BR112015014043B1

BR112015014043B1 - Processo para produzir uma membrana de poliolefina termoplástica para telhado

Info

Publication number: BR112015014043B1
Application number: BR112015014043-2A
Authority: BR
Inventors: Xiaosong Wu; Aleksandar Stoiljkovic; Stefan Ultsch
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2021-09-08
Also published as: US20150314511A1; BR112015014043A2; EP2941340A1; US20180326645A1; CN104903070A; CN104903070B; US10730223B2; JP6322651B2; WO2014105809A1; EP2941340B1; US9987786B2; KR102185143B1; KR20150102017A; JP2016511702A; SG11201505121XA

Abstract

processo. a presente invenção se refere a um processo para produzir membrana de poliolefina termoplástica para telhado. o processo inclui adicionar diretamente componentes de uma formulação de tpo retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória. o processo inclui extrudar a formulação com contrarrotação das duas roscas e formar uma membrana de tpo para telhado tendo uma resistência à tração superior a 10 mpa e uma retardância de chama com classificação d, medida de acordo com en iso 11925-2, ensaio de exposição de superfície.

Description

Campo técnico

[0001] A presente invenção se refere a um processo para produzir uma membrana de poliolefina para telhado.

Histórico da Invenção

[0002] As membranas de poliolefina termoplástica (TPO) para telhados podem ter uma camada simples ou podem ser compostas por camadas múltiplas e podem conter um tecido de reforço ou um material de reforço em tela. Uma camada simples da membrana de TPO para telhado deve exibir resistência a intempéries (durabilidade), flexibilidade, longevidade, retardância de chama, resistência UV, e resistência química. Além disso, a membrana de TPO para telhado deve ser capaz de formar costuras soldadas por ar quente. A membrana de TPO para telhado tem uma espessura de 0,889-2,286 mm (35-90 mils), com uma espessura de 1,143 mm (45 mils), 1,524 mm (60 mils), e 2,032 mm (80 mils) sendo padrões industriais comuns.

[0003] As membranas de TPO convencionais para telhado são tipicamente produzidas em um processo de coextrusão direta em linhas de extrusão de dupla rosca corrotatória. Na extrusão direta, os materiais de partida são diretamente alimentados em uma extrusora, de forma que a fusão, mistura e extrusão ocorram simultaneamente. As linhas de extrusão de dupla rosca corrotatória proporcionam alta produtividade combinada com a misturação que é capaz de misturar altas cargas de retardante de chama granular.

[0004] Apesar da crescente atração por membranas de TPO para telhados, membranas de cloreto de polivinila (PVC) para telhados ainda ocupam uma fatia representativa do mercado de telhados. Ao contrário da produção de membrana em TPO, a membrana de PVC para telhados é tipicamente produzida em equipamentos de extrusão de dupla rosca contrarrotatória, apropriados para o processamento de polímeros caracterizados por baixa estabilidade térmica (ou seja, PVC).

[0005] A extrusão de rosca dupla contrarrotatória tem suas desvantagens quando envolve alto carregamento de carga. A extrusão de rosca dupla corrotatória não permite dispersão uniforme de alta carga de retardante de chama em sistemas convencionais de polímero TPO. O material de partida pré- formulado para membrana de TPO para telhado pode ser operado em linhas convencionais de extrusão de PVC. Porém, a etapa adicional de processo de combinação aumenta os custos de produção e mão de obra, tornando a extrusão de rosca dupla corrotatória uma opção desvantajosa se comparada com a extrusão de dupla rosca corrotatória. Consequentemente, os fabricantes de membrana de PVC para telhados não conseguem produzir membrana de TPO para telhados em linhas de extrusão de dupla rosca contrarrotatória estabelecidas.

[0006] O estado da técnica reconhece a necessidade de um processo capaz de produzir membrana de TPO para telhados em plataformas de extrusão de dupla contrarrotatória convencionais. Existe ainda a necessidade de um processo para produzir membrana de TPO para telhados sem uma etapa de combinação e em um sistema de extrusora dupla rosca contrarrotatória.

Sumário da Invenção

[0007] A presente invenção se refere a um processo para produzir uma membrana de TPO para telhados.

[0008] Em uma concretização, o processo inclui adicionardiretamente componentes de uma combinação de poliolefina termoplástica (TPO) retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória. A combinação de TPO retardante de chama de alta carga inclui (i) um copolímero olefínico em bloco (ii) uma poliolefina e (iii) mais de 30% em peso de um retardante de chama granular. O processo inclui ainda extrudar, com contrarrotação das duplas roscas, os componentes da combinação de TPO retardante de chama de alta carga. O processo inclui formular uma membrana de TPO para telhado com uma resistência à tração (CD = direção transversal à máquina) superior a 10 MPa e uma classificação D de retardância de chama, conforme medida de acordo com o ensaio de exposição de superfície EN ISO 119252.

[0009] Em uma concretização, o processo inclui adicionar diretamente uma combinação de TPO retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória. O retardante de chama de alta carga inclui (i) um elastômero à base de propileno, (ii) uma poliolefina, e (iii) mais de 30% em peso de um retardante de chama granular. O processo inclui ainda extrudar, com contrarrotação das duas roscas, os componentes da combinação retardante de chama de alta carga. O processo inclui formar uma membrana de TPO para telhado com uma resistência à tração (CD) superior a 10 MPa e uma classificação D de retardância de chama, conforme medida com ensaio de exposição de superfície EN ISO 11925-2.

[0010] Uma vantagem do processo da presente invenção é que ele permite aos fabricantes de membrana de PVC para telhados produzirem membrana de TPO para telhado em linhas de extrusão de dupla rosca contrarrotatória convencionais. Os fabricantes de membrana de PVC para telhados podem oferecer membranas de TPO para telhados em seu portfolio de produtos sem a necessidade de investir em novos equipamentos.

[0011] Uma vantagem da presente invenção consiste na capacidade de produzir membrana de PVC convencional e membrana de TPO para telhado no mesmo equipamento de extrusão.

Descrição detalhada da Invenção

[0012] Uma membrana de TPO para telhado deve atender pelo menos às seguintes propriedades mecânicas:1. resistência à tração (CD - direção transversal à máquina e MD - direção da máquina) superior a 10 MPa;2. alongamento na ruptura (CD e MD)3. módulo-E (CD e MD) inferior a 100 MPa; e4. classificação D de retardância de chama medida de acordo com o ensaio de exposição de superfície EN ISO 11925-2.

[0013] A presente invenção provê um processo para produzir membranas de TPO para telhados. Em uma concretização, o processo inclui adicionar diretamente componentes de uma combinação de poliolefina termoplástica (TPO) retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória (CRTS). A combinação de TPO retardante de chama de alta carga inclui pelo menos três componentes (i) um copolímero olefínico em bloco, (ii) uma poliolefina, e (iii) mais de 30 por cento em peso de um retardante de chama granular. O processo inclui extrudar, com contrarrotação das duas roscas, os componentes da combinação de TPO retardante de chama de alta carga e formar uma membrana de TPO para telhado com resistência à tração (CD) superior a 10 MPa e uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com o ensaio de exposição de superfície EN ISO 11925-2.

[0014] A extrusão é um processo pelo qual um polímero é impulsionado continuamente ao longo de uma ou mais roscas através de regiões de alta temperatura e pressão, onde é fundido e compactado e, finalmente, forçado por uma matriz. O processo da presente invenção utiliza uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória. Uma “extrusora de dupla rosca contrarrotatória” (ou “extrusora CRTS”), conforme aqui utilizado, é uma extrusora com duas roscas paralelas (ou substancialmente paralelas) interpenetrantes, as roscas girando ou virando em direções opostas - uma rosca girando em sentido horário e a outra no sentido anti-horário.

[0015] O processo inclui adicionar diretamente componentes de uma combinação de TPO retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória (CRTS). O termo “adicionar diretamente” ou “adição direta” ou “extrusão direta” e termos similares é a introdução de materiais de partida na extrusora CRTS sem etapa prévia de combinação.

[0016] São conhecidos os procedimentos de combinação que envolvem dispositivos de mistura e que proporcionam mistura dispersiva, mistura distributiva, ou uma combinação das mesmas. Tais procedimentos de combinação são tipicamente utilizados no preparo de misturas homogêneas de materiais de partida antes da introdução na extrusora. Exemplos não restritivos de tais dispositivos de combinação incluem dispositivos de mistura Brabender e dispositivos de mistura Banbury.

[0017] O processo da presente invenção vantajosamente evita a necessidade de um procedimento de combinação antes da extrusão. Desta forma, o termo “adicionar diretamente” exclui a combinação, mistura ou combinação dos materiais de partida antes da extrusão CRTS.

[0018] Os componentes da combinação de TPO retardante de chama de alta carga são diretamente adicionados à extrusora CRTS. Os componentes constituem os materiais de partida para o processo de extrusão. O termo “combinação de TPO retardante de chama de alta carga” é uma composição que inclui pelo menos uma poliolefina termoplástica, a composição também contendo mais de 30% em peso de retardante de chama granular. Em uma concretização, o termo “combinação de TPO retardante de chama de alta carga” é uma composição que inclui pelo menos uma poliolefina termoplástica, a composição também contendo de 35% em peso ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso a 60% em peso, ou 65% em peso ou 70% em peso, ou 75% em peso de retardante de chama granular. A porcentagem em peso é baseada no peso total da combinação de TPO retardante de chama de alta carga.

[0019] Os componentes da combinação podem ser adicionados simultânea ou sequencialmente à extrusora CRTS. Os componentes de combinação podem ser adicionados de forma contínua ou intermitente à extrusora CRTS. Em uma concretização, a combinação é preparada antes da introdução na extrusora CRTS. Os componentes da combinação são reunidos nas proporções desejadas. Os componentes da combinação são adicionados diretamente à extrusora CRTS. Porém, nenhuma combinação dos componentes da formulação ocorre antes da adição à extrusora CRTS.

[0020] Em uma concretização, a adição dos componentes da formulação na extrusora ocorre simultaneamente (todos os componentes de formulação adicionados no prazo de 0-10 minutos ou de 0-5 minutos um do outro), ou simultaneamente. O retardante de chama é alimentado na extrusora CRTS através de uma primeira porta e os materiais poliméricos são adicionados à extrusora CRTS através de uma segunda porta. A mistura sob fusão é conduzida em etapa única. Nenhuma combinação é necessária antes da adição à extrusora CRTS.

1. Copolímero Olefínico em Bloco

[0021] A formulação de TPO retardante de chama de alta carga da presente invenção inclui pelo menos uma poliolefina termoplástica que é um copolímero olefínico em bloco. O termo “copolímero olefínico em bloco” ou “OBC” significa um copolímero de etileno/α-olefina em multibloco e inclui etileno e um ou mais comonômeros de α-olefina copolimerizáveis na forma polimerizada, caracterizados por blocos ou segmentos múltiplos de duas ou mais unidades monoméricas polimerizadas, com propriedades químicas ou físicas diferentes. Os termos “interpolímero” e “copolímero” são usados de forma intercambiável na presente invenção. Quando se referir a quantidades de “etileno” ou de “comonômero” no copolímero, fica entendido que isso significa unidades polimerizadas do mesmo. Em algumas concretizações, o copolímero em multibloco pode ser representado pela seguinte fórmula:(AB)n

[0022] onde n é pelo menos 1, preferivelmente um número inteiro maior que 1, tal como 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou mais, “A” representa um bloco ou segmento duro e “B” representa um bloco ou segmento mole. Preferivelmente, As e Bs são ligados de forma substancialmente linear, ao contrário de uma forma substancialmente ramificada ou em forma de estrela. Em outras concretizações, blocos A e blocos B são aleatoriamente distribuídos ao longo da cadeia polimérica. Em outras palavras, os copolímeros em bloco geralmente não possuem uma estrutura como a seguinte:AAA-AA-BBB-BB

[0023] Em outras concretizações ainda, os copolímeros em bloco geralmente não possuem um terceiro tipo de bloco, que compreenda comonômero(s) diferente(s). Em outras concretizações ainda, cada do bloco A e do bloco B possuem monômeros ou comonômeros substancialmente aleatoriamente distribuídos no bloco. Em outras palavras, nem o bloco A e nem o bloco B compreende dois ou mais sub-segmentos (ou sub- blocos) de composição distinta, tal como um segmento terminal, que possui uma composição substancialmente diferente da do restante do bloco.

[0024] Preferivelmente, o etileno compreende a fração molar majoritária do copolímero em bloco total, ou seja, o etileno compreende pelo menos 50 por cento em peso do polímero total. Mais preferivelmente, o etileno compreende pelo menos 60 moles por cento, pelo menos 70 moles por cento, ou pelo menos 80 moles por cento, com o restante substancial do polímero total compreendendo pelo menos outro comonômero que é preferivelmente uma α-olefina tendo 3 ou mais átomos de carbono. Em algumas concretizações, o copolímero olefínico em bloco pode compreender de 50 moles por cento a 90 moles por cento, preferivelmente de 60 moles por cento a 85 moles por cento, mais preferivelmente de 65 moles por cento a 80 moles por cento. Para muitos copolímeros de etileno/octeno em bloco, a composição preferida compreende um teor de etileno maior que 80 moles por cento do polímero total e um teor de octeno de 10 a 15, preferivelmente de 15 a 20 moles por cento do polímero total.

[0025] O copolímero olefínico em bloco inclui várias quantidades de segmentos “duros” e “moles”. Segmentos "duros"são blocos de unidades polimerizadas nos quais etileno está presente numa quantidade maior que 95 por cento em peso, ou maior que 98 por cento em peso, com base no peso do polímero, até 100 por cento em peso. Em outras palavras, o teor de comonômero (teor de monômeros que não etileno) nos segmentos duros é menor que 5 por cento em peso, ou menor que 2 por cento em peso, com base no peso do polímero, podendo ser tão baixo quanto zero. Em algumas concretizações, os segmentos duros compreendem todas ou substancialmente todas as unidades derivadas de etileno. Segmentos "moles"são blocos de unidades polimerizadas, nos quais o teor de comonômero (teor de monômeros que não etileno) é maior que 5 por cento em peso, ou maior que 8 por cento em peso, maior que 10 por cento em peso, ou maior que 15 por cento em peso, com base no peso do polímero. Em algumas concretizações, o teor de comonômero nos segmentos moles pode ser maior que 20 por cento em peso, maior que 25 por cento em peso, maior que 30 por cento em peso, maior que 35 por cento em peso, maior que 40 por cento em peso, maior que 45 por cento em peso, maior que 50 por cento em peso, ou maior que 60 por cento em peso, podendo ser de até 100 por cento em peso.

[0026] Os segmentos moles podem estar presentes em um OBC de 1 por cento em peso a 99 por cento em peso com base no peso total do OBC, ou de 5 por cento em peso a 95 por cento em peso, de 10 por cento em peso a 90 por cento em peso, de 15 por cento em peso a 85 por cento em peso, de 20 por cento em peso a 80 por cento em peso, de 25 por cento em peso a 75 por cento em peso, de 30 por cento em peso a 70 por cento em peso, de 35 por cento em peso a 65 por cento em peso, de 40 por cento em peso a 60 por cento em peso, ou de 45 por cento em peso a 55 por cento em peso do peso total do OBC. Pelo contrário, os segmentos duros podem estar presentes em faixas similares. A porcentagem em peso de segmento mole e a porcentagem em peso de segmento duro podem ser calculadas com base nos dados obtidos de DSC ou NMR. Tais métodos e cálculos são descritos, por exemplo, no pedido de patente americana No. 7.608.668, intitulado "Ethylene/α-Olefin Block Interpolymers", depositado em 15 de março de 2006, em nome de Colin L.P. Shan, Lonnie Hazlitt, et al., e cedido a Dow Global Technologies Inc., cuja descrição foi aqui incorporada por referência em sua totalidade. Em particular, as porcentagens em peso de segmento duro e mole e de teor de comonômero podem ser determinados conforme descrito na coluna 57 à coluna 63 da patente US 7.608.668.

[0027] O copolímero olefínico em bloco é um polímero compreendendo duas ou mais regiões ou segmentos quimicamente distintos (também designados "blocos") preferivelmente unidos de forma linear, ou seja, um polímero compreendendo unidades quimicamente diferenciadas, que são unidas de extremidade a extremidade com respeito à funcionalidade etilênica polimerizada, em vez de na forma pendente ou enxertada. Em uma concretização, os blocos diferem quanto à quantidade ou tipo de comonômero nele incorporado, densidade, quantidade de cristalinidade, tamanho do cristalito atribuível a um polímero de tal composição, tipo ou grau de taticidade (isotático ou sindiotático), regioregularidade ou regioirregularidade, quantidade de ramificação (inclusive ramificação de cadeia longa ou hiper-ramificação), homogeneidade ou qualquer outra propriedade química ou física. Em comparação com interpolímeros em bloco do estado da técnica, inclusive interpolímeros produzidos através de adição sequencial de monômero, catalisadores fluxionais ou técnicas de polimerização aniônica, o OBC da presente invenção é caracterizado por distribuições inéditas de índices de polidispersidade (PDI ou Mw/Mn ou MWD), distribuição de extensão de bloco, e/ou distribuição de número de blocos, devido, em uma concretização, ao efeito do(s) agente(s) de traslado em combinação com catalisadores múltiplos utilizados em sua preparação.

[0028] Em uma concretização, o OBC é produzido em processo contínuo e possui um índice de polidispersidade, PDI, de 1,7 a 3,5, ou de 1,8 a 3, ou de 1,8 a 2,5, ou de 1,8 a 2,2. Quando produzido em processo de batelada ou semibatelada, o OBC possui um PDI de 1,0 a 3,5, ou de 1,3 a 3, ou de 1,4 a 2,5, ou de 1,4 a 2.

[0029] Além disso, o copolímero olefínico em bloco possui uma PDI que se ajusta a uma distribuição de Schultz-Flory em vez de a uma distribuição de Poisson. O OBC da presente invenção possui tanto uma distribuição polidispersa de blocos como uma distribuição polidispersa de tamanhos de bloco. Isso resulta na formação de produtos poliméricos com propriedades físicas melhoradas e distinguíveis. Os benefícios teóricos de uma distribuição polidispersa de blocos foram previamente modelados e discutidos em Potemkin, Physical Review E (1998) 57 (6), pág. 6902-6912 e Dobrynin, J. Chem.Phys. (1997) 107 (21), págs. 9234-9238.

[0030] Em uma concretização, o copolímero olefínico em bloco possui a mais provável distribuição de extensões de bloco. Em uma concretização, o copolímero olefínico em bloco é definido como tendo: (A) Mw/Mn de 1,7 a 3,5, pelo menos um ponto de fusão, Tm, em graus Celsius, e uma densidade, d, em gramas/centímetro cúbico, onde os valores numéricos de Tm e d correspondem à relação: Tm >- 2002, 9 + 4538, 5(d) - 2422,2 (d)2, onde d é de 0,850g/cm3, ou de 0,860, ou 0,866 g/cm3, ou 0,87 g/cm3 ou 0,880 g/cm3 a 0,890 g/cm3, ou de 0,91 g/cm3, ou 0,925 g/cm3, e Tm é de 113°C, ou 115°C, ou 117°C, ou 118°C a 120°C, ou 121°C, ou 125°C; e/ou (B) Mw/Mn de 1,7 a 3,5, sendo definido por um calor de fusão, ΔH em J/g e uma quantidade delta, ΔT, em graus Celsius definidos como a diferença de temperatura entre o pico DSC mais alto e o pico de fracionamento por análise de cristalização mais alto (“CRYSTAF”), onde os valores numéricos de ΔT e ΔH possuem as seguintes relações: ΔT > -0, 1299 (ΔH) + 62,81 para ΔH maior que zero e até 130 J/g, ΔT >48oC para ΔH maior que 130 J/g, onde o pico CRYSTAF é determinado utilizando-se pelo menos 5 por cento do polímero cumulativo, e se menos de 5 por cento do polímero tiver um pico CRYSTAF identificável, então a temperatura CRYSTAF será de 30oC; e/ou (C) recuperação elástica, Re, em percentual, a 300 por cento de deformação e 1 ciclo medido com um filme moldado por compressão do interpolímero de etileno/α-olefina, possuindo uma densidade, d, em gramas/centímetro cúbico, onde os valores numéricos de Re e d satisfazem a seguinte relação quando o interpolímero de etileno/α-olefina é substancialmente livre de uma fase reticulada: Re > 1481 - 1629(d); ou (D) possui uma fração molecular que elui entre 40oC e 130oC quando fracionada utilizando TREF, definida pelo fato de a fração possuir um teor de comonômero molar igual ou maior que a quantidade (-0,2013)T + 20,07, mais preferivelmente igual ou maior que a quantidade (-0,2013)T+21,07, onde T é o valor numérico da temperatura de eluição de pico da fração TREF, medida em °C; e/ou,

[0031] (E) tem um módulo de armazenamento a 25°C, G'(25°C), e um módulo de armazenamento a 100°C, G'(100°C), onde a relação de G'(25°C) para G'(100°C) está na faixa de cerca de 1:1 a cerca de 9:1.

[0032] O copolímero olefínico em bloco pode também ter:(F) uma fração molecular que elui entre 40°C e 130°C quando fracionada utilizando TREF, sendo que a fração tem um índice de bloco de pelo menos 0,5 e de até 1 e uma distribuição de peso molecular, Mw/Mn, maior que 1,3; e/ou(G) um índice médio de bloco maior que zero, e de até 1,0 e uma distribuição de peso molecular, Mw/Mn, maior que cerca de 1,3. Fica entendido que o copolímero olefínico em bloco pode ter uma, algumas, todas ou qualquer combinação de propriedades de (A)-(G). O Índice de Blocos pode ser determinado conforme descrito detalhadamente na patente americana No. 7.608.668, aqui incorporada por referência para essa finalidade. Métodos analíticos para determinar as propriedades de (A) a (G) são descritos, por exemplo, na patente americana No. 7.608.668, coluna 1, linha 26 à coluna 35, linha 44, aqui incorporada por referência em sua totalidade.

[0033] Monômeros apropriados para uso na preparação do OBC da presente invenção incluem etileno e um ou mais monômeros polimerizáveis por adição que não o etileno. Exemplos de comonômeros apropriados incluem α-olefinas de cadeia linear ou ramificada de 3 a 30, preferivelmente de 3 a 20 átomos de carbono, tais como propileno, 1-buteno, 1-penteno, 3-metil-1- buteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 3-metil-1-penteno, 1- octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-tetradeceno, 1-hexadeceno, 1- octadeceno e 1-eicoseno, ciclo-olefinas de 3 a 30, preferivelmente de 3 a 20 átomos de carbono, tais como ciclopenteno, ciclohepteno, norborneno, 5-metil-2-norborneno, tetraciclododeceno, e 2-metil-1,4,5,8-dimetano- 1,2,3,4,4a,5,8,8a-octaidronaftaleno; di e poliolefinas, tais como butadieno, isopreno, 4-metil-1,3-pentadieno, 1,3- pentadieno, 1,4-pentadieno, 1,5-hexadieno, 1,4-hexadieno, 1,3-hexadieno, 1,3-octadieno, 1,4-octadieno, 1,5-octadieno, 1,6-octadieno, 1,7-octadieno, etilidenonorborneno, vinil norborneno, diciclopentadieno, 7-metil-1,6-octadieno, 4- etilideno-8-metil-1,7-nonadieno, e 5,9-dimetil-1,4,8- decatrieno; e 3-fenilpropeno, 4-fenilpropeno, 1,2- difluoroetileno, tetrafluoroetileno, e 3,3,3-trifluoro-1- propeno.

[0034] O copolímero olefínico em bloco tem uma densidade de 0,850 g/cm3 a 0,925 g/cm3, ou de 0,860 g/cm3 a 0,88 g/cm3 ou de 0,860 g/cm3 a 0,879 g/cm3. O OBC tem um valor Shore A de 40 a 70, preferivelmente de 45 a 65, e mais preferivelmente de 50 a 65. Em uma concretização, o copolímero olefínico em bloco tem um índice de fusão (MI) de 0,1g/10 min a 30g/10 min, ou de 1g/10 min a 20g/10 min, ou de 0,1g/10 min a 15 g/10 min, conforme medido através de ASTM D 1238 (190°C/2,16 kg). A formulação pode compreender mais de um copolímero olefínico em bloco.

[0035] Os copolímeros olefínicos em bloco podem ser produzidos via processo de traslado de cadeia, tal como o descrito na patente americana No. 7.858.706, aqui incorporada por referência. Em particular, agentes de traslado de cadeia apropriados e informações relacionadas estão listados na Coluna 16, linha 39 à coluna 19, linha 44. Catalisadores apropriados são descritos na coluna 19, linha 45 à coluna 46, linha 19 e cocatalisadores apropriados na coluna 46, linha 20 à coluna 51, linha 28. O processo é descrito em todo documento, embora particularmente na coluna 51, linha 29 à coluna 54, linha 56. O processo é também descrito, por exemplo, nos seguintes documentos: patentes americanas Nos. 7.608.668; US 7.893.166; e US 7.947.793.

[0036] Em uma concretização, o copolímero olefínico em bloco é um copolímero de etileno/octeno em multibloco com uma densidade de 0,86 g/cm3 a 0,88 g/cm3, uma Tm de 118°C a 120°C, um índice de fusão de 0,5g/10 min a 5,0g/10 min, e um Mw/Mn de 1,7 a 3,5.

[0037] O copolímero olefínico em bloco pode compreender duas ou mais concretizações aqui descritas.

2. Polímero à base de olefina

[0038] A formulação de TPO retardante de chama de alta carga inclui um polímero à base de olefina. O polímero à base de olefina é diferente do copolímero olefínico em bloco. O termo “polímero à base de olefina”, conforme aqui utilizado, se refere a um polímero que compreende, na forma polimerizada, uma quantidade majoritária de monômero olefínico, por exemplo, etileno ou propileno (com base no peso do polímero) e, opcionalmente, pode compreender um ou mais comonômeros.

[0039] Em uma concretização, o polímero à base de olefina é um polímero à base de etileno. O termo “polímero à base de etileno”, conforme aqui utilizado, se refere a um polímero que compreende, na forma polimerizada, uma quantidade majoritária de monômero de etileno (com base no peso do polímero) e, opcionalmente, pode compreender um ou mais comonômeros. O polímero à base de etileno pode ser (i) um copolímero de etileno catalisado com Ziegler-Natta compreendendo unidades de repetição derivadas de etileno e uma ou mais α-olefinas tendo de 3 a 10 átomos de carbono; (ii) um copolímero de etileno catalisado com metaloceno, compreendendo unidades de repetição derivadas de etileno e uma ou mais α-olefinas tendo de 3 a 10 átomos de carbono; (iii) homopolímero de etileno catalisado com Ziegler-Natta; (iv) um homopolímero de etileno catalisado com metaloceno; e suas combinações.

A. Copolímero de etileno/α-olefina

[0040] Em uma concretização, o polímero à base de etileno é um copolímero de etileno/α-olefina. O termo “copolímero de etileno/α-olefina”, conforme aqui utilizado, se refere a um copolímero que compreende, na forma polimerizada, uma quantidade majoritária de monômero de etileno (com base no peso do copolímero), e uma α-olefina, como os dois únicos tipos de monômero. O copolímero de etileno/α-olefina pode incluir etileno e um ou mais comonômeros de α-olefina C3-C20. O(s) comonômero(s) pode ser linear(es) ou ramificado(s). Exemplos não restritivos de comonômeros apropriados incluem propileno, 1-buteno, 1-penteno, 4-metil-1-penteno, e 1- octeno. O copolímero de etileno/α-olefina pode ser preparado com catalisadores Ziegler-Natta, à base de cromo, de geometria constrita ou metalocênicos em reatores de pasta, reatores de fase gasosa ou reatores de solução. O copolímero de etileno/α-olefina é um copolímero aleatório e se distingue do OBC que possui uma arquitetura intramolecular em bloco.

[0041] Em uma concretização, o copolímero de etileno/α- olefina tem uma faixa de densidade com um limite mínimo de 0,90 g/cm3, ou de 0,91 g/cm3, ou de 0,920 g/cm3, ou de 0,93 g/cm3, a um limite máximo de 0,94 g/cm3, ou de 0,950 g/cm3 ou 0,96 g/cm3. Em uma concretização, o copolímero de etileno/α- olefina tem uma densidade de 0,90 g/cm3 a 0,910 g/cm3. Em uma concretização, o copolímero de etileno/α-olefina tem um índice de fusão de 0,5g/10 min a 5g/10 min.

[0042] Em uma concretização, o copolímero de etileno/α- olefina tem uma densidade de 0,90g/cm3 a 0,91 g/cm3 e um índice de fusão de 1,0g/10 min a 5,0g/10 min.

[0043] Em uma concretização, o copolímero de etileno/α- olefina tem uma densidade de 0,93g/cm3 a 0,95 g/cm3 e um índice de fusão de 0,5g/10 min a 1,0g/10 min.

[0044] Exemplos não restritivos de copolímero de etileno/α- olefina apropriado inclui polietileno vendido sob os nomes comerciais de ATTANE, DOWLEX ou ELITE pela The Dow Chemical Company.

B. Elastômero à base de Propileno

[0045] Em uma concretização, o polímero à base de olefina é um elastômero à base de propileno. Um “elastômero à base de propileno” (ou “PBE”) compreende pelo menos um copolímero com pelo menos 50 por cento em peso de unidades derivadas de propileno e cerca de pelo menos 5 por cento em peso de unidades derivadas de um comonômero que não propileno, tal como, por exemplo, etileno.

[0046] O PBE é caracterizado por ter sequências de propileno substancialmente isotácticas. “Sequências de propileno substancialmente isotácticas” significa que as sequências possuem uma tríade isotáctica (mm) medida através de 13C NMR maior que 0,85, ou maior que 0,90, ou maior que 0,92, ou maior que 0,93. Tríades isotácticas são conhecidas no estado da técnica e descritas, por exemplo, em USP 5.504.172 e WO 2000/01745, que se refere à sequência isotáctica em termos de uma unidade triádica na cadeia molecular do copolímero, conforme determinado por espectros de 13C NMR.

[0047] O PBE possui uma taxa de fluxo de fundido (MFR) na faixa de 0,1 a 25g/10 minutos (min), medida de acordo com ASTM D-1238 (a 230°C/2,16 kg) . Todos os valores e subfaixas individuais de 0,1 a 25g/10 min estão aqui incluídos e descritos; por exemplo, a MFR pode estar numa faixa com limite mínimo de 0,1, 0,2 ou 0,5, a um limite máximo de 25, 15, 10, 8 ou 5g/10 min. Por exemplo, o PBE que for copolímero de propileno/etileno pode ter uma MFR na faixa de 0,1 a 10, ou alternativamente, de 0,2 a 10g/10 min. O PBE tem uma cristalinidade na faixa de pelo menos 1 a 30% em peso (um calor de fusão de pelo menos 2 a menos que 50 Joules/grama (J/g)), todos os valores e subfaixas dos mesmos sendo aqui incluídos e descritos. Por exemplo, a cristalinidade pode estar incluída numa faixa com limite mínimo de 1, 2,5 ou 3 % em peso (respectivamente, pelo menos 2, 4 ou 5 J/g) a um limite máximo de 30, 24, 15 ou 7% em peso (respectivamente, inferior a 50, 40, 24,8 ou 11 J/g). Por exemplo, o PBE que for copolímero de propileno/etileno pode ter uma cristalinidade na faixa de pelo menos 1 a 24, 15, 7 ou 5% em peso (respectivamente, pelo menos 2 a menos que 40, 24,8, 11 ou 8,3 J/g). A cristalinidade é medida via método DSC, conforme descrito abaixo na seção de métodos de teste. O copolímero de propileno/etileno compreende unidades derivadas de propileno e unidades poliméricas derivadas de comonômero de etileno e α-olefina C4-C10 opcional. Comonômeros representativos são α-olefinas C2, e C4 a C10; por exemplo, α- olefinas C2, C4, C6 e C8.

[0048] Em uma concretização, o PBE compreende de 1% em peso a 40% em peso de comonômero de etileno. Todos os valores e subfaixas individuais de 1% em peso a 40% em peso estão aqui incluídos e descritos; por exemplo, o teor de comonômero pode estar numa faixa com limite mínimo de 1, 3, 4, 5, 7 ou 9% em peso a um limite máximo de 40, 35, 30, 27, 15, 12 ou 9% em peso. Por exemplo, o copolímero de propileno/etileno compreende de 1 a 35% em peso ou, alternativamente, de 1 a 30, 3 a 27, 3 a 20, ou de 3 a 15% em peso de comonômero de etileno.

[0049] Em uma concretização, o PBE tem uma densidade de 0,850 g/cm3, ou de 0,860 g/cm3, ou de 0,865 g/cm3 a 0,900 g/cm3.

[0050] Em uma concretização, o PBE tem uma distribuição de peso molecular (MWD), definida como o peso molecular médio ponderal, dividida pelo peso molecular médio numérico (Mw/Mn) de 3,5 ou menos; alternativamente 3,0 ou menos; ou em outra alternativa, de 1,8 a 3,0.

[0051] Tais tipos de polímeros PBE são também descritos em USP 6.960.635 e 6.525.157, aqui incorporadas por referência. Tal PBE é comercializado pela The Dow Chemical Company, sob o nome comercial VERSIFY, ou pela ExxonMobil Chemical Company, sob o nome comercial de VISTAMAXX.

[0052] Em uma concretização, o PBE é ainda caracterizado por compreender (A) entre 60 e menos de 100, entre 80 e 99, ou entre 85 e 99% em peso de unidades derivadas de propileno, e (B) entre um valor maior que zero e 40, ou entre 1 e 20, 4 e 16, ou entre 4 e 15% em peso de unidades derivadas de etileno e opcionalmente uma ou mais α-olefinas C4-10; e contendo uma média de pelo menos 0,001, de pelo menos 0,005, ou de pelo menos 0,01 ramificados de cadeia longa/1000 carbonos totais, sendo que o termo ramificação de cadeia longa se refere a uma extensão de cadeia com pelo menos um (1) carbono a mais que uma ramificação de cadeia curta, e sendo que a ramificação de cadeia curta se refere a uma extensão de cadeia com dois (2) carbonos a menos que o número de carbonos no comonômero. Por exemplo, um interpolímero de propileno/1-octeno tem cadeias principais com ramificações de cadeia longa com pelo menos sete (7) carbonos de extensão, embora essas cadeias principais também tenham ramificações de cadeia curta com apenas seis (6) carbonos de extensão. O número máximo de ramificações de cadeia longa no interpolímero de copolímero de propileno/etileno não ultrapassa 3 ramificações de cadeia longa/1000 carbonos totais.

[0053] Em uma concretização, o copolímero de PBE tem uma temperatura de fusão (Tm) de 55°C a 146°C.

[0054] Um exemplo não restritivo de copolímero de propileno/etileno apropriado é o VERSIFY 3300, da The Dow Chemical Company.

C. Polímero à base de Propileno

[0055] Em uma concretização, o polímero à base de olefina é um polímero à base de propileno. O termo “polímero à base de propileno”, conforme aqui utilizado, se refere a um polímero que compreende, na forma polimerizada, uma quantidade majoritária de monômero de propileno (com base no peso do polímero) e, opcionalmente, pode compreender um ou mais comonômeros. O polímero à base de propileno pode ser (i) um copolímero de propileno catalisado com Ziegler-Natta compreendendo unidades de repetição derivadas de propileno e uma ou mais α-olefinas tendo de 2 ou 4 a 10 átomos de carbono (etileno é considerado uma α-olefina para fins do presente relatório); (ii) um copolímero de propileno/α- olefina catalisado com metaloceno compreendendo unidades de repetição derivados de propileno e de uma ou mais α-olefinas tendo de 3, ou de 4 a 10 átomos de carbono; (iii) um homopolímero de propileno catalisado com Ziegler-Natta; (iv) um homopolímero de propileno catalisado com metaloceno; e suas combinações.

[0056] Em uma concretização, o polímero à base de propileno é um copolímero de propileno de impacto. O copolímero de propileno de impacto é um polímero bifásico no qual a fase descontínua de copolímero de propileno/etileno é dispersada por toda uma fase contínua de homopolímero de propileno.

[0057] O polímero à base de olefina pode compreender duas ou mais concretizações aqui descritas.

3. Retardante de Chama

[0058] A formulação de poliolefina termoplástica (TPO) retardante de chama de alta carga inclui mais de 30% em peso de retardante de chama. O retardante de chama é um sólido na forma granular ou na forma de pó. Em uma concretização, a formulação de TPO retardante de chama de alta carga inclui um retardante de chama numa faixa com limite mínimo de 35% em peso, ou de 40% em peso, ou de 45% em peso, ou de 50% em peso, a um limite máximo de 55% em peso, ou de 60% em peso, ou de 65% em peso, ou de 70% em peso, ou de 75% em peso. A porcentagem em peso é baseada no peso total da formulação de TPO retardante de chama de alta carga.

[0059] Em uma concretização, a formulação de TPO retardante de chama de alta carga inclui de 40% em peso, ou de 45% em peso, ou de 55% em peso, ou de 60% em peso, ou de 65% em peso do retardante de chama.

[0060] Em uma concretização, a formulação de TPO retardante de chama de alta carga inclui mais de 50% em peso de retardante de chama, ou de mais de 50% em peso, a 75% em peso de retardante de chama.

[0061] Exemplos não restritivos de retardante de chama apropriado incluem hidróxido de alumina (ATH), hidróxido de magnésio (MDH), huntita/hidromagnesita, retardantes de chama baseados em N e P (ex: melamina-poli(fosfato de alumínio) ou melamina-poli(fosfato de zinco)), carbonato de cálcio, óxido de zinco, silicato de alumínio, silicato de cálcio, sulfato de bário, dióxido de titânio, óxido de antimônio, titanatos, boratos, mica, talco, vidro (tais como fibra de vidro e microesferas de vidro), nanoargila, e suas combinações.

[0062] Em uma concretização, o retardante de chama é livre de halogênio. Um “retardante de chama livre de halogênio” é um retardante de chama desprovido de átomo de halogênio (F, Cl, Br, I).

[0063] O retardante de chama pode compreender duas ou mais concretizações aqui descritas.

4. Aditivos

[0064] O TPO retardante de chama de alta carga pode incluir um ou mais aditivos opcionais. Aditivos apropriados incluem, embora não se restrinjam a antioxidantes, estabilizantes UV, agentes espumantes, corantes ou pigmentos, e suas combinações.

[0065] Em uma concretização, a formulação retardante de chama de alta carga inclui de 1% em peso a 5% em peso de um pacote de aditivo. O pacote de aditivo inclui um portador de elastômero à base de propileno, um estabilizante térmico, um estabilizante de luz de amina impedida (HALS) e dióxido de titânio. O pacote de aditivo inclui de 30% em peso a 40% em peso do portador de elastômero à base de propileno, de 1% em peso a 5% em peso do estabilizante térmico, de 5% em peso a 15% em peso do HALS, e de 45% em peso a 55% em peso de dióxido de titânio.

[0066] O processo inclui extrudar os componentes da formulação de TPO retardante de chama de alta carga e formar uma membrana de TPO para telhado com uma resistência à tração maior que 10 MPa (CD) e um classificação D de retardância de chama medida de acordo com o ensaio de exposição de superfície EN ISO 11925-2. A extrusão ocorre por meio de contrarrotação das duas roscas à temperatura elevada (maior que a temperatura ambiente). Em uma concretização, o processo inclui extrudar a formulação de TPO retardante de chama de alta carga a uma temperatura inferior a 185°C. Em outra concretização, o processo inclui extrudar a formulação de TPO retardante de chama de alta carga a uma faixa de temperatura com um limite mínimo de 120°C, ou de 130°C, ou de 140°C ou de 150°C, a um limite máximo de 160°C, ou de 170°C, ou de 175°C, ou de 180°C ou inferior a 185°C.

[0067] Em uma concretização, o processo inclui extrudar os componentes da formulação de TPO retardante de chama de alta carga e formar uma membrana de TPO para telhado com uma classificação D de retardância de chama medida de acordo com 4EN ISO 11925-2 tanto para o ensaio de exposição de superfície como para o ensaio de exposição de borda/margem.

[0068] Em uma concretização, o processo inclui a contrarrotação das duas roscas a uma taxa de rotação de 15 rotações por minuto (rpm), ou de 20 rpm, ou de 25 rpm a 30 rpm, ou de 35 rpm, ou de 40 rpm.

[0069] O depositante descobriu surpreendentemente uma formulação composta somente por componentes sólidos que inesperadamente age de forma sinérgica mediante adição direta (sem etapa de combinação) à extrusora CRTS para promover a dispersão homogênea do retardante de chama de alta carga por todos os componentes poliméricos. A formulação de TPO retardante de chama de alta carga da presente invenção e a extrusora CRTS operam sinergicamente produzindo membranas de TPO para telhado que atendem ou excedem as propriedades mecânicas e de retardante de chama de membrana de TPO para telhado produzida em extrusoras de dupla rosca corrotatórias.

[0070] Em uma concretização, o processo inclui adicionar diretamente à extrusora CRTS uma formulação de TPO de alta carga composta por: de 20% em peso a 50% em peso de copolímero olefínico em bloco;de 10% em peso a 30% em peso de copolímero de etileno/α- olefina; ede 35% em peso a 75% em peso de um retardante de chama.

[0071] O processo inclui também formar uma membrana de TPO para telhado com as seguintes propriedades: uma resistência à tração superior a 10 MPa; um alongamento na ruptura superior a 500%;um módulo-E inferior a 100 MPa; euma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, para o ensaio de exposição de superfície e para o ensaio de exposição de borda/margem.

[0072] Em outra concretização, a membrana de TPO para telhados tem uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, para o ensaio de exposição de superfície e para o ensaio de exposição de borda/margem.

[0073] Em uma concretização, o processo inclui diretamente adicionar à extrusora CRTS os componentes de uma formulação de TPO retardante de chama de alta carga composta pelos seguintes componentes:de 20% em peso a 40% em peso de copolímero olefínico em bloco;de 15% em peso a 30% em peso de copolímero de etileno/α- olefina com uma densidade de 0,90 g/cm3 a 0,91 g/cm3;de 35% em peso a 60% em peso de um retardante de chama; e de 1% em peso a 5% em peso de aditivo.

[0074] O processo inclui ainda formar uma membrana de TPO para telhado. A membrana de TPO para telhado tem as seguintes propriedades:uma resistência à tração superior a 10 MPa a 25 MPa;um alongamento na ruptura superior a 500% a 1100%;um módulo-E inferior a 100 MPa; eum classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, para o ensaio de exposição de superfície isoladamente ou em combinação com o ensaio de exposição de borda/margem.

[0075] O processo pode compreender duas ou mais concretizações aqui descritas.

5. Processo-PBE

[0076] A presente invenção provê outro processo. Em uma concretização, o processo compreende: adicionar diretamente componentes de uma formulação de poliolefina termoplástica (TPO) retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória, a formulação de TPO retardante de chama de alta carga compreendendo:um elastômero à base de propileno (PBE);uma poliolefina;mais de 30% em peso de um retardante de chama granular;extrudar, com contrarrotação das duas roscas, os componentes da formulação de TPO retardante de chama de alta carga; e formar uma membrana de TPO para telhado tendo uma resistência à tração (CD) superior a 10 MPa, euma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, ensaio de exposição de superfície. O processo anteriormente citado é adiante designado como “Processo-PBE.”. O Processo-PBE utiliza PBE ou uma mistura de PBE e OBC, em vez de OBC.

[0077] Em uma concretização, o Processo-PBE compreende formar uma membrana de TPO para telhado com uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 119252 para o ensaio de exposição de superfície e o ensaio de exposição de borda/margem.

[0078] Em uma concretização, o Processo-PBE compreende a contrarrotação das duas roscas a uma taxa de rotação de 15 rpm a 40 rpm.

[0079] Em uma concretização, o Processo-PBE compreende conduzir uma extrusão contrarrotatória a uma temperatura inferior a 185°C.

[0080] Em uma concretização, o Processo-PBE compreende adicionar diretamente componentes de uma formulação de TPO de alta carga, compreendendo: de 20% em peso a 50% em peso de PBE; de 10% em peso a 30% em peso de polímero à base de propileno; de 35% em peso a 75% em peso de um retardante de chama; e formar uma membrana de TPO para telhados tendo: uma resistência à tração (CD) superior a 10 MPa; um alongamento na ruptura superior a 500%; e um módulo-E inferior a 100 MPa. A membrana de TPO para telhado tem uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2 para o ensaio de exposição de superfície, isoladamente ou em combinação com o ensaio de exposição de borda/margem.

[0081] Em uma concretização, o Processo-PBE compreende adicionar diretamente componentes de uma formulação de TPO de alta carga, compreendendo: de 40% em peso a 60% em peso de PBE; de 10% em peso a 15% em peso de polímero à base de propileno que é um copolímero de propileno de impacto; de 30% em peso a 40% em peso de um retardante de chama; de 1% em peso a 5% em peso de aditivo; e formar uma membrana de TPO para telhados tendo uma resistência à tração superior a 10 MPa a 25 MPa; um alongamento na ruptura superior a 500% a 1100%; e um módulo-E inferior a 100 MPa. A membrana de TPO para telhados tem uma classificação D de retardância de chama medida de acordo com EN ISO 11925-2 para o ensaio de exposição de superfície isoladamente ou em combinação com o ensaio de exposição de borda/margem.

[0082] O Processo-PBE pode compreender duas ou mais concretizações aqui descritas.

Definições

[0083] Salvo indicação em contrário, implícita do contexto, ou habitual no estado da técnica, todas as partes e porcentagens são baseadas em peso e todos os métodos de teste são vigentes a partir da data de depósito deste relatório.

[0084] O termo "composição", conforme aqui utilizado, se refere a uma mistura de materiais que compreendem a composição, bem como produtos de reação e produtos de decomposição formados com os materiais da composição.

[0085] Os termos “compreendendo”, “incluindo”, “tendo” e seus derivados não pretendem excluir a presença de nenhum componente, etapa ou procedimento adicional, quer sejam ou não especificamente descritos. Para evitar dúvidas, todas as composições reivindicadas mediante o usodo termo “compreendendo” podem incluir qualquer aditivo, adjuvante ou composto adicional, seja ele polimérico ou não, salvo citação contrária. O termo “consistindo essencialmente de”, pelo contrário, exclui do escopo de qualquer citação posterior qualquer componente, etapa ou procedimento, com exceção daqueles essenciais à operabilidade. O termo “consistindo de” exclui qualquer componente, etapa ou procedimento não especificamente relacionado ou citado.

[0086] O termo "polímero", conforme aqui utilizado, se refere a um composto polimérico preparado polimerizando-se monômeros, sejam eles de tipo igual ou diferente. O termo genérico polímero abrange, assim, o termo homopolímero (empregado para se referir a polímeros preparados com somente um tipo de monômero, ficando entendido que quantidades traço de impurezas podem ser incorporadas à estrutura polimérica) e o termo interpolímero conforme adiante definido.

[0087] O termo “interpolímero”, conforme aqui utilizado, se refere a polímeros preparados através da polimerização de pelo menos dois tipos diferentes de monômeros. O termo genérico interpolímero inclui assim copolímeros (empregados para se referir a polímeros preparados com dois tipos diferentes de monômeros) e polímeros preparados com mais de dois tipos diferentes de monômeros.

Métodos de Teste Índice de Fusão

[0088] O índice de fusão (I2) é medido de acordo com ASTM D-1238 (190°C; 2,16 kg). O resultado é relatado em gramas/10 minutos. A taxa de fluxo de fundido (MFR) é medida de acordo com ASTM D-1238 (230°C; 2,16 kg). O resultado é relatado em gramas/10 minutos.

Densidade

[0089] A densidade é medida de acordo com ASTM D-792.

Retardância de Chama

[0090] A retardância de chama é medida de acordo com EN ISO 11925-2. No ensaio de ignitabilidade/inflamabilidade EN ISO 11925-2, uma amostra é submetida ao contato direto de uma pequena chama. A amostra (corpo de prova) medindo 250 mm x 90 mm é fixada num porta-amostras em formato de U. Uma chama de gás propano com 20 mm de altura é colocada em contato com a amostra em um ângulo de 45°. O ponto de aplicação é 40mm acima da borda inferior do centro da superfície (ensaio de exposição de superfície) ou no centro da largura da borda inferior (ensaio de exposição de borda/margem). Um filtro de papel é colocado debaixo do porta-amostras para monitorar a queda de fragmentos em chamas.

[0091] São usados dois tempos diferentes de aplicação de chama e durações de teste, dependendo da classe de produto. Para Classe E, o tempo de aplicação de chama é de 15 segundos, e o ensaio termina 35 segundos após retirada da chama. Com o tempo de aplicação de chama de 30 segundos para classes B, C e D, a duração máxima do teste é de 60 segundos após retirada da chama. O ensaio termina antes se for observada ignição após retirada da fonte de chama, ou se a amostra parar de queimar (ou incandescer) ou se a ponta da chama atingir a borda superior da amostra.

[0092] Os critérios de classificação baseiam-se em observações se o espalhamento da chama (Fs) atingir 150 mm em um determinado tempo e se o papel filtro abaixo da amostra incendiar devido aos fragmentos em chama. Além disso, são observadas a ocorrência e duração de chama e incandescência. EN ISO 11925-2:

[0093] Uma amostra atende à classificação D se forem satisfeitas as duas condições seguintes:(1) Fs <150 mm para um tempo de ensaio de 60 segundos(2) sem gotículas em chamas

Cromatografia de Permeação em Gel

[0094] As medições de GPC convencional são usadas para determinar o peso molecular médio ponderal (Mw) e peso molecular médio numérico (Mn) do polímero e para determinar o MWD (=Mw/Mn). “As amostras” são analisadas com um instrumento GPC de alta temperatura (Polymer Laboratories, Inc. modelo PL220).

[0095] O método emprega o método de calibração universal conhecido, baseado no conceito de volume hidrodinâmico, e a calibração é conduzida utilizando padrões de poliestireno estreitos (PS), juntamente com quatro colunas mistas A de 20μ m (Mista A PLgel da Agilent (anteriormente denominada Polymer Laboratory Inc.)) operando a uma temperatura de sistema de 140°C. As amostras são separadas a uma concentração de “2 mg/mL” em solvente de 1,2,4- triclorobenzeno. A taxa de escoamento é de 1,0 mL/min e o tamanho de injeção é de 100 microlitros.

[0096] Conforme discutido, a determinação de peso molecular é deduzida utilizando padrões de poliestireno com distribuição de peso molecular estreita (da Polymer Laboratories) juntamente com seus volumes de eluição. Os pesos moleculares de polietileno equivalentes sãodeterminados utilizando coeficientes Mark-Houwink apropriados para polietileno e poliestireno (conforme descrito por Williams e Ward, em Journal of Polymer Science, Polymer Letters, 6, 621 (1968) para derivar a seguinte equação: Mpolietileno = a* (Mpoliestireno)

[0097] Nesta equação, a = 0,4316 e b = 1,0 (conforme descrito em Williams and Ward, J. Polym. Sc., Polym. Let., 6, 621 (1968)). Cálculos de peso molecular equivalente depolietileno foram conduzidos utilizando software VISCOTEK TriSEC versão 3,0.

Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC)

[0098] A Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) é usada para medir a cristalinidade nos polímeros (ex: polímeros à base de etileno (PE)). Cerca de 5 a 8mg de amostra de polímero são pesados e colocados em recipiente de DSC. A tampa é fechada por compressão sobre o recipiente para garantir atmosfera hermética. O recipiente de amostra é colocado em célula de DSC, e então aquecido a uma taxa de aproximadamente 10°C/min, a uma temperatura de 180°C para PE (230°C para PP) . A amostra é mantida nessa temperatura por três minutos. Então a amostra é resfriada a uma taxa de 10°C/min a -60°C para PE (-40°C para PP) e mantida isotermicamente nessa temperatura por três minutos. A amostra é aquecida em seguida a uma taxa de 10°C/min, até completa fusão (segundo aquecimento). A cristalinidade percentual é calculada dividindo-se o calor de fusão (Hf), determinado a partir da segunda curva de aquecimento, através de um calor de fusão teórico de 292 J/g para PE (165 J/g para PP), e multiplicando-se essa quantidade por 100 (por exemplo, % crist. = (Hf/292 J/g) x 100 (para PE)).

[0099] Salvo citação em contrário, o(s) ponto(s) de fusão (Tm) de cada polímero é determinado a partir da segunda curva de aquecimento (Tm pico) e a temperatura de cristalização (Tc) é determinada a partir da primeira curva de resfriamento (Tc pico).

[0100] O alongamento na ruptura (direção transversal (CD) e direção da máquina (MD)) é medido de acordo com BS ISO 37 Ed. 2012.

[0101] A resistência à tração (direção transversal (CD) e direção da máquina (MD)) é medida de acordo com BS ISO 37 Ed. 2012.

[0102] Algumas concretizações da presente invenção serão agora descritas em detalhes nos Exemplos a seguir:

Exemplos 1. Materiais

[0103] Os materiais usados nos exemplos inventivos e nas amostras comparativas são apresentados nas Tabelas 1-3 abaixo. Os polímeros são tipicamente estabilizados com um ou mais antioxidantes e/ou outros estabilizantes. Tabela 1. Materiais e Propriedades de Resina

PP = polímero à base de propileno ULDPE = polietileno de ultrabaixa densidade Tabela 2. Materiais e Propriedades de Retardante de Chama

Tabela 3. Pacote de Aditivo (lote padrão) – composição

*% em peso com base na % em peso do lote padrão

Adição Direta

[0104] Os Exemplos 1-7 são exemplos da formulação de TPO retardante de chama de alta carga. A Referência é uma formulação sem retardante de chama. As proporções do componente (em porcentagem em peso com base no peso total da formulação) são mostradas na Tabela 4. Tabela 4. Formulações

1A Referência representa formulação de TPO convencionalMB = lote padrão de aditivo

3. Extrusão Contrarrotatória

[0105] As formulações (Exemplos 1-7) são diretamente adicionadas a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória AMUT D = 92 mm, L/D = 36. Os componentes das formulações são alimentados diretamente na extrusora via dois alimentadores diferentes. Os retardantes de chama estão na forma de pó e são alimentados na extrusora através de um alimentador de pó. Os materiais poliméricos estão na forma de grânulos e são alimentados na extrusora através de um alimentador separado. A fusão, mistura e extrusão são conduzidas numa única etapa. Nenhuma etapa de combinação ou de pré-extrusão é conduzida antes de os componentes serem diretamente adicionados à extrusora de dupla rosca contrarrotatória. As formulações dos Exemplos 1-7 são processadas através de uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória sob as condições de processamento mostradas na Tabela 5 abaixo. Tabela 5. Parâmetros de processamento para Exemplos 1-7 dupla rosca contrarrotatória: D= 92mm, L/D=36, matriz com = 700 mm)

[0106] O processo de extrusão de dupla roscacontrarrotatória produz membranas de TPO para telhado com espessura de 0,65 mm a 0,75 mm e largura de 700 mm. Tabela 6. Desempenho Mecânico (dupla roscacontrarrotatória:D=92mm,L/D=36,matriz com=700 mm)

[0107] Cada um dos Exemplos 1-7 atende às propriedadesmecânicas para membrana de TPO para telhados. Além disso, cada um dos Exemplos 1-7 atende à classificação D (classe D) para o ensaio de exposição de superfície EN ISO 11925-2.

[0108] O Exemplo 4 e o Exemplo 7 atendem à classificação D (classe D) para o ensaio de exposição de borda EN ISO 119252. O ensaio de exposição de borda EN ISO 11925-2 é um ensaio indicativo e mais rigoroso que o ensaio de exposição de superfície EN ISO 11925-2. O ensaio de exposição de borda é aplicável ao uso final da membrana.

[0109] Para comparação, as formulações dos Exemplos 1-7 e Referência são adicionadas a uma extrusora corrotativa FEA- LAB-ZE25 KrassMafei. Submetidas à extrusora corrotativa, as formulações dos Exemplos 1-7 produzem os respectivos Exemplos Comparativos 1-7. A Referência é uma formulação sem retardante de chama. Nenhuma etapa de combinação ou pré- extrusão é conduzida antes da adição à extrusora de dupla rosca corrotativa. A extrusão de dupla rosca corrotativa é conduzida sob as condições mostradas na Tabela 7. Tabela 7*. Parâmetros de processamento para o Exemplo 1-7 (dupla rosca corrotativa: D=25mm, L/D=40, matriz com 200 mm)

*Tabela 7 dados comparativos

[0110] As propriedades para as membranas de TPO para telhados produzidas nas condições de processamento da Tabela 7 são mostradas na Tabela 8 abaixo. Tabela 8*. Desempenho mecânico (rosca dupla corrotatória:D=25mm, L/D=40, matriz com 200 mm)

*Tabela 8 dados comparatives<

Discussão

[0111] As formulações de retardante de chama de alta carga da presente invenção surpreendentemente produzem membrana de TPO para telhado apropriada quando diretamente adicionadas a um processo de extrusão CRTS. Conforme mostra a Tabela 6 acima, o processo da presente invenção produz membrana de TPO para telhado que atende aos requisitos de desempenho mecânico para membrana TPO para telhados e também atende à classificação D de EN ISO 11925-2, ensaio de exposição de superfície isoladamente ou em combinação com a classificação D de EN ISO 11925.2, ensaio de exposição de borda.

[0112] Sem vincular-se a nenhuma teoria, acredita-se que a combinação da formulação de TPO retardante de chama de alta carga da invenção, em combinação com a extrusão CRTS opera sinergicamente para promover dispersão, uniformidade e propriedades mecânicas para produzir uma membrana de TPO para telhados. O sistema de copolímero olefínico em bloco e de polímero poliolefínico permite a assimilação do retardante de chama de alta carga. Sendo assim, o processo e a formulação de TPO retardante de chama de alta carga da presente invenção inesperadamente promovem dispersão uniforme do retardante de chama de alta carga sob as condições de baixo cisalhamento e baixa temperatura de massa presentes durante a extrusão de dupla rosca contrarrotatória. O bom desempenho mecânico e a boa retardância de chama das membranas de TPO para telhados da presente invenção são o resultado de uma dispersão homogênea de partículas de retardante de chama de alta carga por toda a matriz de OBC/polímero de poliolefina.

[0113] A extrusão CRTS pode ser conduzida a uma temperatura mais baixa (vantajosamente reduzindo o custo de produção). A extrusão CRTS também opera a uma velocidade de rosca mais baixa, também reduzindo o consumo de energia durante a produção. Além disso, a baixa velocidade de rosca e a temperatura de extrusão mais baixa da extrusora CRTS da presente invenção conferem menos tensão de cisalhamento e menos calor sobre a formulação, resultando em menos degradação do componente e conservação das propriedades desejáveis da membrana.

[0114] O presente relatório não se restringe às concretizações e ilustrações aqui contidas, mas inclui formas modificadas daquelas concretizações, incluindo porções das concretizações e combinações de elementos de concretizações diferentes, conforme constam do escopo das reivindicações a seguir descritas.

Claims

1. Processo para produzir uma membrana de poliolefina termoplástica para telhado, caracterizadopelo fato de compreender: - adicionar diretamente componentes de uma formulação de poliolefina termoplástica (TPO) retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória, a formulação de TPO retardante de chama de alta carga compreendendo: - um copolímero olefínico em bloco; - uma poliolefina; - mais de 30% em peso de um retardante de chama granular; - extrudar, com contrarrotação das roscas duplas, os componentes da formulação de TPO retardante de chama de alta carga; e - formar uma membrana de TPO para telhado tendo: - uma resistência à tração (CD) superior a 10 MPa, e - uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, ensaio de exposição de superfície.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender formar uma membrana de TPO para telhado tendo uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, ensaio de exposição de borda.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de compreender a contrarrotação das duas roscas a uma taxa de rotação de 15 rpm a 40 rpm.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizadopelo fato de compreender conduzir a extrusão de contrarrotação em uma temperatura inferior a 185°C.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreender adicionar diretamente componentes de uma formulação de TPO de alta carga compreendendo: - de 20% em peso a 50% em peso de copolímero olefínico em bloco; - de 10% em peso a 30% em peso de copolímero de etileno/α- olefina; - de 35% em peso a 75% em peso de um retardante de chama; e - formar uma membrana de TPO para telhado tendo: - uma resistência à tração (CD) superior a 10 MPa; - um alongamento na ruptura superior a 500%; e - um módulo-E inferior a 100 MPa.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de compreender adicionar diretamente componentes de uma formulação de TPO de alta carga compreendendo: - de 20% em peso a 40% em peso de copolímero olefínico em bloco; - de 15% em peso a 30% em peso de copolímero de etileno/α- olefina com uma densidade de 0,90 g/cm3 a 0,91 g/cm3; - de 35% em peso a 60% em peso de um retardante de chama; - de 1% em peso a 5% em peso de aditivo; e - formar uma membrana de TPO para telhado tendo: - uma resistência à tração superior a 10 MPa a 25 MPa; - um alongamento na ruptura superior a 500% a 1100%; e - um módulo-E inferior a 100 MPa.

7. Processo para produzir uma membrana de poliolefina termoplástica para telhado, caracterizado pelo fato de compreender: - adicionar diretamente componentes de uma formulação de poliolefina termoplástica (TPO) retardante de chama de alta carga a uma extrusora de dupla rosca contrarrotatória, a formulação de TPO retardante de chama de alta carga compreendendo: - um elastômero à base de propileno; - uma poliolefina; - mais de 30% em peso de um retardante de chama granular; - extrudar, com contrarrotação das roscas duplas, os componentes da formulação de TPO retardante de chama de alta carga; e - formar uma membrana de TPO para telhado tendo: - uma resistência à tração (CD) superior a 10 MPa, e - uma classificação D de retardância de chama, medida de acordo com EN ISO 11925-2, ensaio de exposição de superfície.