta dienos conjugados com outro monômero.
[0045] Em particular, os blocos flexíveis insaturados úteis de acordo com a invenção podem ser selecionados dentre: a) qualquer homopolímero obtido pela polimerização de um monômero dieno conjugado com 4 a 12 átomos de carbono; b) qualquer copolímero obtido pela copolimerização de um ou vários dienos conjugados entre si ou com um ou vários compostos vinil-aromáticos com 8 a 20 átomos de carbono; c) um copolímero ternário obtido pela copolimerização do etileno, de uma α-olefina com 3 a 6 átomos de carbono com um monômero dieno não conjugado com 6 a 12 átomos de carbono, como por exemplo, os elastômeros obtidos a partir do etileno, do propileno com um monômero dieno não conjugado do tipo antes citado, como, em especial, o hexadieno-1,4, o etilideno norborneno, o diciclopentadieno; d) um copolímero de isobuteno e de isopreno (borracha diênica butílica), bem como as versões halogenadas, em particular, cloradas ou bromadas, desse tipo de copolímero.
[0046] Como dienos conjugados, são especialmente adequados o isopreno, o butadieno-1,3, o piperileno, o 1-metilbutadieno, o 2-metilbutadieno, o 2,3-dimetil-1,3-butadieno, o 2,4-dimetil-1,3-butadieno, o 1,3-pentadieno, o 2-metil-1,3-pentadieno, o 3-metil-1,3-pentadieno, o 4-metil-1,3-pentadieno, o 2,3-dimetil-1,3-pentadieno, o 2,5-dimetil-1,3-pentadieno, o 2-metil-1,4-pentadieno, o 1,3-hexadieno, o 2-metil-1,3-hexadieno, o 2-metil-1,5-hexadieno, o 3-metil-1,3-hexadieno, o 4-metil-1,3-hexadieno, o 5-metil-1,3-hexadieno, o 2,5-dimetil-1,3-hexadieno, o 2,5-dimetil-2,4-hexadieno, o 2-neopentil-1,3-butadieno, o 1,3-ciclopentadieno, o metilciclopentadieno, o 2-metil-1,6-heptadieno, o 1,3-ciclohexadieno, o 1-vinil-1,3-ciclohexadieno, e um mistura de tais dienos conjugados; de preferência, esses dienos conjugados são selecionados dentre o isopreno, o butadieno e um mistura que contém isopreno e/ou butadieno.
[0047] Note-se que, nesse bloco flexível insaturado, podem ser enxertadas funcionalidades reativas como anidrido maleico, metacrilato de glicidila ou outras funcionalidades que visem a uma compatibilização ou reatividade química.
[0048] De maneira particularmente preferencial na invenção, o ou os blocos flexíveis são selecionados a partir do grupo formado por poli-isoprenos, polibutadienos, os copolímeros de butadieno e isopreno, os copolímeros de estireno e butadieno, os copolímeros de etileno e butadieno, e as misturas desses polímeros, sendo que esses polímeros não são hidrogenados ou parcialmente hidrogenados. [0049] O ou os blocos flexíveis do ou dos elastômeros úteis de acordo com a invenção também podem ser blocos flexíveis saturados.
[0050] De maneira geral, os blocos flexíveis saturados são obtidos pela hidrogenação de blocos flexíveis insaturados, ou por copolimerização simples.
[0051] Conforme já discutido, o ou os elastômeros úteis de acordo com a invenção também compreendem pelo menos um bloco rígido.
[0052] O ou os blocos rígidos podem ser formados a partir de monômeros polimerizados de naturezas diversas.
[0053] Em particular, o ou os blocos rígidos podem ser selecionados a partir do grupo formado por poliolefinas (polietileno, polipropileno), poliuretanos, poliamidas, poliésteres, poliacetais, poliéteres (polióxido de polietileno, éter de polifenileno), polissulfetos de fenileno, polifluorados como o flúor-etileno-propileno (FEP), o perfluoroalcoxi (PFA), e o etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), poliestirenos, policarbonatos, polissulfonas, polimetil-metacrilato, poliéter-imida, copolímeros termoplásticos como o copolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), e misturas desses polímeros.
[0054] No que se refere aos poliestirenos, esses compostos são obtidos a partir de monômeros do estireno.
[0055] Por monômero estirênico entende-se, no presente relatório descritivo, qualquer monômero que contém estireno, não substituído ou substituído. Entre os estirenos substituídos podem ser citados, por exemplo, os metil-estirenos (por exemplo, o-metilestireno, m-metilestireno ou p-metilestireno, alfa-metilestireno, alfa-2-dimetilestireno, alfa-4-dimetilestireno ou o difeniletileno), para-tertio-butilestireno, cloroestirenos (por exemplo, o-cloroestireno, m-cloroestireno, p-cloroestireno, 2,4-dicloroestireno, 2,6-dicloroestireno ou 2,4,6-tricloroestireno), bromoestirenos (por exemplo, o-bromoestireno, m-bromoestireno, p-bromoestireno, 2,4-dibromoestireno, 2,6-dibromoestireno ou 2,4,6-tribromoestireno), os fluoroestirenos (por exemplo, o-fluoroestireno, m-fluoroestireno, p-fluoroestireno, 2,4-difluoroestireno, 2,6-difluoroestireno ou 2,4,6-trifluoroestireno) ou ainda para-hidroxi-estireno.
[0056] À semelhança do que se pode ser feito para os blocos flexíveis, monômeros reativos ou funcionalidades podem ser acrescentados, de maneira minoritária, na cadeia polimérica do bloco rígido.
[0057] Como elastômeros úteis de acordo com a invenção, podemos citar os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas, sendo que a alfa-olefina é selecionada dentre o propileno, o 1-buteno, o 1-hexeno, o 1-octeno, o 4-metil-1-penteno, o norborneno, o 1-deceno, o 1,5-hexadieno, o etileno ou uma combinação desses componentes.
[0058] Os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas podem compreender um ou vários segmentos rígidos que contêm pelo menos 98% em peso de etileno, e um ou vários segmentos flexíveis que contêm menos de 95% em peso, de preferência menos de 50% em peso de etileno. De preferência, os segmentos rígidos estão presentes na quantidade de 5 a 85% em peso.
[0059] A título de exemplo, os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas podem ser fornecidos pela empresa DOW dentro da gama Engage e Infuse.
[0060] O ou os elastômeros úteis de acordo com a invenção são preferencialmente selecionados dentre os polímeros estireno/butadieno/estireno (SBS), os polímeros estireno/isopreno/estireno (SIS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS), os polímeros estireno/etileno/propileno/estireno (SEPS), os polímeros estireno/etileno/etileno-propileno/estireno (SEEPS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem motivos diferentes dos motivos do etileno e do butileno no bloco etileno-butileno (SOESS da companhia Ashahi), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem motivos funcionalizados que permitem uma reticulação no ou nos blocos estireno (Septon V da companhia Kuraray), os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas e as misturas desses polímeros, e de preferência entre os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno.
[0061] De maneira preferencial, o ou os elastômeros úteis de acordo com a invenção são selecionados dentre os elastômeros que compreendem um bloco flexível saturado, em particular, o elastômero útil de acordo com a invenção é o polímero estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS).
[0062] Como elastômero útil de acordo com a invenção, podemos citar em especial o polímero estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS) que contém 31 a 34% em peso de motivos estireno em relação ao peso total do polímero comercializado sob a denominação “TAIPOL 6151” pela TSRC.
[0063] Conforme já indicado, o ou os elastômeros representam pelo menos 10% em peso, em relação ao peso total da composição elastomérica.
[0064] De preferência, o ou os elastômeros representam de 10 a 40% em peso, e mais preferencialmente de 15 a menos de 40% em peso, mais preferencialmente de 15 a 37% em peso, com maior preferência de 15 a 35% em peso, em relação ao peso total da composição elastomérica.
[0065] Conforme já indicado, a composição elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção contém partículas poliméricas expansíveis ao calor que encapsulam um fluido expansível ao calor.
[0066] Por partículas poliméricas expansíveis ao calor, entende-se partículas poliméricas sob a forma de microesferas de polímeros que constituem o envelope da partícula que encapsula um gás ou um líquido com um diâmetro geral aproximado de 10 pm.
[0067] Como particularidade, quando essas partículas são aquecidas, a sua pressão interna aumenta devido à presença do gás aquecido ou do líquido em ebulição. Desse modo, o tamanho e o volume das partículas termoplásticas aumentam até atingir um tamanho máximo de várias dezenas de pm.
[0068] A vantagem dessas partículas é que elas permitem obter uma composição termoplástica elastomérica expandida, em que a porosidade da composição é construída graças a essas partículas.
[0069] Os polímeros que constituem o envelope das partículas são em geral selecionados dentre os polímeros ou copolímeros de poliolefinas, tais como o polietileno e o poliestireno, de poliamidas, de poliésteres, os polímeros ureia-formaldeído, os polímeros de acrilonitrila, os copolímeros de acrilonitrila e de cloreto de vinilideno, e misturas desses polímeros, e são selecionados, de preferência, entre os polímeros de acrilonitrila, os copolímeros de acrilonitrila e de cloreto de vinilideno, e as misturas desses compostos.
[0070] De preferência, as partículas poliméricas expansíveis ao calor úteis de acordo com a invenção são selecionadas dentre as partículas expansíveis a partir de 140°C, de preferência a partir de 160°C.
[0071] O fluido encapsulado no interior das partículas é um gás ou um líquido, de preferência um gás hidrocarboneto, como o isobutano, o pentano, o isopentano, o trimetilpentano ou ainda um alcano halogenado.
[0072] De maneira particularmente preferencial, as partículas poliméricas expansíveis ao calor úteis de acordo com a invenção são selecionadas dentre as partículas de acrilonitrila que contêm um hidrocarboneto, como o isobutano, o isopentano e alcanos halogenados.
[0073] As partículas poliméricas expansíveis ao calor são comercializadas principalmente sob o nome comercial “Expancel” pela companhia Akzonobel.
[0074] Podem ser igualmente citadas as partículas poliméricas comercializadas sob o nome comercial “Advancel” pela companhia Sekisui.
[0075] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção inclui vantajosamente de 0,1 a 7% em peso, de preferência de 0,5 a 2%, em relação ao peso total da composição, de uma ou várias partículas poliméricas expansíveis ao calor.
[0076] A dosagem das partículas poliméricas expansíveis ao calor depende da densidade final desejada da matéria expandida.
[0077] De maneira vantajosa, a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão pode compreender adicionalmente um ou vários polímeros termoplásticos poliolefinas.
[0078] De preferência, o ou os polímeros termoplásticos poliolefinas são selecionados dentre os homopolímeros e os copolímeros de polietileno, de polipropileno, as poliolefinas funcionalizadas como o polipropileno-anidrido maleico, e as misturas desses polímeros.
[0079] Em uma modalidade preferencial da invenção, a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão compreende adicionalmente um ou mais elastômeros e partículas poliméricas expansíveis ao calor, um homopolímero e/ou copolímero de polipropileno e, vantajosamente, um homopolímero e/ou copolímero de polietileno. [0080] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção inclui vantajosamente de 5 a 40% em peso, de preferência de 10 a 35% em peso, em relação ao peso total da composição, de um ou vários polímeros termoplásticos poliolefinas.
[0081] De maneira vantajosa, a composição elastomérica de pré-expansão pode compreender adicionalmente um ou vários agentes plastificantes, como um óleo (ou óleo plastificante), ou ainda um polímero plastificante perfeitamente conhecido pelo indivíduo versado na técnica, como um polibutadieno ou um poli-isobuteno.
[0082] Pode-se utilizar qualquer óleo, de preferência de característica fracamente polar, com capacidade para estender, plastificar elastômeros, em especial termoplásticos. À temperatura ambiente (25°C), esses óleos, mais ou menos viscosos, são líquidos (ou seja, substâncias que têm a capacidade de reproduzir a forma do seu recipiente), o inverso, principalmente, das resinas ou borrachas, que são de natureza sólida. Também pode-se utilizar qualquer tipo de resina plastificante familiar ao indivíduo versado na técnica.
[0083] Por exemplo, o óleo de extensão é selecionado entre o grupo formado pelos óleos parafínicos.
[0084] Desse modo, em uma modalidade particular da presente invenção, a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão contém um ou vários óleos plastificantes, de preferência um ou vários óleos de hidrocarbonetos, e mais preferencialmente um ou vários óleos parafínicos.
[0085] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão inclui preferencialmente de 15 a 50% em peso, mais preferencialmente de 20 a 40% em peso em relação ao peso total da composição, de um ou vários agentes plastificantes. [0086] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção pode compreender cargas como carbonato de cálcio, talco, argilas, sílicas, negro de carbono, dióxido de titânio, resíduos minerais como, por exemplo, conchas de ostra reciclada ou resíduos industriais tais como, por exemplo, a borracha reciclada.
[0087] O indivíduo versado na técnica também poderá acrescentar qualquer tipo de carga reconhecida como tal e não relacionada acima.
[0088] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção pode compreender adicionalmente diversos aditivos usualmente presentes nas composições termoplásticas elastoméricas, em particular, agentes de proteção, tais como os antioxidantes, os antiozonantes, e os anti-UV e os diversos agentes de execução ou outros estabilizantes.
[0089] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção não inclui qualquer agente de reticulação como, por exemplo, resina fenólica, peróxidos ou outros agentes de reticulação familiares ao indivíduo versado na técnica.
[0090] Em uma modalidade particularmente preferencial da invenção, a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão compreende: - de 10 a 40% em peso, de preferência de 15 a menos de 40% em peso, mais preferencialmente de 15 a 37% em peso, com maior preferência de 15 a 35% em peso, de um ou vários elastômeros selecionados dentre os polímeros estireno/butadieno/estireno (SBS), os polímeros estireno/isopreno/estireno (SIS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS), os polímeros estireno/etileno/propileno/estireno (SEPS), os polímeros estireno/etileno/etileno-propileno/estireno (SEEPS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem motivos diferentes dos motivos etileno e butileno no bloco etileno-butileno (SOESS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem motivos funcionalizados que permitem uma reticulação no ou nos blocos estireno (Septon V), os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas e as misturas desses polímeros, e de preferência entre os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS), - de 15 a 50% em peso, de preferência de 20 a 40% em peso de um ou vários óleos parafínicos, - de 5 a 40% em peso, de preferência de 10 a 35% em peso de um ou vários polímeros termoplásticos poliolefinas, de preferência selecionados dentre os homopolímeros e/ou copolímeros de polietileno, de polipropileno, e as misturas desses polímeros, - de 0,1 a 7% em peso, de preferência de 0,5 a 2% em peso de partículas poliméricas expansíveis ao calor que encapsulam um fluido expansível ao calor, sendo que os teores são informados em relação ao peso total da composição.
[0091] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção é geralmente preparada pela mistura dos componentes e pelo aquecimento em temperatura abaixo da temperatura de expansão das partículas poliméricas expansíveis ao calor, de preferência abaixo de 160°C.
[0092] A composição termoplástica elastomérica de pré-expansão de acordo com a invenção geralmente está disponível sob a forma de pelotas ou granulados.
[0093] Outro objetivo da presente invenção é um método de preparação de uma composição termoplástica elastomérica expandida que compreende as seguintes etapas: - injetar em um molde ou adicionar a uma matriz da extrusora a composição elastomérica de pré-expansão conforme antes definido, em seguida - aquecer a composição a uma temperatura acima da temperatura de expansão das partículas poliméricas expansíveis ao calor, de preferência acima de 160°C.
[0094] De preferência, a etapa de aquecimento da composição elastomérica de pré-expansão é processada acima de 180°C de temperatura, mais preferencialmente acima de 190°C de temperatura.
[0095] Um objetivo adicional da presente invenção é uma composição termoplástica elastomérica expandida não reticulada passível de ser obtida pelo método acima.
[0096] De preferência, a composição termoplástica elastomérica expandida é obtida pelo método de acordo com a invenção.
[0097] A composição termoplástica elastomérica expandida de acordo com a invenção compreende: - pelo menos 10% em peso em relação ao peso total da composição, de um ou vários elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido, - partículas poliméricas expandidas, [0098] sendo que a composição elastomérica expandida não é reticulada.
[0099] A composição termoplástica elastomérica expandida de acordo com a invenção pode compreender uma ou várias das características da composição termoplástica elastomérica de pré-expansão conforme definida acima.
[0100] Em geral, a densidade da composição termoplástica elastomérica expandida de acordo com a invenção está abaixo de 1, de preferência abaixo de 0,85. [0101] A deformação permanente à compressão da composição termoplástica elastomérica expandida de acordo com a invenção está abaixo de 65%, de preferência abaixo de 55% conforme a norma ISO 815, método A, gráfico B, 22h a 70°C.
[0102] Por fim, um objetivo da presente invenção é um aro de vedação útil em diversas áreas que necessitam de propriedades vedantes, tais como a indústria de transportes, da construção, de aparelhos eletrodomésticos ou ainda de embalagens. [0103] De preferência, o aro de vedação de acordo com a invenção é utilizado nos campos da indústria de transportes e da construção, e mais particularmente no campo dos aros de vedação para a indústria de transportes.
[0104] O aro de vedação de acordo com a invenção é projetado, por exemplo, para ser utilizado em qualquer veículo, de preferência em veículos a motor do tipo turismo, SUV (“Sport Utility Vehicles”), de duas rodas (em especial motos), aviões, barcos, bem como em veículos industriais como caminhonetes, veículos de carga pesada e demais veículos de transporte ou manutenção.
[0105] A invenção, além das suas vantagens, será compreendida mais profundamente à luz do exemplo de realização abaixo.
EXEMPLO
[0106] Composições de acordo com a invenção [0107] Os teores estão indicados como % em peso. (1) TAIPOL 6151 ' ' ' (2) PP050G2M (3) Expancel 980DU120 (4) PX-100F IFC: índice de fluidez a quente [0108] A composição elastomérica A1 de acordo com a invenção é comparada a uma composição comercial B1 utilizada na vedação de vidros de automóveis. As composições A1 e B1 exibem dureza equivalente.
[0109] Em dureza equivalente, a composição A1 de acordo com a invenção exibe uma densidade relativa mais baixa do que a composição comparativa B1, o que traduz a expansão da composição A1 de acordo com a invenção.
[0110] No entanto, apesar de uma densidade inferior e de uma dureza equivalente, a composição A1 de acordo com a invenção possui propriedades elastoméricas similares às da composição B1, em particular, no que diz respeito à deformação permanente à compressão, que permanece baixa e em conformidade com os requisitos exigidos no campo automobilístico.
[0111] Ademais, os testes de embaçamento mostram que a composição A1 de acordo com a invenção emite bem menos compostos orgânicos voláteis do que a composição comparativa B1.
[0112] A composição elastomérica A2 de acordo com a invenção é comparada a uma composição comercial clássica B2 utilizada na vedação de vidros de automóveis. As composições A2 e B2 exibem dureza idêntica.
[0113] Em dureza idêntica, a composição A2 de acordo com a invenção tem uma densidade relativa mais baixa do que a composição B2 comparativa, o que traduz a expansão da composição A2 de acordo com a invenção.
[0114] No entanto, apesar de uma densidade menor e de uma dureza idêntica, a composição A2 de acordo com a invenção possui propriedades elastoméricas similares às da composição B2, em particular, no que diz respeito à deformação permanente à compressão, que permanece baixa e em conformidade com os requisitos exigidos no campo automobilístico.
[0115] Ademais, os testes de embaçamento mostram que a composição A2 de acordo com a invenção emite bem menos compostos orgânicos voláteis do que a composição comparativa B2.
REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Composição termoplástica elastomérica de pré-expansão, não reticulada caracterizada pelo fato de que compreende: - pelo menos 10% em peso em relação ao peso total da composição, de um ou vários elastômeros multiblocos que contêm pelo menos um bloco flexível e pelo menos um bloco rígido, - partículas poliméricas expansíveis ao calor que encapsulam um fluido expansível ao calor.
2. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ou os elastômeros são selecionados dentre os elastômeros diblocos bloco rígido/bloco flexível, os elastômeros triblocos bloco rígido/bloco flexível/bloco rígido, e de preferência entre os elastômeros triblocos bloco rígido/bloco flexível/bloco rígido.
3. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o ou os elastômeros são selecionados dentre os polímeros estireno/butadieno/estireno (SBS), os polímeros estireno/isopreno/estireno (SIS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS), os polímeros estireno/etileno/propileno/estireno (SEPS), os polímeros estireno/etileno/etileno-propileno/estireno (SEEPS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem razões diferentes das razões do etileno e do butileno no bloco etileno-butileno (SOESS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem razões funcionalizadas que permitem uma reticulação no ou nos blocos estireno, os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas e as misturas desses polímeros, e de preferência entre os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS).
4. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o ou os elastômeros representam de 10 a 40% em peso, de preferência de 15 a menos de 40% em peso, mais preferencialmente de 15 a 37% em peso, com maior preferência de 15 a 35% em peso, em relação ao peso total da composição elastomérica.
5. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as partículas poliméricas expansíveis ao calor são selecionadas entre as partículas expansíveis a partir de 140°C, de preferência a partir de 160°C.
6. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que as partículas poliméricas expansíveis ao calor são selecionadas entre partículas de acrilonitrila que contêm um hidrocarboneto como o isobutano, o isopentano e os alcanos halogenados.
7. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que compreende de 0,1 a 7% em peso, de preferência de 0,5 a 2%, em relação ao peso total da composição, de uma ou várias partículas poliméricas expansíveis ao calor.
8. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um ou vários polímeros termoplásticos poliolefinas, de preferência selecionados entre os homopolímeros e copolímeros de polietileno, de polipropileno, as poliolefinas funcionalizadas, e as misturas desses polímeros.
9. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que compreende um homopolímero e/ou copolímero de polipropileno e, vantajosamente, um homopolímero e/ou copolímero de polietileno.
10. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que compreende um ou vários agentes plastificantes, de preferência um ou vários óleos plastificantes, mais preferencialmente um ou vários óleos de hidrocarbonetos, em particular um ou vários óleos parafínicos.
11. Composição termoplástica elastomérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que compreende: - de 10 a 40% em peso, de preferência de 15 a menos de 40% em peso, mais preferencialmente de 15 a 37% em peso, com maior preferência de 15 a 35% em peso, de um ou vários elastômeros selecionados entre os polímeros estireno/butadieno/estireno (SBS), os polímeros estireno/isopreno/estireno (SIS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS), os polímeros estireno/etileno/propileno/estireno (SEPS), os polímeros estireno/etileno/etileno-propileno/estireno (SEEPS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem razões diferentes das razões do etileno e do butileno no bloco etileno-butileno (SOESS), os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno que compreendem razões funcionalizadas que permitem uma reticulação no ou nos blocos estireno, os copolímeros multiblocos de etileno e de alfa-olefinas e as misturas desses polímeros, e de preferência entre os polímeros estireno/etileno-butileno/estireno (SEBS), - de 15 a 50% em peso, de preferência de 20 a 40% em peso de um ou vários óleos parafínicos, - de 5 a 40% em peso, de preferência de 10 a 35% em peso de um ou vários polímeros termoplásticos poliolefinas, de preferência selecionados entre os homopolímeros e/ou copolímeros de polietileno, de polipropileno, e as misturas desses polímeros, - de 0,1 a 7% em peso, de preferência de 0,5 a 2% em peso de partículas poliméricas expansíveis ao calor que encapsulam um fluido expansível ao calor, sendo que os teores são informados em relação ao peso total da composição.
12. Método de preparação de uma composição termoplástica elastomérica expandida caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - injetar em um molde ou adicionar a uma matriz de extrusora a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão em conformidade com qualquer uma das reivindicações anteriores, em seguida - aquecer a composição termoplástica elastomérica de pré-expansão a uma temperatura acima da temperatura de expansão das partículas poliméricas expansíveis ao calor, de preferência acima de 160°C.
13. Composição termoplástica elastomérica expandida não reticulada caracterizada pelo fato de poder ser obtida pelo método, conforme definido na reivindicação 12.
14. Aro de vedação utilizado nos setores da indústria de transporte e na construção caracterizado pelo fato de que compreende a composição termoplástica elastomérica expandida, conforme definido na reivindicação 13.
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