BR112016014669B1 - processo para a produção contínua de uma composição de polímero, composição de polímero, produto de polímero, usos de uma composição de polímero, e, de uma carga mineral contendo carbonato de cálcio não revestida - Google Patents

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Martin Brunner
René Burkhalter
Tazio Fornera
Giuseppe Schirosi
Rudolf Pfaendner
Jan Barth
Bernd Dillmann
Harald Dörr
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Abstract

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO CONTÍNUA DE UMA COMPOSIÇÃO DE POLÍMERO, COMPOSIÇÃO DE POLÍMERO, PRODUTO DE POLÍMERO, USOS DE UMA COMPOSIÇÃO DE POLÍMERO, E, DE UMA CARGA EM FORMA DE UMA PASTA FLUIDA. Um processo inventivo para a produção de uma composição de polímero é previsto, o referido processo compreendendo a incorporação de uma carga em um material de polímero, em que o referido material de polímero durante a incorporação da carga está em estado, pelo menos parcialmente, de fusão e em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um processo para a produção contínua de uma composição de polímero e ao uso da referida composição de polímero.
[002] Cargas e, em particular, cargas minerais são frequentemente usadas na fabricação de produtos de polímero obtidos a partir de polímeros, como polietileno (PE), polipropileno (PP), poliuretano (PU), ou cloreto de polivinila (PVC), a fim de, por exemplo, diminuir o consumo de materiais mais caros, melhorar as propriedades dos materiais, ou reduzir o encolhimento térmico.
[003] Custos crescentes para a produção de produtos de polímeros levam ao desenvolvimento de métodos mais econômicos para a previsão de composições de polímero. Por exemplo, uma composição de polímero com alto teor de carga, isto é, uma mistura padrão (MASTERBATCH) de polímero (às vezes também referido como concentrado de polímero), pode ser extrudada junto com outro material de polímero, a fim de aumentar o teor em carga do produto de polímero obtido.
[004] Cargas são frequentemente selecionadas dentre materiais naturais ou sintéticos, como mineral contendo carbonato de cálcio, em geral, giz, calcário, mármore, dolomita, sulfato de bário, talco, caulim, argila, dióxido de titânio ou mica.
[005] Em um processo convencional para a produção de uma composição de polímero, um material de polímero e uma carga são geralmente misturados em uma etapa de mistura separada antes da constituição da mistura seca resultante, por exemplo, por uso de uma extrusora.
[006] Em alguns casos, a carga também pode ser incorporada na matriz de polímero por uso de um alimentador lateral de uma extrusora que permite a incorporação de carga em uma matriz de polímero em fusão. Contudo, a pré-mistura é essencial em muitos casos, a fim de fornecer uma mistura homogênea da composição resultante.
[007] Vários métodos para a produção de composições de polímeros foram previamente descritos na técnica.
[008] Por exemplo, CH 415 041 A descreve um processo para a fabricação de polietileno ou de polipropileno pigmentado compreendendo misturar a poliolefina com uma dispersão líquida de pigmento contendo o pigmento em forma finamente dispersa e, então, remover o líquido por secagem, de modo que a poliolefina é mantida em forma de pó.
[009] US 6239196 B1 refere-se a um processo para a preparação de uma composição a ser extrudada compreendendo um polímero e uma carga de partículas sólidas compreendendo um estágio de mistura da carga de partículas sólidas com partículas ou grânulos do polímero abaixo do ponto de fusão do referido polímero.
[0010] No entanto, os métodos descritos na técnica anterior envolvem a adição de carga a um material de polímero a uma temperatura que está abaixo do ponto de fusão do referido material de polímero. Tipicamente, estes métodos requerem a secagem da mistura resultante antes da alimentação da mistura seca correspondente na extrusora. Além disso, os métodos da técnica anterior com frequência também requerem uma etapa de mistura separada e onerosa a montante do dispositivo de mistura ou extrusora e podem, assim, apenas ser realizados de um modo descontínuo.
[0011] Assim, existe uma necessidade para prever um processo que possa reduzir ou evitar os inconvenientes econômicos e técnicos acima. Esse processo deve, por exemplo, ser um processo de produção contínuo.
[0012] Assim, é um objeto da presente invenção prever um processo mais econômico para a produção de uma composição de polímero. Outro objeto pode ser visto na previsão de um processo permitindo a produção contínua de uma composição de polímero.
[0013] Ainda outro objeto consiste em prever um processo para a produção de uma composição de polímero que de acordo com o qual podem ser evitados procedimentos dispendiosos de secagem e de mistura.
[0014] Um ou mais dos acima e outros objetos são resolvidos pelos tópicos de assunto, como aqui definidos, nas reivindicações independentes.
[0015] De acordo com um aspecto da presente invenção, é previsto um processo para a produção contínua de uma composição de polímero, o processo compreendendo as etapas de: (a) fornecer uma carga; (b) fornecer um material de polímero; (c) formar uma composição de polímero compreendendo a carga de etapa (a) e o material de polímero de etapa (b) por uso de uma extrusora; caracterizado pelo fato de que o referido processo compreende a incorporação da referida carga no referido material de polímero, em que o referido material de polímero durante a incorporação da carga está, pelo menos parcialmente, em estado de fusão e em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida.
[0016] De acordo com outro aspecto, a presente invenção refere-se à previsão de uma composição de polímero obtenível pelo processo inventivo.
[0017] De acordo com ainda outro aspecto, a presente invenção refere-se a um produto de polímero compreendendo referida composição de polímero.
[0018] De acordo com ainda outro aspecto, a presente invenção refere-se ao uso de referida composição de polímero na fabricação de produtos de polímeros, em que o referidos produtos de polímero preferivelmente são selecionados de uma ou mais embalagens flexíveis para aplicações industriais e em bens de consumo, incluindo materiais em rolos, sacos, bolsas, etiquetas, embrulhos, tampas, termoencolhíveis e filmes esticáveis; embalagens rígidas para aplicações industriais e em bens de consumo, incluindo garrafas, copos e recipientes de plástico; materiais para construção e edificações, incluindo tubos e condutos, revestimentos e perfilados, isolamentos, vedações e gaxetas, geotêxteis; materiais para agricultura e horticultura, incluindo materiais para estufas, filmes tipo mulch, túneis, silagens, envoltórios de fardos, caixas e caixotes; aplicações em transporte e automotivas, incluindo peças interiores, como painéis de instrumentos e portas, consoles, pilares e assentos; partes exteriores, como para-choques, para-lamas, portas traseiras, bem como aplicações sob o capô, incluindo dutos de ar, coletores de admissão de ar, radiadores e mangueiras de resfriamento; aplicações elétricas e eletrônicas, incluindo tocadores de CD, sistemas de DVD, computadores pessoais e aparelhos de TV, notebooks, tablets, smartphones, fogões, geladeiras e congeladores, máquinas de lavar, lava-louças, ferramentas e equipamento de escritório; aplicações em medicina e cuidado da saúde incluindo bonés, jalecos, máscaras, roupas para instrumentadores, e coberturas de sapatos descartáveis, cortinas, envoltórios e embalagens, esponjas, curativos e lenços, roupa de cama, roupas de controle de contaminação, roupas de exame, jalecos, roupas de isolamento, equipamentos médicos de diagnóstico e dispositivos médicos; produtos de cuidados pessoais, incluindo absorventes higiênicos (AHP), fraldas de bebês, produtos de higiene feminina e produtos para incontinência de adultos, toalhetes, produtos de cuidados da pele, tiras depilatórias; produtos de uso doméstico e móveis, incluindo compósitos de madeira, folhas decorativas, revestimentos de pavimentos, pisos, utensílios de cozinha, produtos de limpeza, cuidado de animais domésticos, artigos de gramados e jardim; brinquedos, artigos de desporto e de lazer, incluindo casas de brincar, kits de construção, veículos de lazer, dispositivos de prática de esportes e fitness, sapatos, roupas e roupas esportivas, equipamentos de segurança (capacetes, joelheiras), equipamento desportivo, e malas.
[0019] Ainda outro aspecto da presente invenção refere-se ao uso de uma carga em forma de uma pasta fluida para a produção de uma composição de polímero através da incorporação, dentro de uma extrusora, referida pasta fluida em um material de polímero estando, pelo menos parcialmente, em um estado de fusão.
[0020] Modalidades vantajosas do processo da invenção são definidas nas sub-reivindicações correspondentes.
[0021] De acordo com uma modalidade do processo inventivo, a pasta fluida de carga tem um teor de sólidos na faixa de 10 a 90% em peso, preferivelmente de 15 a 88,5% em peso e mais preferivelmente de 20 a 78% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida de carga.
[0022] De acordo com outra modalidade do processo inventivo, o teor de carga da composição de polímero está na faixa de 0,5 a 90% em peso, preferivelmente de 5 a 85% em peso, mais preferivelmente de 10 a 80% em peso e mais preferivelmente de 20 a 75% por peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
[0023] De acordo com ainda outra modalidade do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) é selecionada do grupo consistindo em um mineral contendo carbonato de cálcio, giz, calcário, mármore, dolomita, sulfato de bário, talco, caulim, argila, mica, dióxido de titânio ou misturas dos mesmos, em que a carga preferivelmente é um mineral contendo carbonato de cálcio.
[0024] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) é um carbonato de cálcio triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado (PCC), um carbonato de cálcio modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
[0025] De acordo com outra modalidade preferida do processo inventivo, o carbonato de cálcio precipitado (PCC) é triturado antes da incorporação no material de polímero.
[0026] De acordo com ainda outra modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) compreende uma carga revestida, uma carga não revestida, ou uma mistura de ambas, em que a carga compreende, preferivelmente, uma carga não revestida e mais preferivelmente compreende uma carga mineral contendo carbonato de cálcio não revestida.
[0027] De acordo com uma modalidade do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) tem um tamanho de partícula mediano em peso d50 na faixa de 0,001 a 50 μm, preferivelmente de 0,05 a 10 μm, mais preferivelmente 0,07 a 5 μm e o mais preferivelmente de 0,1 a 2,5 μm.
[0028] De acordo com outra modalidade do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) tem um corte de topo de partícula D98 na faixa de 0,25 a 50 μm, preferivelmente 0,35-30 μm e o mais preferivelmente de 0,4 a 15 μm.
[0029] De acordo com ainda outra modalidade do processo inventivo, o material de polímero fornecido na etapa (b) compreende uma resina termoplástica, em que a resina termoplástica compreende preferivelmente uma poliolefina.
[0030] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a poliolefina é selecionada do grupo de homo- e/ou copolímeros de polietileno, homo- e/ou copolímeros de polipropileno, homo- e/ou copolímeros de polibutileno ou misturas dos mesmos.
[0031] De acordo com outra modalidade preferida do processo inventivo, a extrusora é uma extrusora de parafuso duplo, em que os parafusos são preferivelmente parafusos co-giratórios ou contra-giratórios e mais preferivelmente são parafusos co-giratórios.
[0032] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a composição de polímero obtenível pelo processo da invenção tem um teor de água que é igual a ou menor do que 2% em peso, preferivelmente igual a ou menor do que 1% em peso e mais preferivelmente igual a ou menor do que 0,5% por peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
[0033] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a composição de polímero obtenível pelo processo inventivo é usada na fabricação de produtos de polímeros, em que os referidos produtos de polímero compreendem preferivelmente artigos de poliolefina, como fibras tecidas, fibras não tecidas, perfilados, cabos, películas ou produtos moldados.
[0034] De acordo com uma modalidade do uso de uma carga em forma de uma pasta fluida, a pasta fluida tem um teor de sólidos na faixa de 10 a 90% em peso, preferivelmente de 15 a 88,5% em peso e mais preferivelmente de 20 a 78% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida.
[0035] De acordo com outra modalidade de referido uso, o teor de carga da composição de polímero está na faixa de 0,5 a 90% em peso, preferivelmente de 5 a 85% em peso, mais preferivelmente de 10 a 80% em peso e mais preferivelmente de 20 a 75% por peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
[0036] De acordo com ainda outra modalidade de referido uso, a carga é selecionada entre o grupo consistindo em um mineral contendo carbonato de cálcio, giz, calcário, mármore, dolomita, sulfato de bário, talco, caulim, argila, mica, dióxido de titânio ou misturas dos mesmos, em que a carga é preferivelmente um mineral contendo carbonato de cálcio.
[0037] De acordo com ainda outra modalidade de referido uso, a carga é um carbonato de cálcio triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado (PCC), um carbonato de cálcio modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
[0038] De acordo com uma modalidade de referido uso, o carbonato de cálcio precipitado (PCC) é triturado antes da incorporação no material de polímero.
[0039] De acordo com outra modalidade de referido uso, a carga compreende uma carga revestida, uma carga não revestida, ou uma mistura de ambas, em que a carga compreende, preferivelmente, uma carga não revestida e mais preferivelmente compreende uma carga mineral contendo carbonato de cálcio não revestida.
[0040] De acordo com outra modalidade de referido uso, a carga tem um tamanho de partícula mediano em peso d50 na faixa de 0,001 a 50 μm, preferivelmente de 0,05 a 10 μm, mais preferivelmente 0,07 a 5 μm e mais preferivelmente de 0,1 a 2,5 μm.
[0041] De acordo com ainda outra modalidade de referido uso, a carga tem um corte de topo de partícula D98 na faixa de 0,25 a 50 μm, preferivelmente 0,35 a 30 μm e mais preferivelmente entre 0,4 a 15 μm.
[0042] De acordo com outra modalidade de referido uso, o material de polímero compreende uma resina termoplástica, onde a resina termoplástica compreende preferivelmente uma poliolefina.
[0043] Em algumas modalidades do referido uso, a poliolefina é selecionada dentre o grupo de homo- e/ou copolímeros de polietileno, homo- e/ou copolímeros de polipropileno, homo e/ou copolímeros de polibutileno ou misturas dos mesmos.
[0044] De acordo com outra modalidade de referido uso, a extrusora é uma extrusora de parafuso duplo, em que os parafusos são preferivelmente parafusos co-giratórios ou contra-giratórios e mais preferivelmente parafusos co-giratórios.
[0045] Deve ser entendido que, para os fins da presente invenção, os seguintes termos têm os seguintes significados:
[0046] O termo "composição de polímero" refere-se a um material compósito compreendendo pelo menos um aditivo (por exemplo, pelo menos uma carga) e, pelo menos, um material de polímero que pode ser usado na produção de um produto de polímero. Uma composição de polímero tendo um teor de carga relativamente elevado (por exemplo, de 35 a 90% em peso, com base no peso total da composição polímero), também referida como uma "mistura padrão de polímero", pode ser adicionada a um polímero não carregado ou levemente carregado, durante processamento a fim de atingir teores de carga maiores. No entanto, uma composição de polímero tendo um teor de carga relativamente baixo (por exemplo, 0,5 a 45% em peso, com base no peso total da composição de polímero), também referido como um "composto de polímero", também pode ser usado diretamente na produção de um produto de polímero. Portanto, o termo "composição de polímero", como aqui usado, compreende ambos, misturas padrão de polímeros e compostos de polímeros.
[0047] O termo "carga" no sentido da presente invenção refere-se a substâncias que podem ser adicionadas a materiais, como, polímeros, elastômeros, tintas ou adesivos, por exemplo, para reduzir o consumo de materiais mais caros ou para melhorar as propriedades materiais ou mecânicas dos produtos resultantes. O versado na técnica conhece bem as cargas minerais típicas usados no campo respectivo.
[0048] O termo "mineral", como aqui usado, engloba materiais abiogênicos e sólidos com uma estrutura atômica ordenada.
[0049] O termo "pasta fluida", no sentido da presente invenção, refere-se a uma suspensão compreendendo pelo menos um sólido insolúvel e, pelo menos, um líquido, por exemplo, água. Referida suspensão pode opcionalmente compreender aditivos adicionais. As pastas fluidas contêm geralmente grandes quantidades de sólidos e são mais viscosas e geralmente de densidade maior do que o líquido do qual elas são formadas. É aceito na técnica que o termo geral "dispersão" abrange, INTER ALIA, "suspensões", como um tipo específico de dispersão.
[0050] Um "material de polímero", como usado neste pedido de patente, compreende homopolímeros, copolímeros, como, por exemplo, copolímeros de bloco, enxerto, aleatórios e alternados, copolímeros heterofásicos e copolímeros heterofásicos aleatórios, bem como as misturas de polímeros, modificações ou misturas dos mesmos. O termo material de polímero como aqui usado também pode compreender materiais de polímeros reciclados. O teor de polímeros reciclados no material de polímero pode estar na faixa de 0,01 a 100% em peso.
[0051] "Extrusora" de acordo com o presente pedido pode ser qualquer dispositivo que seja apropriado para a composição de um ou mais polímeros com um ou mais aditivos, por exemplo, com uma carga mineral.
[0052] "Carbonato de cálcio triturado" (GCC) no sentido da presente invenção é um carbonato de cálcio obtido a partir de fontes naturais, como calcário, mármore, calcita, ou giz, e processado através de um tratamento a úmido e/ou a seco, como trituração, peneiração e/ou de fracionamento, por exemplo, por um ciclone ou classificador.
[0053] "Carbonato de cálcio precipitado" (PCC), no sentido da presente invenção, é um material sintetizado, geralmente obtido por precipitação após uma reação de dióxido de carbono e hidróxido de cálcio (cal hidratada) em um ambiente aquoso, ou por precipitação de uma fonte de cálcio e carbonato em água. Adicionalmente, o carbonato de cálcio precipitado também pode ser o produto de introdução de sais de cálcio e carbonato, cloreto de cálcio e carbonato de sódio, por exemplo, em um ambiente aquoso. PCC pode ser vaterita, calcita ou aragonita. PCCs são descritos, por exemplo, em EP 2 447 213 A1, EP 2 524 898 A1, EP 2 371 766 A1, ou pedido de patente europeia não publicado no. 12 164 041.1.
[0054] "Carbonato de cálcio modificado" (MCC), no sentido da presente invenção, pode caracterizar um carbonato de cálcio triturado ou precipitado natural com uma modificação de estrutura interna ou um produto de reação de superfície do mesmo, por exemplo, um carbonato de cálcio reagido na superfície, como descrito em US 6666953, EP 2 264 109 A1 e EP 2 264 108 A1.
[0055] O termo "revestido”, no sentido da presente invenção, refere- se a qualquer revestimento de uma carga mineral, por exemplo, com ácidos graxos, tensoativos, siloxanos, polímeros, ou misturas dos mesmos, preferivelmente, a fim de hidrofobizar a superfície do referido mineral de carga. Portanto, o termo "não revestido" refere-se à ausência de tais camadas de superfície hidrofóbicas.
[0056] Ao longo do presente documento, o "tamanho de partícula" do material de carga é descrito por sua distribuição de tamanhos de partículas. O valor Dx representa o diâmetro relativo ao qual x % em peso das partículas têm diâmetros menores do que Dx. Isto significa que o valor D20 é o tamanho de partícula em que 20% em peso de todas as partículas são menores, e o valor D98 é o tamanho de partícula em que 98% em peso de todas as partículas são menores. O valor D98 é também designado como "corte de topo". O valor D50 é assim o tamanho de partícula mediano em peso, isto é, 50% em peso de todas as partículas são maiores ou menores do que este tamanho de partícula. Para a finalidade da presente invenção, o tamanho de partícula é especificado como o tamanho de partícula mediano em peso D50 salvo indicado de outra forma. Para determinar o valor do tamanho de partícula mediano em peso D50 ou o valor do tamanho de partícula de corte de topo D98, pode ser usado um dispositivo Sedigraph 5100 ou 5120 da empresa Micromeritics, USA.
[0057] Quando um artigo indefinido ou definido é usado para fazer referência a um substantivo no singular, por exemplo, "um", "uma" ou "a" ou “o”, ele inclui um plural deste substantivo, a não ser se especificamente indicado de outra forma.
[0058] Onde o termo "compreendendo" é usado na presente descrição e reivindicações, ele não exclui outros elementos. Para os fins da presente invenção, o termo "consistindo em" é considerado como sendo uma modalidade preferida do termo "compreendendo". Se a seguir um grupo for definido como sendo pelo menos um certo número de modalidades, isto também deve ser entendido para descrever um grupo, que preferivelmente consiste apenas destas modalidades.
[0059] Termos como "obtenível" ou "definível" e "obtido" ou "definido" são usados de modo interpermutávael. Isto significa que, por exemplo, salvo se o contexto ditar claramente de outra forma, o termo "obtido" não significa indicar que, por exemplo, uma modalidade deve ser obtida por, por exemplo a sequência de etapas após o termo "obtido", embora tal compreensão limitada seja sempre incluída pelos termos "obtido" ou "definido", como uma modalidade preferida.
[0060] De acordo com a presente invenção, o processo para a produção contínua de uma composição de polímero compreende as etapas de: (a) fornecer uma carga; (b) fornecer um material de polímero; (c) formar uma composição de polímero compreendendo a carga de etapa (a) e o material de polímero de etapa (b) por uso de uma extrusora; caracterizado pelo fato de que o referido processo compreende a incorporação da referida carga no referido material de polímero, em que o referido material de polímero durante a incorporação da carga está em estado pelo menos parcialmente em fusão e em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida.
[0061] Verificou-se, de modo surpreendente, que a carga fornecida na etapa (a) do processo inventivo pode ser incorporada como uma pasta fluida, isto é, como uma mistura de carga sólida e um líquido, geralmente água. Para esta finalidade, a pasta fluida de carga é apropriadamente injetada diretamente na zona de injeção de uma extrusora. Na zona de injeção da extrusora, o polímero fornecido na etapa (b) está, pelo menos parcialmente, em estado de fusão permitindo uma mistura suficiente da pasta fluida de carga injetadas com a fusão de polímero. Após mistura, qualquer líquido (por exemplo água) é deixado vaporizar através de uma ou mais ventilações atmosféricas ou de vácuo de acordo com o processo inventivo. A composição de polímero obtenível pelo processo da invenção tem excelentes propriedades de materiais, como uma dispersão muito boa da carga na matriz do polímero, e pode ser livre ou essencialmente livre de água.
[0062] A seguir, modalidades preferidas do processo da invenção para a produção contínua de uma composição de polímero serão especificadas em maiores detalhes.
[0063] Deve ser entendido que esses detalhes técnicos e modalidades também se aplicam à composição de polímero, aos produtos de polímero compreendendo a composição de polímero, ao uso da referida composição de polímero e ao uso de uma carga em forma de uma pasta fluida em um processo para a produção de tais composições de polímeros.
Caracterização de etapa (a):
[0064] De acordo com etapa (a) do processo inventivo para a produção contínua de uma composição de polímero, é fornecida uma carga.
[0065] Uma carga no sentido da presente invenção pode ser adicionada a materiais, como papel, polímeros, borracha, tintas ou adesivos, por exemplo, para reduzir o consumo de materiais mais caros ou para melhorar ou propriedades materiais ou mecânicas dos produtos resultantes. O versado na técnica conhece bem as cargas típicas usadas no campo respectivo.
[0066] A carga fornecida na etapa (a) pode ser qualquer material que seja conhecido na técnica e apropriado para ser usado como uma carga na presente invenção.
[0067] De acordo com uma modalidade do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) é selecionada do grupo consistindo em um mineral contendo carbonato de cálcio, giz, calcário, mármore, dolomita, sulfato de bário, talco, caulim, argila, mica, dióxido de titânio, hidrotalcita, montmorilonita, bentonita, beidelita, mica, hectorita, saponita, nontronita, sauconita, vermiculita, ledikita, megadita, kenyaita, estevensita, volkonskoita, feldspato, caulinita, magnesita, moscovita, HUNTIT ou misturas dos mesmos.
[0068] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) é selecionada dentre o grupo consistindo em um mineral contendo carbonato de cálcio, giz, calcário, mármore, dolomita, sulfato de bário, talco, caulim, argila, mica, dióxido de titânio ou misturas dos mesmos.
[0069] De acordo com outra modalidade do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) pode ser uma carga mineral, por exemplo um material sólido de origem abiogênica com uma estrutura atômica ordenada.
[0070] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a carga fornecida na etapa (a) é uma carga contendo carbonato de cálcio mineral.
[0071] De acordo com uma modalidade do processo inventivo particularmente preferida, a carga fornecida na etapa (a) é um carbonato de cálcio triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado (PCC), um carbonato de cálcio modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
[0072] O carbonato de cálcio triturado (GCC) no sentido da presente invenção é um carbonato de cálcio obtido a partir de fontes naturais que podem ser processadas, por exemplo, por trituração, peneiramento e/ou fracionamento a úmido e/ou a seco, por exemplo, um ciclone ou classificador. Preferivelmente, a fonte de carbonato de cálcio natural é selecionada dentre do grupo consistindo em giz, calcário, mármore, dolomita ou misturas dos mesmos.
[0073] O carbonato de cálcio natural ou triturado é conhecido como existindo como três tipos de polimorfos cristalinos: calcita, aragonita e vaterita. A calcita, o polimorfo cristalino mais comum, é considerado como sendo ser a forma de cristal mais estável do carbonato de cálcio. Menos comum é a aragonita, que tem uma estrutura cristalina ortorrômbica de agulha discreta ou agrupada. Vaterita é o polimorfo de carbonato de cálcio mais raro sendo geralmente instável.
[0074] O termo GCC compreende do mesmo modo GCC tendo um tamanho de partícula na faixa de nanômetros, que é também referido como GCC ultrafino ou nano-GCC.
[0075] O carbonato de cálcio precipitado (PCC), no sentido da presente invenção, é um material sintetizado, geralmente obtido por precipitação após uma reação de dióxido de carbono e hidróxido de cálcio (cal hidratado) em um ambiente aquoso, ou por precipitação de cálcio e uma fonte de carbonato em água. Adicionalmente, o precipitado de carbonato de cálcio também pode ser o produto de introdução de sais de cálcio e carbonato, cloreto de cálcio e carbonato de sódio, por exemplo, em um ambiente aquoso.
[0076] A síntese de carbonato de cálcio precipitado (PCC) ocorre mais comumente por uma reação de precipitação sintética que inclui uma etapa de contatar o dióxido de carbono com uma solução de hidróxido de cálcio, esta última sendo mais frequentemente fornecida na forma de uma suspensão aquosa de óxido de cálcio, também conhecida como cal extinta, e cuja suspensão é comumente conhecida como leite de cal. Dependendo das condições de reação, este PCC pode aparecer em várias formas, incluindo polimorfos estáveis e instáveis. Com efeito, PCC com frequência representa um material de carbonato de cálcio termodinamicamente instável. Quando referido no contexto da presente invenção, PCC deve ser entendido como os produtos de carbonato de cálcio sintéticos preferivelmente obtidos por carbonatação de uma pasta fluida de hidróxido de cálcio, comumente referida na técnica como uma pasta fluida de cal ou leite de cal, quando derivada de partículas de óxido de cálcio finamente divididas em água. O carbonato de cálcio sintético preferido é carbonato de cálcio precipitado compreendendo formas cristalinas mineralógicas aragoníticas, vateríticas ou calcíticas ou misturas das mesmas.
[0077] O termo PCC compreende, do mesmo modo, PCC tendo um tamanho de partícula na faixa dos nanômetros, que é também referido como PCC ultrafino ou nano-PCC.
[0078] O carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode ser cominuído antes da incorporação no material de polímero por qualquer método conhecido na técnica. Preferivelmente, o carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode ser triturado antes da incorporação no material de polímero, por exemplo, por trituração a seco e/ou a úmido.
[0079] Carbonato de cálcio modificado (MCC), no sentido da presente invenção, pode caracterizar um carbonato de cálcio triturado ou precipitado com uma modificação de estrutura interna ou um produto de reação de superfície, isto é, carbonato de cálcio reagido na superfície.
[0080] A carga de acordo com a presente invenção pode ter um tamanho de partícula mediano em peso d50 na faixa de 0,00 1 μm a 100 μm.
[0081] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) tem um tamanho de partícula mediano em peso D50 na faixa de 0,001 a 50 μm e preferivelmente entre 0,005 e 20 μm.
[0082] De acordo com outra modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) tem um tamanho de partícula mediano em peso D50 na faixa de 0,01 a 10 μm, preferivelmente 0,07 a 5 μm e mais preferivelmente de 0,1 a 2,5 μm.
[0083] Verificou-se que também nano-PCC pode ser usado como uma carga no processo da invenção, mesmo com cargas de enchimento relativamente elevadas sem ser confrontado com problemas que ocorrem tipicamente após incorporação de quantidades elevadas de tais nano-cargas e sem ser confrontado com propriedades mecânicas relativamente baixas da composição de polímero obtenível nos processos da técnica anterior.
[0084] Em geral, se nano-PCC é usado coma carga fornecida na etapa (a), esta refere-se a PCC tendo um tamanho de partícula mediano em peso D50 na faixa de cerca de 0,001 a cerca de 0,07 μm, enquanto que PCC ultrafino refere-se a PCC tendo um tamanho de partícula mediano em peso D50 na faixa de cerca de 0,07 a cerca de 1 μm. De acordo com uma modalidade preferida, a carga fornecida na etapa (a) do processo da invenção é um nano-PCC, preferivelmente tendo um tamanho de partícula mediano em peso D50 na faixa de 0,001 a 0,07 μm, mais preferivelmente 0,002 a 0,06 μm e mais preferivelmente na faixa de 0,005 a 0,05 μm.
[0085] A carga de acordo com a presente invenção pode ter um corte de topo de partícula D98 na faixa de 0,5 μm a 200 μm.
[0086] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) tem um corte de topo de partícula D98 na faixa de 0,25 a 50 μm, preferivelmente 0,35 a 30 μm e mais preferivelmente entre 0,4 e 15 μm.
[0087] De acordo com outra modalidade do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) compreende uma carga tratada na superfície ou revestida, uma carga não revestida, ou uma mistura de ambas.
[0088] Em certas modalidades da presente invenção, a carga é uma carga mineral tratada na superfície ou revestida. Por exemplo, se a carga mineral for uma carga mineral contendo carbonato de cálcio, ela pode referir- se a um carbonato de cálcio triturado (GCC), precipitado (PCC) ou modificado (MCC) compreendendo qualquer tratamento de superfície ou revestimento conhecido na técnica, por exemplo com um ou mais ácidos graxos, tensoativo, siloxano, polímero ou uma mistura dos mesmos. A carga mineral contendo carbonato de cálcio pode, assim, ser tratada na superfície ou revestida com um ânion capaz de formar sais de cálcio insolúveis em água, em que o ânion pode compreender um ou mais dos seguintes: ânions compreendendo fosfato como PO43- e HPO42-, ânions de oxalato de (C2O42--), ânions compreendendo carbonato na forma de CO32-, ânions fosfonato, ânions succinato, ou ânions fluoreto. O tratamento de superfície ou revestimento da carga mineral contendo carbonato de cálcio pode compreender ainda as etapas de contato de superfície da carga contendo carbonato de cálcio com um anidrido succínico mono-substituído e, opcionalmente, com um ácido succínico mono-substituído de modo que uma camada de tratamento é formada, compreendendo o anidrido succínico mono-substituído e, opcionalmente, ácido succínico mono-substituído e/ou produto da reação de sais (s) dos mesmos.
[0089] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) compreende uma carga não revestida e mais preferivelmente compreende uma carga mineral contendo carbonato de cálcio não revestida.
[0090] De acordo com ainda outra modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) compreende um carbonato de cálcio triturado não revestido (GCC), um carbonato de cálcio não revestido precipitado (PCC), um carbonato de cálcio não revestido modificado (MCC) ou misturas dos mesmos.
[0091] De acordo com ainda outra modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) é um carbonato de cálcio triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado (PCC), um carbonato de cálcio modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
[0092] De acordo com ainda outra modalidade preferida do processo inventivo, a carga fornecida na etapa (a) é um carbonato de cálcio não revestido triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado não revestido (PCC), um carbonato de cálcio não revestido modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
[0093] A carga fornecida na etapa (a) da presente invenção pode compreender opcionalmente um ou mais aditivos os quais são bem conhecidos do versado na técnica.
Caracterização de etapa (b):
[0094] De acordo com etapa (b) do processo da invenção para a produção contínua de uma composição de polímero, é fornecido um material de polímero.
[0095] Um material de polímero como usado neste pedido de patente compreende homopolímeros, copolímeros, como, por exemplo, copolímeros de bloco, enxerto, aleatórios e alternados, copolímeros heterofásicos e copolímeros heterofásicos aleatórios, bem como misturas de polímeros, modificações ou misturas dos mesmos. O termo material de polímero como aqui usado pode também compreender material de polímeros reciclado. O teor de polímeros reciclados no material de polímero pode estar na faixa de 0,01 a 100% em peso.
[0096] O material de polímero fornecido na etapa (b) pode ser um material de polímero puro ou virgem ou pode já compreender uma carga que é selecionada das modalidades como definidas acima para a etapa (a) antes da formação da composição de polímero. No entanto, pode ser usado qualquer outro material de carga apropriado.
[0097] De acordo com uma modalidade, o material de carga mineral presente no material de polímero fornecido na etapa (b) é idêntico ao material mineral de carga mineral fornecido na etapa (a).
[0098] De acordo com outra modalidade, a carga presente no material de polímero fornecido na etapa (b) é diferente do material de carga mineral fornecido na etapa (a).
[0099] O material de polímero fornecido na etapa (b) da presente invenção pode compreender opcionalmente um ou mais aditivos os quais são bem conhecidos do versado na técnica.
[00100] Tais aditivos compreendem, sem ser limitados a, absorvedores de UV, estabilizadores de luz, estabilizadores de processamento, antioxidantes, estabilizadores ao calor, agentes nucleantes, desativadores de metal, modificadores de impacto, plastificantes, lubrificantes, modificadores da reologia, auxiliares de processamento, pigmentos, corantes, abrilhantadores ópticos, agentes antimicrobianos, agentes anti-estáticos, agentes de deslocamento, agentes anti-bloco, agentes de acoplamento, dispersantes, compatibilizantes, removedores de oxigênio, removedores de ácido, marcadores, agentes anti-embaciamento, modificadores de superfície, retardadores de chama, agentes de sopro, supressores de fumaça, agentes de reforço, como fibras de vidro, fibras de carbono e/ou bolhas de vidro, ou misturas dos aditivos acima.
[00101] Preferivelmente, os aditivos são selecionados dentre a classe de removedores de ácido com base em sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa, como estearato de cálcio, estearato de magnésio, estearato de zinco, e lactato de cálcio, ou pode ser hidrotalcita, da classe de estabilizadores com base em antioxidantes fenólicos, benzofuranonas, hidroxilaminas, nitronas, tiossinergistas, e fosfitos/fosfonitos, da classe de estabilizadores de luz com base em aminas impedidas (HALS), da classe de desativadores de metal, da classe de agentes dispersantes, agentes de acoplamento, ou compatibilizadores, ou um mistura de qualquer um dos aditivos acima.
[00102] Os antioxidantes fenólicos apropriados são, por exemplo: octadecil-3-(3,5-di-TERC-butil-4-hidroxifenil)propanonato, pentaeritritol- tetraquis[3-(3,5-di-TERC-butil-4-hidroxifenil)propanoato, tris(3,5-di-TERC- butil-4-hidroxifenil)isocianurato, 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-TERC-butil- 4-hidroxibenzil)benzeno, trietilenoglicol-bis[3-(3-TERC-butil-4-hidroxi-5- metilfenil)propanoato, N,N’-hexano-1,6-di-il-bis[3-(3,5-di-TERC-butil-4- hidroxifenil)propanamida.
[00103] Os fosfitos/fosfonitos apropriados são, por exemplo: Tris- (2,4-di-TERC-butilfenil)fosfito, 3,9-bis(2,4-di-TERC-butilfenoxi)-2,4,8,10- tetraoxa-3,9-difosfaspiro[5.5]undeceno, tetraquis(2,4-di-TERC-butilfenil) [1,1-bifenil]-4,4'-di-ilbisfosfonito.
[00104] As aminas estereoquimicamente impedidas apropriadas são, por exemplo: 1,1-bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)sebacato, bis(2,2,6,6- tetrametil-4-piperidil)succinato, bis(1,2,2,6,6-pentametil-4-piperidil)sebacato, bis(1-octiloxi-2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)sebacato, bis(1,2,2,6,6-pentametil- 4-piperidil)-N-butil-3,5-di-TERC-butil-4-hidroxibenzilmalonato, o produto de condensação de 1-(2-hidroxietil)-2,2,6,6-tetrametil-4-hidroxipiperidina e ácido succínico, produtos de condensação lineares ou cíclicos de N,N’- bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil) hexametilenodiamina e 4-TERC-octilamino- 2,6-dichloro-1,3,5-triazina, tris(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)nitrilotriacetato, tetrakis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)-1,2,3,4-butanetetracarboxilato, 1,1'- (1,2-etanedi-il)-bis(3,3,5,5-tetrametilpiperazinona), 4-benzoil-2,2,6,6-te- trametilpiperidine, 4-steariloxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, produtos de condensação lineares ou cíclicos de N,N’-bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)- hexametilenodiamina e 4-morfolino-2,6-dicloro-1,3,5-triazina, o produto de reação de 7,7,9,9-tetrametil-2-cicloundecil-1-oxa-3,8-diaza-4- oxospiro[4.5]deceno e epiclorohidrina.
[00105] Os dispersantes apropriados são, por exemplo: poliacrilatos, como copolímeros com cadeias laterais longas, e copolímeros em bloco poliacrilato; alquilamidas, como N,N’-1,2-etanodi-ilbisoctadecanoamida; ésteres de sorbitano, como éster de monoestearilsorbitano; titanatos e zirconatos; copolímeros reativos, como copolímero de polipropileno-ácido acrílico; copolímero de polipropileno-anidrido maleico; copolímero de polietileno- metacrilato de glicidila; copolímero alternado de polistirol- anidrido maleico-polissiloxano, como copolímero dimetilsilanodiol-óxido de etileno; copolímero de polifenilsiloxano; copolímeros anfifílicos, como copolímero de bloco polietileno-óxido de polietileno; e dendrímeros, como dendrímeros contendo hidróxi.
[00106] Um desativador de metal apropriado pode ser, por exemplo, N,N’-bis(3,5-di-TERC-butil-4-hidroxifenilpropionil)hidrazina. De acordo com outra modalidade, o desativador de metal pode ser selecionado dentre uma ou mais das seguintes estruturas:
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[00107] De acordo com uma modalidade do processo inventivo, o material de polímero fornecido na etapa (b) compreende uma resina termoplástica em que a resina termoplástica preferivelmente compreende uma poliolefina.
[00108] Tais resina termoplásticas apropriadas para a presente invenção podem compreender sem ser limitadas a: a) Polímeros de olefinas e diolefinas, por exemplo, polietilenos (LDPE, LDPE, VLDPE, ULDPE, MDPE, HDPE, UHMWPE), polipropileno, poli-isobutileno, poli-4-metil-penteno-1, polibutadieno, poli-isopreno, policicloocteno, assim como copolímeros aleatórios e de bloco, como copolímeros de etileno/but-1-eno, copolímeros de etileno-hexeno, copolímeros de etileno-metilpenteno, copolímeros de etileno-octeno, polipropileno- polietileno (EP), EPM, EPDM, copolímeros de etileno-acetato de vinila (EVA), e etileno-éster acrílico b) Copolímeros de polistireno, polimetilstireno, estireno-butadieno (SB), estireno-butadieno-estireno (SBS) e seu polímero hidrogenado (SEBS), estireno-isopreno, estireno-isopreno-estireno (SIS), estireno-butadieno-acrilonitrila (ABS), estireno-acrilonitrila- acrilato (ASA), estireno-anidrido maleico, e polímeros de enxerto, por exemplo, estireno- butadieno de enxerto, anidrido de ácido maleico- SBS de enxerto, ou polímeros de enxerto de metacilrato de metila, estireno-butadieno e ABS (MABS) c) Polímeros contendo halogênio como cloreto de polivinila, policloropreno, cloreto de polivinilideno, polietileno clorato, ou politetrafluoroetileno, d) Polímeros de ésteres insaturados como poliacrilatos, ou polimetacrilatos, por exemplo, polimetilmetacrilato, poliacrilonitrila, poliacrilamida, polibutilacrilato, e) Polímeros derivados de álcoois insaturados como álcool polivinílico, poliacetato de vinila, ou polivinilbutiral (PVB) f) Poliacetais, por exemplo, polioximetileno e copolímeros dos mesmos g) Óxido de polifenileno assim como poliestireno ou misturas de poliamida dos mesmos h) Poliuretanos (PU), em particular poliuretanos lineares (TPU) i) Poliamidas (PA), como PA-6, PA-6.6, PA-6.10, PA-4.6, PA-4.10, PA-6.12, PA-12.12, PA-11, PA-12 assim como poliamidas parcialmente aromáticas (por exemplo, poliftalamidas) j) Poli-imidas, poliamidimidas, polieterimidas, policetonas, polissulfonas, polietersulfonas, e sulfetos de polifenileno k) Polietilenotereftalato (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de polipropileno, naftilato de polietileno, l) Policarbonatos, m) Derivados de celulose, como nitrato de celulose, acetato de celulose, ou propionato de celulose n) Polímeros de base biológica parcialmente ou totalmente derivados de fontes de biomassas renováveis, como gorduras e óleos vegetais, amido de milho, amido de ervilhas ou microbiota, biopoliésteres alifáticos, como poli-hidroxialcanoatos (PHA), poli-hidroxibutirato (PHB), poli-hidroxivalerato (PHV), poli-hidroxihexanoato (PHH), ou poliésteres como ácido poliláctico (PLA), o) Blendas, misturas, sozinhos e combinações compreendendo pelo menos um dos polímeros acima
[00109] De acordo com uma modalidade, a poliolefina é selecionada dentre o grupo de homo- e/ou copolímeros de polietileno, homo- e/ou copolímeros de polipropileno, homo e/ou copolímeros de polibutileno ou misturas dos mesmos.
[00110] De acordo com outra modalidade do processo inventivo, a poliolefina compreende um polietileno, um polipropileno, um polibutileno ou misturas dos mesmos.
[00111] De acordo com outra modalidade preferida do processo inventivo, o material de polímero fornecido na etapa (c) é selecionado dentre o grupo consistindo em polietilenos, polipropilenos, polibutilenos, ou misturas dos mesmos, em que o material de polímero é preferivelmente um polietileno.
[00112] De acordo com uma modalidade particularmente preferida, o polímero fornecido na etapa (b) compreende um polietileno de baixa densidade (PEBD) e/ou um polietileno de baixa densidade linear (PEBDL).
[00113] De acordo com outra modalidade particularmente preferida, o polímero fornecido na etapa (b) é um polietileno de baixa densidade (PEBD) e/ou um polietileno de baixa densidade linear (PEBDL).
[00114] De acordo com ainda outra modalidade particularmente preferida, o polímero fornecido na etapa (b) é LDPE com uma densidade na faixa de 0,910-0,940 g/cm3, LLDPE tendo uma densidade na faixa de 0,915- 0,925 g/cm3, VLDPE tendo uma densidade na faixa de 0,880-0,915 g/cm3 ou uma mistura dos mesmos.
Caracterização de etapa (c):
[00115] De acordo com etapa (c) do processo inventivo, uma composição de polímero é formada por uso de uma extrusora, em que referida composição de polímero compreende a carga fornecida na etapa (a) e o material de polímero fornecido na etapa (b).
[00116] A extrusora de acordo com etapa (c) da presente invenção pode ser qualquer extrusora conhecida do versado na técnica.
[00117] De acordo com uma modalidade, a extrusora é uma extrusora de parafuso, em que a extrusora de parafuso é preferivelmente uma extrusora de parafuso único, uma extrusora de parafuso duplo, ou uma extrusora de multi-parafusos.
[00118] De acordo com uma modalidade preferida, a extrusora é uma extrusora de parafuso duplo, em que os parafusos são preferivelmente co- giratórios ou parafusos contra-giratórios e mais preferivelmente são parafusos co-giratórios.
[00119] Tais extrusoras (parafusos gêmeos) são tipicamente projetadas como um sistema modular. O processo de extrusão pode assim ser dividido em uma série de etapas individuais que são refletidas pelas zonas de processamento diferentes da extrusora. Estas zonas podem compreender, por exemplo, uma zona de alimentação, uma zona de fusão/plastificação, uma zona de alimentação para carga, uma zona de alimentação lateral, em geral, uma zona de dispersão, uma zona de homogeneização, uma zona de desgaseificação com, por exemplo, uma ou mais ventilações atmosféricas ou de vácuo, e uma zona de descarga.
[00120] Salvo indicado em contrário, o termo "zona de injeção", como aqui usado, refere-se a qualquer zona dentro de uma extrusora em que o material de polímero está presente em estado pelo menos parcialmente em fusão ou em estado completamente em fusão. Em particular, o termo "zona de injeção" engloba uma zona de fusão/plastificação, uma zona de alimentação para cargas, uma zona de alimentação lateral, em geral, uma zona de dispersão, e uma zona de homogeneização.
[00121] Tipicamente, as zonas de processamento de tal extrusora (parafuso duplo), cujo arranjo geral é também referido como "cilindro de parafuso", podem consistir de diferentes tambores que podem ser usados para instalar as zonas de processamento de forma modular. Estes tambores podem ter um projeto específico, a fim de atender às demandas de processamento bem definidas: Tambores de alimentação: O tambor de alimentação tem uma abertura no lado superior a fim de alimentar componentes sólidos (como materiais de polímero, pós ou aditivos) dentro da extrusora. A abertura de alimentação pode ser colocada a montante ou a jusante do tambor, ou pode ser colocada no centro do tambor. Tambores fechados e normais Tambores com abertura do parafuso no lado superior: Estes tambores têm uma abertura de rosca que permite fixar sensores de pressão ou temperatura. Com esses sensores, os parâmetros de processamento da fusão de polímero, como a pressão ou a temperatura, podem ser monitorados durante processamento. Tais aberturas de parafuso podem também ser usadas para fixar um bocal de modo a injetar líquidos ou pastas fluidas na extrusora. Tambores com abertura para um alimentador lateral: Tais tambores têm normalmente uma abertura em um dos lados permitindo a fixação de um dispositivo de alimentação lateral. Em adição, este tambor pode ter uma abertura de desgaseificação no lado de topo. Estas aberturas podem ser usadas para a desgaseificação de ar, que pode ter sido introduzido no processo durante a alimentação, por exemplo, pó ou fibras através do alimentador lateral. Alternativamente ou adicionalmente, esses alimentadores laterais e os tambores de alimentação lateral podem ser também usados para uma etapa de desgaseificação sem usar os mesmos para alimentação lateral. A este respeito, o termo desgaseificação pode fazer referência à remoção de qualquer substância no estado gasoso. Tambores com abertura de desgaseificação no lado superior: Estes tambores são usados para a remoção do ar, a umidade ou água em geral, esmaltes voláteis, ou qualquer outro material que se encontra no estado gasoso. É óbvio para o versado na técnica que podem ser usados diferentes modelos de uma tal zona de desgaseificação. Esta etapa de desgaseificação pode, assim, ser realizada usando um respiradouro atmosférica ou a um respiradouro de vácuo. Para desgaseificação a vácuo, uma bomba de vácuo separada precisa de ser ligado à boca de saída de vácuo. Tambores de descarga: Esses tambores têm uma abertura que permite a descarga do produto de polímero primário a partir da extrusora e alimentar o referido produto primário para uma etapa de processamento subsequente. Por exemplo, referida etapa subsequente pode compreender ainda o processamento por uso de uma linha de granulação padrão ou por uso de um dispositivo de granulação subaquático.
[00122] A configuração do parafuso pode compreender diferentes elementos de parafuso e podem ser classificados em tipos diferentes: . Elementos de transporte: Tais elementos têm a função de transportar o material de polímero sólido ou pelo menos parcialmente em fusão a partir da zona de processamento para outra e, finalmente, servir para transportar o produto principal a partir da zona de descarga. De acordo com a taxa de transporte ou acúmulo de pressão, esses elementos têm diferentes formatos e desvios. Existem também alguns elementos de retro-transporte, a fim de aumentar o tempo de residência de uma certa zona de processamento. . Elementos de mistura: Tais elementos são usados para a fusão do material de polímero, bem como para a mistura distributiva e dispersiva do material de polímero com qualquer outro material, como cargas ou aditivos. O versado na técnica sabe que existem muitos elementos diferentes de mistura disponíveis atualmente. Por exemplo, os elementos de amassamento em blocos e elementos de mistura com dentes podem ser usados para esta finalidade.
[00123] Uma característica típica de um processo de extrusão, é a razão L/D. A razão L/D descreve a razão entre o comprimento do parafuso e o diâmetro do parafuso. A razão L/D, tipicamente está na faixa de 40 a 50 e preferivelmente de 42 a 46. No entanto, em alguns casos, este valor pode ser menor, por exemplo na faixa de 35-40 enquanto que, em outros casos, mesmo valores elevados na faixa de 50 a 60 podem ser necessários.
[00124] De acordo com etapa (c) da presente invenção, a carga é incorporada no material de polímero, em que o referido material de polímero durante a incorporação de referida carga está em estado pelo menos parcialmente em fusão.
[00125] Em certas modalidades do processo inventivo, a carga é incorporada no material de polímero, em que o referido material de polímero durante incorporação da referida carga está no estado completamente em fusão.
[00126] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a referida carga pode ser injetada diretamente na zona de injeção da extrusora.
[00127] O processo inventivo é caracterizado em que ele compreende a incorporação da referida carga no referido material de polímero, em que o material de polímero durante a incorporação da carga está, pelo menos parcialmente, em estado de fusão e em que a referida carga está incorporada como uma pasta fluida.
[00128] Para a finalidade da presente invenção, o termo pasta fluida refere-se a qualquer suspensão compreendendo referida carga e pelo menos um líquido, em que a carga é pelo menos parcialmente insolúvel no referido pelo menos um líquido. As pastas fluidas contêm geralmente grandes quantidades de sólidos e são mais viscosas e geralmente de densidade maior do que o líquido a partir do qual elas são formadas.
[00129] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o pelo menos um líquido da pasta fluida é removido durante o processo. Tais líquidos podem compreender, sem ser limitados a, por exemplo, solventes próticos (por exemplo, água, álcoois e similares), ou solventes apróticos (por exemplo, éteres, cetonas, ésteres, lactonas e similares), ou qualquer mistura apropriada dos mesmos.
[00130] De acordo com uma modalidade preferida do processo inventivo, a pasta fluida é uma pasta fluida aquosa, isto é, o pelo menos um líquido que pode ser removido durante o processo é água, por exemplo, água da torneira ou água deionizada.
[00131] A pasta fluida, de acordo com a presente invenção, pode ainda compreender qualquer aditivo que é conhecido na técnica ou que pode melhorar as características da referida pasta fluida. Por exemplo, um agente dispersante e/ou qualquer outro aditivo apropriado para reduzir a viscosidade da referida pasta fluida podem estar presentes.
[00132] De acordo com uma modalidade, a pasta fluida de carga tem um teor de sólidos na faixa de 10 a 90% em peso, preferivelmente de 15 a 88,5% em peso e mais preferivelmente de 20 a 78% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida de carga.
[00133] De acordo com outra modalidade da presente invenção, a pasta fluida de carga tem um teor de sólidos na faixa de 15 a 85% em peso, preferivelmente de 20 a 80% em peso e mais preferivelmente de 25 a 75% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida de carga.
[00134] Em certas modalidades da presente invenção, a pasta fluida de carga tem uma viscosidade que permite uma incorporação particularmente homogênea da referida carga no material de polímero.
[00135] Para a finalidade da presente invenção, o termo viscosidade refere-se à viscosidade dinâmica, também conhecida como viscosidade de cisalhamento. A viscosidade dinâmica é definida como a força tangencial por área de unidade necessária para mover um plano horizontal em relação à outra a uma velocidade por unidade quando mantida uma distância de unidade além do fluido. De acordo com esta definição, um fluido com uma viscosidade de 1 Pa-s, que é colocado entre duas placas, e em que uma placa é empurrada para os lados com uma tensão de cisalhamento de 1 Pa irá resultar em movimento de uma distância igual à espessura da camada entre as placas em um segundo (The Rheology Handbook, Thomas G. Mezger, Vincentz Verlag 2002, página 21). A viscosidade dinâmica pode ser medida com um sistema de medição de cilindro coaxial, por exemplo, com um reômetro Physica MCR 300 de Paar Physica equipado com uma célula de medição de controle de temperatura TEZ 150 P-C e um sistema de medição de cilindro coaxial CC 27 a uma velocidade de rotação constante de 100 l/min.
[00136] A viscosidade Brookfield é definida como a viscosidade medida por um viscosímetro Brookfield a 20°C ± 2°C, a 100 rpm e é especificada em mPa-s.
[00137] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a carga de pasta fluida injetada na zona de injeção de uma extrusora tem uma viscosidade Brookfield medida a 20°C na faixa de 20-2000 mPa-s, mais preferivelmente de 100 a 1500 mPa-s e mais preferivelmente de 200 a 1000 mPa^s.
[00138] O processo inventivo é caracterizado em que ele compreende a incorporação da referida carga no referido material de polímero, em que o material de polímero durante a incorporação da carga está em estado pelo menos parcialmente em fusão e em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida que pode ser injetada diretamente na zona de injeção de uma extrusora.
[00139] Em uma modalidade particularmente preferida, o processo inventivo compreende a incorporação da referida carga no referido material de polímero, em que o material de polímero durante a incorporação da carga está em estado completamente em fusão e em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida que é injetada diretamente na zona de injeção de uma extrusora.
[00140] De acordo com ainda outra modalidade particularmente preferida da presente invenção, um processo para a produção contínua de uma composição de polímero por uso de uma extrusora é previsto, referida composição de polímero compreendendo a carga fornecida na etapa (a), referida carga fornecida na etapa (a) sendo uma carga mineral contendo carbonato de cálcio, e um material de polímero fornecido na etapa (b), referido material de polímero fornecido na etapa (b) sendo uma poliolefina, caracterizado em que o material de polímero, durante incorporação da carga, está em estado completamente em fusão, em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida, a pasta fluida de carga compreendendo referida carga e água, e em que referida pasta fluida de carga pode ser injetada diretamente na zona de injeção da extrusora.
[00141] Em certas modalidades da presente invenção, a pasta fluida de carga pode ser injetada em uma ou mais (por exemplo, duas ou três) diferentes posições da zona de injeção. A uma ou mais posições diferentes podem ser dispostas ao longo e/ou transversais ao fluxo de produção.
[00142] De acordo com uma modalidade preferida, a uma ou mais ventilações atmosféricas ou de vácuo estão localizados a jusante do(s) ponto(s) de injeção da pasta fluida de carga.
[00143] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a pressão no interior da referida zona de injeção da extrusora é tão elevada de modo a impedir que o pelo menos um líquido da carga de pasta fluida evapore imediatamente após a injeção, a fim de permitir uma mistura suficiente do polímero com a referida pasta fluida de carga. Apropriadamente, a pressão no interior da zona de injeção da extrusora está acima da pressão de vapor de pelo menos um líquido na temperatura de processamento da extrusora, em que as ventilações atmosféricas ou de vácuo correspondentes para evaporação de pelo menos um líquido da pasta fluida de carga pode estar preferivelmente localizado a jusante de um ou mais pontos de injeção da pasta fluida de carga.
[00144] Preferivelmente, a pasta fluida de carga é injetada diretamente na zona de injeção de uma extrusora por uso de bocal, em que a pressão de injeção é tão elevada de modo a evitar evaporação de pelo menos um líquido no referido bocal de injeção. Apropriadamente, a pressão de injeção no bocal está acima da pressão de vapor de pelo menos um líquido na temperatura de processamento da extrusora. Por exemplo, se o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga for água, a pressão dentro da zona de injeção da extrusora e a pressão de injeção no bocal estão acima da pressão de vapor de água na temperatura de processamento da extrusora. Para esta finalidade, qualquer bomba pode ser usada, que fornece uma pressão suficientemente elevada e em toda a pasta fluida de carga. Apropriadamente, é usada uma bomba de membrana, uma bomba de pistão com uma ou mais câmaras, uma bomba de engrenagem, uma bomba de fluxo radial, ou uma bomba peristáltica.
[00145] De acordo com outra modalidade da presente invenção, a pressão dentro da zona de injeção da extrusora e a pressão de injeção no bocal estão na faixa de 0,1 a 5 MPa (1 a 50 bar), mais preferivelmente de 0,5 a 4 MPa (5 a 40 bar) e mais preferivelmente de 1 a 3 MPa (10 a 30 bar). De acordo com ainda outra modalidade da presente invenção, a pressão dentro da zona de injeção é igual ou menor do que 20 MPa (200 bar), preferivelmente igual ou menor do que 15 MPa (150 bar) e mais preferivelmente igual ou menor do que 10 MPa (100 bar). Apropriadamente, a pressão dentro da zona de injeção da extrusora está abaixo da pressão de injeção no bocal.
[00146] De acordo com ainda outra modalidade, o processo inventivo compreende a incorporação de uma carga em um material de polímero, em que o material de polímero durante a incorporação da referida carga está no estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão e em que a temperatura do referido material de polímero que está em estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão.
[00147] Em geral, a incorporação de uma carga em um material de polímero pelo menos parcialmente em fusão é realizada a temperaturas que estão entre 50 e 150°C acima da temperatura de transição vítrea se for usado um polímero amorfo. Em outros casos, as temperaturas vão de 10 a 50°C acima do ponto de fusão se o material de polímero for polímero pelo menos parcialmente cristalino.
[00148] De acordo com um modalidade preferida da presente invenção, o material de polímero fornecido na etapa (b) é um material de polímero pelo menos parcialmente cristalino, como polietileno, polipropileno, polibutileno, ou uma mistura dos mesmos, em que o material de polímero pelo menos parcialmente cristalino durante a incorporação da referida carga está em estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão e em que a temperatura do referido material de polímero que está no estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão está na faixa de 120°C a 280°C e preferivelmente na faixa de 150-250°C.
[00149] De acordo com ainda outra modalidade, o processo inventivo compreende a incorporação de uma carga em um material de polímero, em que o material de polímero durante a incorporação de referida carga está no estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão e em que a temperatura do referido material de polímero que está em estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão está na faixa entre 20 a 250°C, preferivelmente entre 30 a 200°C, mais preferivelmente de 40 a 150°C e o mais preferivelmente de 50 a 130°C.
[00150] Em certas modalidades preferidas da presente invenção, a temperatura do referido material de polímero que está no estado pelo menos parcialmente em fusão ou completamente em fusão está na faixa de 50 a 300°C, preferivelmente de 100 a 250°C e mais preferivelmente 150 a 200°C.
[00151] O pelo menos um líquido da pasta fluida pode ser removido durante a etapa (c) do processo inventivo. Preferivelmente, o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga é deixado vaporizar após a injeção direta da pasta fluida de carga na zona de injeção de uma extrusora e após mistura suficiente.
[00152] Em uma modalidade preferida, o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga é deixado vaporizar através de uma ou mais (por exemplo, duas ou três) ventilações atmosféricas ou de vácuo. No entanto, uma pequena percentagem de, pelo menos, um líquido pode permanecer na composição de polímero obtenível pelo processo inventivo. Além de ou alternativamente a uma ou mais ventilações atmosféricas ou de vácuo, um dispositivo de alimentação pode ser usado para vaporizar o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga após a injeção na zona de injeção de uma extrusora.
[00153] De acordo com etapa (c) do processo inventivo, uma composição de polímero é formada por uso de uma extrusora, em que referida composição de polímero compreende a carga fornecida na etapa (a) e o material de polímero fornecido na etapa (b). Se necessário, qualquer aditivo conhecido do versado na técnica pode estar já presente na carga fornecida na etapa (a) e/ou no material de polímero fornecido na etapa (b).
[00154] No entanto, outros aditivos conhecidos na técnica podem ser adicionados em etapa (c). Tais aditivos podem ser adicionados em qualquer momento durante etapa (c) e em qualquer parte do extrusora. Sem ser limitado por referidos aditivos podem ser selecionados, por exemplo, dentre um ou mais de qualquer um dos aditivos especificados nas descrições detalhadas de etapas (a) e (b).
[00155] O processo inventivo para a produção contínua de uma composição de polímero apresenta várias vantagens:
[00156] De acordo com a presente invenção, um processo para a produção de uma composição de polímero é previsto, o qual pode ser operado de um modo contínuo.
[00157] O processo inventivo é caracterizado em que ele compreende a incorporação de referida carga no referido material de polímero, em que o material de polímero durante incorporação da carga está em estado pelo menos parcialmente em fusão e em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida que pode ser injetada diretamente na zona de injeção de uma extrusora. A pasta fluida de carga compreende referida carga e, pelo menos, um líquido que pode ser removido durante etapa (c) do processo. Preferivelmente, o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga é deixado vaporizar após injeção direta da pasta fluida de carga na zona de injeção de uma extrusora e após mistura suficiente. O processo para a produção contínua de uma composição de polímero de acordo com a presente invenção, portanto, não requer qualquer etapa adicional e onerosa de aquecimento, a fim de remover o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga após ter sido injetado.
[00158] A carga de acordo com o processo inventivo é incorporada como uma pasta fluida que pode ser injetada diretamente na zona de injeção de uma extrusora permitindo uma dosagem mais precisa e uniforme da carga. Para esta finalidade, por exemplo, uma bomba de membrana de pistão duplo pode ser usada para injeção da pasta fluida de carga na referida zona de injeção da extrusora.
A composição de polímero:
[00159] De acordo com a presente invenção, um processo para a produção contínua de uma composição de polímero por uso de uma extrusora é previsto, referida composição de polímero compreendendo a carga de etapa (a) e o material de polímero de etapa (b).
[00160] De acordo com etapa (c) do processo inventivo, o pelo menos um líquido da pasta fluida pode ser removido durante etapa (c) do processo inventivo. No entanto, uma percentagem pequena de, pelo menos, um líquido pode permanecer na composição de polímero obtenível pelo processo inventivo.
[00161] De acordo com uma modalidade, o pelo menos um líquido pode estar presente na composição de polímero em uma quantidade que é igual a ou menor do que 5% em peso, preferivelmente igual a ou menor do que 1% em peso, mais preferivelmente igual a ou menor do que 0,5 %, em peso, e ainda mais preferivelmente igual a ou menor do que 0,2% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
[00162] Se água for usada como o pelo menos um líquido, a composição de polímero obtenível pelo processo inventivo tem um teor total de água que é igual a ou menor do que 2% em peso, preferivelmente igual a ou menor do que 1% em peso e mais preferivelmente igual a ou menor do que 0,5% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
[00163] Como descrito acima, o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga pode ser água que pode ser removida durante etapa (c). No entanto, uma percentagem pequena de água podem permanecer na composição de polímero que é também referido como o teor total de água ou de umidade residual total. O teor total de água ou umidade residual total da composição de polímero de acordo com o processo inventivo é, assim, constituído de resíduos de, pelo menos, um líquido da pasta fluida de carga, por um lado, e água residual já presente no material de polímero fornecido na etapa (b), por outro lado, ambos não tendo sido completamente removidos durante etapa (c).
[00164] Opcionalmente, o teor de umidade da composição de polímero pode ser reduzido por qualquer método conhecido na técnica. Para esta finalidade, por exemplo, pode ser usado um secador de ar quente.
[00165] O teor total de água ou umidade residual total da composição de polímero de acordo com da presente invenção é determinado por uso de um equipamento AquatracPLUS (Brabender Messtechnik GmbH & Co. KG, Duisburg, Alemanha).
[00166] Em certas modalidades da presente invenção, o pelo menos um líquido (por exemplo, água) da pasta fluida de carga é completamente removido durante etapa (c) do processo inventivo.
[00167] A carga na composição de polímero de acordo com a presente invenção pode estar presente em uma faixa ampla. Assim, a composição de polímero obtenível pelo processo inventivo pode ser um composto de polímero ou uma mistura padrão de polímero. De acordo com uma modalidade, a composição de polímero é um composto de polímero. De acordo com outra modalidade da presente invenção, a composição de polímero é uma mistura padrão de polímero.
[00168] Independentemente do fato de que a composição de polímero pode ser usada como um composto ou como uma mistura padrão, o teor de carga da composição de polímero pode estar na faixa de 0,5 a 90% em peso, preferivelmente de 5 a 85% em peso, mais preferivelmente de 10 a 80% em peso e mais preferivelmente de 20 a 75% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
[00169] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o teor de carga da composição de polímero pode, assim, estar na faixa de 0,5 a 45% em peso, preferivelmente de 1 a 42% em peso, mais preferivelmente de 2 a 40% em peso e mais preferivelmente de 5 a 35% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero. As composições de polímero tendo tal teor de carga menor são aqui mencionadas como "compostos de polímero" e são preferivelmente usadas para fabricar diretamente o produto final. Se necessário, o teor de carga pode ser ainda diminuído por mistura com material(s) polimérico(s) adicional(s) antes de processamento no produto final.
[00170] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o teor de carga da composição de polímero pode estar na faixa de 35 a 90% em peso, preferivelmente acima de 42 a 90% em peso, mais preferivelmente de 65 a 90% em peso e mais preferivelmente de 70 a 85% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero. As composições de polímero tendo tal teor de carga elevado são aqui referidas como "mistura padrão de polímero" e preferivelmente são usados em conformidade, isto é, o teor de carga da mistura padrão é ainda diminuído por composição com material(s) polimérico(s) adicional(s), antes do processamento no produto final. No entanto, a mistura padrão de polímero, de acordo com a presente invenção, pode ser também usada para fabricar diretamente o produto final.
[00171] Por meio do processo inventivo, é prevista uma composição de polímero. A referida composição de polímero pode ser obtida como um material tendo um formato definido, como grânulos, esferas, pérolas, contas, continhas, flocos, lascas ou balas, ou um formato não definido, como, por exemplo, migalhas. Alternativamente, a composição de polímero pode ser uma mistura de materiais de ambos os formatos definidos e não definidos.
[00172] Verificou-se, surpreendentemente, que o uso da composição de polímero obtenível pelo processo inventivo proporciona várias vantagens:
[00173] Por exemplo, o processo para a produção contínua de uma composição de polímero de acordo com a presente invenção permite a obtenção de um material mais homogêneo.
[00174] Além disso, o processo inventivo para a produção contínua de uma composição de polímero leva um valor de pressão de filtro diminuído da fusão de polímero resultante durante produção, atestando um grau maior de dispersão, em comparação com métodos convencionais.
[00175] O uso de uma composição de polímero de acordo com a presente invenção na fabricação de produtos de polímeros ainda resulta em propriedades de material ou mecânicas melhoradas de referidos produtos de polímero, como granulados, tubos, perfilados técnicos, painéis de parede, painéis de teto, painéis de revestimento, isolamentos de fios ou cabos, filmes (por exemplo, filmes soprados), folhas, fibras, ou não tecidos. Tais propriedades de material ou mecânicas melhoradas dos referidos produtos de polímeros referem-se a, por exemplo, teor de cinzas, limite elástico, alongamento elástico, tensão em ruptura, força em ruptura, alongamento em ruptura, módulo de tração, resistência à propagação de rasgamento, bem como pesos caindo em queda de dardos.
[00176] De acordo com outra modalidade da presente invenção, é previsto um produto de polímero compreendendo a composição de polímero obtenível pelo processo inventivo.
[00177] De acordo com outra modalidade, a composição de polímero obtenível de acordo com o processo da invenção pode ser usada na fabricação dos produtos de polímero.
[00178] No entanto, a composição de polímero de acordo com a presente invenção não é limitada a ser usada em mistura com outro material de polímero. Em certas modalidades da presente invenção, a composição de polímero (por exemplo, em forma de granulado ou similar) pode, assim, ser usada diretamente na fabricação de produtos de polímeros, isto é, nenhum material de polímero adicional é usado ou misturado.
[00179] De acordo com uma modalidade preferida, a composição de polímero da presente invenção pode ser usada na fabricação de produtos de polímero, em que a composição de polímero é adicionada a, pelo menos, outro material de polímero, por exemplo, antes da extrusão.
[00180] De acordo com ainda outra modalidade, a composição de polímero obtenível pelo processo inventivo pode ser usada na fabricação de produtos de polímeros, em que os referidos produtos de polímero compreendem preferivelmente artigos de poliolefina, como fibras tecidas, fibras não tecidas, perfilados, cabos, filmes ou produtos moldados.
[00181] Os produtos compreendendo a composição de polímero de acordo com a presente invenção podem ser fabricados por qualquer processo conhecido do versado na técnica.
[00182] Na técnica, são conhecidos vários métodos para a fabricação de produtos de polímero. Estes métodos incluem, sem estar limitados a técnicas de processamento em fusão, por exemplo, extrusão de perfis (para tubos, chapas e folhas ocas), extrusão de cabos, extrusão de filmes (para filmes moldados e filmes soprados), moldagens (por exemplo, moldagem por injeção, rotomoldagem, moldagem por sopro e termoconformação), fiação de fibras (por exemplo, fiação em fusão, fiação a úmido, fiação a seco e fibras estruturais), co-amassamento e pultrusão. Os artigos finais podem fornecer estruturas de mono-camada ou multi-camadas.
[00183] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a composição de polímero obtenível pelo processo inventivo pode ser usada com vantagem para a preparação de vários artigos conformados para aplicações em plásticos. Exemplos incluem embalagens flexíveis para aplicações industriais e em bens de consumo, incluindo materiais em rolos, sacos, bolsas, etiquetas, embrulhos, tampas, termoencolhíveis e filmes esticáveis; embalagens rígidas para aplicações industriais e em bens de consumo, incluindo garrafas, copos e recipientes de plástico; materiais para construção e edificações, incluindo tubos e condutos, revestimentos e perfilados, isolamentos, vedações e gaxetas, geotêxteis; materiais para agricultura e horticultura, incluindo materiais para estufas, filmes tipo mulch, túnel, silagem, envoltórios de fardos, caixas e caixotes; aplicações em transporte e automotivas, incluindo peças interiores, como painéis de instrumentos e portas, consoles, pilares e assentos; partes exteriores, como para-choques, para-lamas, portas traseiras, bem como aplicações sob o capô, incluindo dutos de ar, coletores de admissão de ar, radiadores e mangueiras de resfriamento; aplicações elétricas e eletrônicas, incluindo tocadores de CD, sistemas de DVD, computadores pessoais e aparelhos de TV, notebooks, tablets, smartphones, fogões, geladeiras e congeladores, máquinas de lavar, lava-louças, ferramentas e equipamento de escritório; aplicações em medicina e cuidado da saúde incluindo bonés, jalecos, máscaras, roupas para instrumentadores, e coberturas de sapatos descartáveis, cortinas, envoltórios e embalagens, esponjas, curativos e lenços, roupa de cama, roupas de controle de contaminação, roupas de exame, jalecos, roupas de isolamento, equipamentos médicos de diagnóstico e dispositivos médicos; produtos de cuidados pessoais, incluindo absorventes higiênicos (AHP), fraldas de bebês, produtos de higiene feminina e produtos para incontinência de adultos, toalhetes, produtos de cuidados da pele, tiras depilatórias; produtos de uso doméstico e móveis, incluindo compósitos de madeira, folhas decorativas, revestimentos de pavimentos, pisos, utensílios de cozinha, produtos de limpeza, cuidado de animais domésticos, artigos de gramados e jardim; brinquedos, artigos de desporto e de lazer, incluindo casas de brincar, kits de construção, veículos de lazer, dispositivos de prática de esportes e fitness, sapatos, roupas e roupas esportivas, equipamentos de segurança (capacetes, joelheiras), equipamento desportivo, e malas.
[00184] O escopo e interesse da invenção podem ser melhor compreendidos com base nos exemplos seguintes que se destinam a ilustrar modalidades da presente invenção. No entanto, eles não devem ser interpretados como limitando o âmbito das reivindicações de nenhum modo.
Exemplos Medições . Teor de cinzas
[00185] O teste de teor de cinzas foi realizado por queima de 5 a 30 g da composição de polímero correspondente a 570°C durante 120 minutos.
. Valor da pressão do filtro (FPV)
[00186] O teste de pressão do filtro foi realizado em um teste de pressão do filtro de Collin Teach-Line FT-E20T-IS comercialmente disponível. O método de teste foi realizado de acordo com o Padrão Europeu EN 13900-5 com cada uma das composições de polímero correspondentes (16 g de carbonato de cálcio efetivo por 200 g de amostra final, diluente: LLDPE ExxonMobil LL 1001 VX) usando um filtro de 14 μm tipo 30 (GKD Gebr. Kufferath AG, Düren, Alemanha), em que nenhuma bomba de fusão foi usada, a velocidade da extrusora foi mantida a 100 rpm, e em que a temperatura de fusão foi 225 a 230°C (ajuste de temperatura: 190°C/ 210°C/ 230°C/ 230°C/ 230°C).
. Simulação de extrusão
[00187] A simulação de extrusão foi desenvolvida para avaliar a dispersão mineral em uma composição de polímero. O equipamento e as condições de teste são as mesmas que para o teste de valor de pressão de filtro. Cada uma dentre a composição de polímero correspondente (215 g de carbonato de cálcio efetivo por 400 g de amostra final, diluente: LLDPE ExxonMobil LL 1001 VX) foi medida usando um filtro de 25 μm tipo 30 (GKD Gebr Kufferath AG, Düren, Alemanha). Os resultados são expressos em bars e podem ser calculados subtraindo-se a pressão final de fusão (determinada após 5 minutos de purga com material de polímero puro) a partir da pressão inicial da composição de polímero.
. Limite elástico
[00188] Determinação do limite elástico foi realizada de acordo com ISO 527-3. A largura da amostra da película foi 15 mm e o comprimento de teste de 5 cm.
. Alongamento elástico
[00189] Determinação do limite elástico foi realizada de acordo com ISO 527-3. A largura da amostra da película foi 15 mm e o comprimento de teste de 5 cm.
. Tensão em ruptura
[00190] Determinação do limite elástico foi realizada de acordo com ISO 527-3. A largura da amostra da película foi 15 mm e o comprimento de teste de 5 cm.
. Força em ruptura
[00191] Determinação do limite elástico foi realizada de acordo com ISO 527-3. A largura da amostra da película foi de 15 mm e o comprimento de teste de 5 cm.
. Alongamento em ruptura
[00192] Determinação do limite elástico foi realizada de acordo com ISO 527-3. A largura da amostra da película foi de 15 mm e o comprimento de teste de 5 cm.
. Módulo de tração-E
[00193] Determinação do limite elástico foi realizada de acordo com ISO 527-3. A largura da amostra da película foi 15 mm e o comprimento de teste de 5 cm. O E-módulo correspondia à inclinação da curva do teste de tração entre os pontos a 0,02 % e 2 % de alongamento.
. Avaliação visual da película
[00194] Amostras de filme foram colocadas sob um microscópio luminoso. Aglomerados de carbonato de cálcio parecem pretos sob iluminação de baixo e brancos sob iluminação de cima.
. Resistência à propagação do rasgamento
[00195] Determinação foi realizada de acordo com ISO 6383.
. Teste de queda de dardo
[00196] A medição foi realizada de acordo com ASTMD 1709A.
. Teor total de água das composições de polímero
[00197] O teor total de água ou umidade residual total da composição de polímero de acordo com a presente invenção é determinado pelo uso de um equipamento AquatracPLUS (Brabender Messtechnik GmbH & Co. KG, Duisburg, Alemanha). A umidade (água) da composição de polímero é reagida com hidreto de cálcio, o que resulta em um aumento de pressão que é proporcional ao teor de água do material analisado devido à formação de hidrogênio gasoso. A temperatura de teste foi 130°C pelo uso de um copo de medição B. O peso da amostra foi 15 g da composição de polímero correspondente.
Materiais: . Carga: Omyalite® 90-OM
[00198] Carbonato de cálcio triturado, comercialmente disponível de Omya AG, Suíça; tamanho de partícula d50: 1.1 μm; corte de topo d98: 3.5 μm; não revestido.
. Carga: Omyalite® 95T-OM
[00199] Carbonato de cálcio triturado, comercialmente disponível de Omya AG, Suíça; tamanho de partícula D50: 1,1 μm; corte de topo D98: 3,5 μm; revestido.
. Pasta fluida de carga: Omyalite® 90-OM 74%
[00200] Carbonato de cálcio triturado, comercialmente disponível de Omya AG, Suíça; tamanho de partícula D50: 1,1 μm; corte de topo D98: 3,5 μm; não revestido; teor de sólidos: 74% em peso.
. DowlexTM NG 5056G
[00201] Polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), comercialmente disponível de Dow Chemical; índice de fluxo de fusão: 1.1 g-10 min-1 (190 °C, 2,16 kg); densidade: 0.919 g-cm-3 como tomado de TDS (folha de dados técnicos).
Exemplo 1 - Produção de uma composição de polímero (exemplo comparativo):
[00202] LLDPE foi alimentado na zona de alimentação de uma extrusora (Coperion ZSK-18, Coperion GmbH, Alemanha) tendo a seguinte configuração:
Figure img0002
Tambores:
Figure img0003
Configuração de parafuso:
Figure img0004
Zonas de temperatura:
Figure img0005
[00203] A zona de temperatura com indicação das temperaturas correspondentes nas zonas indica o perfil de temperatura do cilindro correspondente.
[00204] O polímero foi então fundido na zona de fusão/plastificação usando elementos de amassamento de rosca tripla. Estes elementos asseguram um processo de fusão suave durante extrusão. Depois de uma seção de transporte curto, o parafuso foi equipado com outros elementos de amassamento de tipo KB 45/5/16 e 45/5/24 KB. A seguir, um alimentador lateral foi fixado à extrusora no tambor 6 e o pó de carbonato de cálcio não revestido (90 Omyalite® 90-OM) foi alimentado na extrusora. A zona de injeção foi equipada com elementos de amassamento para mistura dispersiva e com elementos à esquerda para aumentar o tempo de residência nesta seção assegurando uma boa mistura da carga e do material de polímero. Depois de um elemento de transporte curto, o parafuso foi equipado com elementos de dentes para assegurar uma mistura distributiva da carga na matriz de polímero. Após uma zona de desgaseificação, o polímero foi descarregado em um banho de água antes de granulação.
[00205] Os seguintes exemplos foram obtidos como grânulos:
Figure img0006
Tabela 1. Teor de carga, valores de pressão de filtro (FPV), teor de cinza e teor de umidade de amostras comparativas 1 - 3.
[00206] Para a produção de amostra 3, a velocidade do parafuso foi reduzida a 550 min-1. Exemplo 2 - Produção de uma composição de polímero (exemplo comparativo):
[00207] LLDPE foi alimentado na zona de alimentação de uma extrusora (Coperion ZSK-18, Coperion GmbH, Alemanha) tendo a configuração como descrito para exemplo 1. Pó de carbonato de cálcio revestido (Omyalite® 95T-OM) foi alimentado à extrusora por uso de um alimentador lateral da extrusora e foi deixado ser misturado com a fusão de polímero antes da descarga e granulação.
[00208] Os seguintes exemplos foram obtidos como grânulos:
Figure img0007
Tabela 2. Teor de carga, valores de pressão de filtro (FPV), teor de cinza e teor de umidade de amostras comparativas 4 - 6.
[00209] Para a produção de amostra 6, a velocidade do parafuso foi reduzida a 550 min-1. Exemplo 3 - Produção de uma composição de polímero (inventiva):
[00210] LLDPE foi alimentado para a zona de alimentação de uma extrusora (Coperion ZSK-18, Coperion GmbH, Alemanha) tendo a seguinte configuração:
Figure img0008
Tambores:
Figure img0009
Configuração de parafuso
Figure img0010
Figure img0011
Zonas de temperatura:
Figure img0012
[00211] Um bocal de injeção foi colocado a jusante da zona de alimentação e fusão/plastificação da extrusora. Um elemento de parafuso com um desvio inferior foi colocado diretamente a montante do bocal de injeção, a fim de aumentar a pressão no ponto de injeção e reduzir o fluxo a montante da água em direção à zona de alimentação de polímero. Carbonato de cálcio não revestido foi então alimentado na extrusora por injeção de uma pasta fluida aquosa (Omyalite® 90-OM 74%) usando o referido bocal de injeção. A dosagem e injeção da pasta fluida de carga foram realizadas usando uma escala de dosagem diferencial (FD-DKM 3, Brabender, Alemanha) em combinação com uma bomba de membrana de pistão único (bomba de medição, LEWA, Alemanha) a uma pressão de 2 a 2,5 MPa (20 a 25 bar). O teor de sólidos da pasta fluida foi de 74%, em peso, com base no peso total da pasta fluida. A água da pasta fluida foi deixada vaporizar através de uma ventilação de desgaseificação da zona de alimentação de polímero, através de uma ventilação de desgaseificação de um alimentador lateral e através de uma zona de desgaseificação na extremidade a jusante da extrusora após a injeção da pasta fluida. A pasta fluida de carga foi deixada ser suficientemente misturada com a fusão de polímero antes da descarga e granulação.
[00212] Os seguintes exemplos foram obtidos na forma de grânulos:
Figure img0013
Tabela 3. Teor de carga, valores de pressão de filtro (FPV), teor de cinza e teor de umidade de amostras inventivas 7 - 9.
[00213] Os valores de pressão de filtro (FPV) de acordo com exemplo 3 são reduzidos em relação ao exemplo 1 que usa tipos de carga e teores de carga idênticos.
Exemplo 4 - Fabricação de placas de prensa:
[00214] Placas prensadas foram produzidas das amostras acima a 180°C, sob resfriamento ativo por uso de uma prensa de 10 t (Dr. Collin GmbH, Alemanha). O tempo de prensagem foi de 3 min e a espessura de 2 e 4 mm, respectivamente. Em geral, amostras 7-9 parecem menos estruturadas e mais homogêneas em comparação com amostras 1-6
Exemplo 5 - Fabricação de amostras de filmes soprados:
[00215] Uma película soprada, tendo um teor de carga de 15% em peso, foi produzida usando 74% em peso de LLDPE DowlexTM NG 5056G e 26% em peso de uma composição de polímero de LLDPE de acordo com os exemplos acima. Os filmes foram produzidos em uma linha de extrusão de filme soprado Dr. Collin (matriz circular 60 mm, intervalo de matriz 1,2 mm, diâmetro do parafuso 30 mm, razão L/D = 30, parafuso com o elemento de mistura). Os filmes foram processados com BUR (razão de sopro) de 2,2 e a linha de congelamento elevada foi mantida a 16 cm de altura (distância de matriz).
[00216] A extrusora tinha a seguinte configuração:
Figure img0014
Tabela 4. Configuração de extrusora.
[00217] As seguintes amostras foram preparadas:
Figure img0015
Tabela 5. Teor de carga de amostras de filme soprado B1 - B3.
[00218] Velocidade da extrusora foi mantida constante a 60 rpm e a gramatura média de película foi definida a 35 g/m2 por ajuste apropriado da velocidade de linha. Também, o fluxo de ar de resfriamento foi ajustado de acordo para manter a linha de congelamento na mesma posição. Exemplo 6 -Propriedades de material e mecânicas de amostras de filme soprado:
Figure img0016
Tabela 6. Propriedades de material e mecânicas de amostras do filme soprado B1 - B3; aMD = direção da máquina, CD = direção transversal.
[00219] Em contraste com as cargas em pó (entradas B1 e B2), as composições de polímero inventivas produzidas por uso de uma pasta fluida de carga (entrada B3) mostraram uma dispersão melhor de mineral, confirmada por análise visual de filmes e por menor aumento de pressão durante o teste de simulação de extrusão. Além disso, propriedades mecânicas do filme melhoradas foram verificadas, como, por exemplo, peso de queda de dardo, tração, força e alongamento em ruptura. Estes resultados indicam um grau maior de dispersão mineral apesar da ausência de um revestimento de carga.

Claims (14)

1. Processo para a produção contínua de uma composição de polímero, compreendendo as etapas de: (a) fornecer uma carga mineral contendo carbonato de cálcio não revestida tendo um d50 na faixa de 0,1 a 10 μm determinado por Sedigraph 5100; (b) fornecer um material de polímero; (c) formar uma composição de polímero compreendendo a carga de etapa (a) e o material de polímero de etapa (b) por uso de uma extrusora; caracterizado pelo fato de que o referido processo compreende a incorporação da referida carga no referido material de polímero, em que o referido material de polímero durante a incorporação da carga está, pelo menos parcialmente, em estado de fusão, em que a referida carga é incorporada como uma pasta fluida tendo um teor de sólidos na faixa de 10 a 90% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida, em que a pasta fluida de carga compreende referida carga e pelo menos um líquido e o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga é vaporizado através de uma ou mais ventilações atmosféricas ou de vácuo durante a etapa (c), e em que o teor de carga da composição de polímero está na faixa de 35 a 90% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida de carga tem um teor de sólidos na faixa de 15 a 88,5% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a carga fornecida na etapa (a) é selecionada dentre o grupo consistindo em giz, calcário, mármore, dolomita ou misturas dos mesmos.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a carga fornecida na etapa (a) é um carbonato de cálcio triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado (PCC), um carbonato de cálcio modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a carga fornecida na etapa (a) tem um tamanho de partícula mediano em peso d50 na faixa de 0,1 a 2,5 μm, determinado por Sedigraph 5100, e/ou um corte de topo de partícula D98 na faixa de 0,25 a 50 μm, determinado por Sedigraph 5100.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o material de polímero fornecido na etapa (b) compreende uma resina termoplástica.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a extrusora é uma extrusora de parafuso duplo.
8. Composição de polímero, caracterizada pelo fato de ser obtenível por um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
9. Composição de polímero de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a composição de polímero obtida tem um teor de água que é igual a ou menor do que 2% em peso, com base no peso total da referida composição de polímero.
10. Produto de polímero, caracterizado pelo fato de compreender a composição de polímero como definida na reivindicação 8 ou 9.
11. Uso de uma composição de polímero como definida na reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de ser na fabricação de produtos de polímeros.
12. Uso de uma carga mineral contendo carbonato de cálcio não revestida tendo um d50 na faixa de 0,1 a 10 μm, determinado por Sedigraph 5100, em forma de uma pasta fluida tendo um teor de sólidos na faixa de 10 a 90% em peso, com base no peso total da referida pasta fluida de carga, caracterizado pelo fato de ser para a produção de uma composição de polímero por incorporação, em uma extrusora, da referida pasta fluida em um material de polímero estando, pelo menos parcialmente, em um estado de fusão, em que a pasta fluida de carga compreende referida carga e pelo menos um líquido e o pelo menos um líquido da pasta fluida de carga é vaporizado através de um ou mais ventilações atmosféricas ou de vácuo durante incorporação da referida pasta fluida em um material de polímero, e em que o teor de carga da composição de polímero está na faixa de 35 a 90% em peso, com base no peso total de referida composição de polímero.
13. Uso de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a carga é selecionada a partir do grupo consistindo em giz, calcário, mármore, dolomita ou misturas dos mesmos.
14. Uso de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a carga é um carbonato de cálcio triturado (GCC), um carbonato de cálcio precipitado (PCC), um carbonato de cálcio modificado (MCC) ou uma mistura dos mesmos.
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