BR112017009533B1 - Processo para preparar uma composição de poliolefina - Google Patents
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Abstract
trata-se de um processo para preparar, de modo contínuo, uma composição de poliolefina que compreende uma poliolefina bimodal ou multimodal e um ou mais aditivos em um dispositivo extrusor equipado com pelo menos uma tremonha, em que o processo compreende suprir uma poliolefina bimodal ou multimodal na forma de um pó de poliolefina para a tremonha; medir a taxa de fluxo do pó de poliolefina ou medir a taxa de fluxo dos péletes de poliolefina preparados; suprir um ou mais aditivos para a mesma tremonha; ajustar as taxas de fluxo do um ou mais aditivos supridos para a tremonha em resposta à taxa de fluxo medida do pó de poliolefina ou ajustar a taxa de fluxo do pó de poliolefina em resposta à taxa de fluxo medida dos péletes de poliolefina; fundir e homogeneizar o pó de poliolefina e aditivos dentro do dispositivo extrusor; e peletizar a composição de poliolefina fundida.
Description
[0001] A presente revelação fornece um processo para preparar, de modo contínuo, uma composição de poliolefina que compreende poliolefina bimodal ou multimodal e um ou mais aditivos. A presente revelação fornece especialmente um processo para preparar, de modo contínuo, uma composição de poliolefina que compreende poliolefina e um ou mais aditivos, em que a poliolefina é um polietileno de densidade alta bimodal ou multimodal.
[0002] As poliolefinas são os polímeros comerciais mais ampla mente usados. No entanto, para alcançar e manter as propriedades desejadas, é essencial que os polímeros sejam equipados com substâncias adicionais. Esses chamados aditivos plásticos são compostos auxiliares que influenciam de modo significativo as propriedades dos polímeros e tornam os polímeros comercialmente úteis, embora os aditivos sejam apenas adicionados em quantidades pequenas. Os aditivos são, em geral, combinados com as poliolefinas diretamente após sua polimeri- zação durante a etapa de peletização.
[0003] O documento U.S. 4.448.736 revela um sistema de controle de taxa de fusão de fusão em linha contínua em um processo para preparar um polímero degradado, no qual a viscosidade de um fluxo de arraste de fusão do extrusor é monitorada e a quantidade de degradante, como um peróxido, alimentada para o extrusor é ajustada. O documento no EP 2 030 757 A1 descreve um processo para purgar um aparelho de extrusão removendo-se uma quantidade residual de um polímero de extrusão do aparelho de extrusão deslocando-se a quantidade residual do polímero de extrusão por um polímero de purga. O dispositivo para alimentar pó de polímero para o aparelho de extrusão é equipado com um medidor de fluxo.
[0004] As poliolefinas com uma combinação excepcional de pro priedadessão chamadas de poliolefinas bimodais ou multimodais. Esses polímeros são frequentemente preparados em uma cascata de dois ou mais reatores de polimerização que, em geral, têm condições de polimerização diferentes. As partículas individuais do pó de poliole- fina obtido em tais processos de polimerização podem variar profundamente em sua composição. Consequentemente, esforços particularessão necessários para homogeneizar esses polietilenos na etapa de peletização. Por exemplo, o documento no WO 2004/096523 A1 revela uma configuração de extrusor particular para fundir e homogeneizar poliolefinas multimodais ou bimodais.
[0005] No entanto, para a preparação de poliolefinas bimodais ou multimodais com propriedades excelentes, não é apenas necessário que os componentes poliméricos das poliolefinas sejam extremamente bem homogeneizados, mas também é exigido que os aditivos plásticos sejam muito bem distribuídos de modo uniforme dentro do polímero. Essa uniformidade não deve apenas incluir uma homogeneização muito uniforme em todo o material polimérico, mas também incluir que a razão de aditivos plásticos para material poliolefínico e a razão entre os aditivos diferentes sejam substancialmente idênticas para todos os péletes de poliolefina. Além disso, deve ser possível alcançar essa distribuição homogênea por um método confiável e econômico.
[0006] Consequentemente, há uma necessidade de superar as desvantagens da técnica anterior e fornecer um processo que permite alcançar uma distribuição muito uniforme de aditivos em composições de poliolefina que compreendem um polietileno bimodal ou multimodal, especialmente em composições de poliolefina que compreendem poli- etileno de densidade alta bimodal ou multimodal, e em que o processo pode ser realizado de modo econômico, confiável, e com alta precisão de dosagem.
[0007] A presente revelação fornece um processo para preparar, de modo contínuo, uma composição de poliolefina que compreende poliolefina bimodal ou multimodal e um ou mais aditivos em um dispositivo extrusor equipado com pelo menos uma tremonha, em que péle- tes de poliolefina são preparados a partir da composição de poliolefina no dispositivo extrusor, em que o processo compreende (i) suprir uma poliolefina bimodal ou multimodal na forma de um pó de poliolefina para a tremonha; (ii) medir a vazão do pó de poliolefina suprido para a tremo- nha ou medir uma vazão dos péletes de poliolefina preparados no dispositivo extrusor; (iii) suprir um ou mais aditivos para a mesma tremonha; (iv) ao medir a vazão do pó de poliolefina suprido para a tremonha, ajustar as vazões do um ou mais aditivos supridos para a tremonha em resposta à vazão medida do pó de poliolefina ou, ao medir a vazão dos péletes de poliolefina preparados no dispositivo extru- sor, ajustar a vazão do pó de poliolefina para a tremonha em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina, e manter as vazões do um ou mais aditivos supridos para a tremonha constantes ou também ajustar as vazões do um ou mais aditivos supridos para a tremonha em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina; (v) transferir o pó de poliolefina e os aditivos da tremonha para o interior do dispositivo extrusor; (vi) fundir e homogeneizar o pó de poliolefina e aditivos dentro do dispositivo extrusor para formar uma composição de poliole- fina fundida; e (vii) peletizar a composição de poliolefina fundida.
[0008] Em algumas modalidades, a vazão do pó de poliolefina é medida.
[0009] Em algumas modalidades, a vazão dos péletes de poliolefi- na preparados no dispositivo extrusor é medida.
[00010] Em algumas modalidades, a vazão do pó de poliolefina ou a vazão dos péletes de poliolefina é medida por um medidor de fluxo de sólidos.
[00011] Em algumas modalidades, o pó de poliolefina é suprido de um recipiente de armazenamento, em que o pó de poliolefina é mantido em estado de fluxo livre por uma ferramenta de descarregamento.
[00012] Em algumas modalidades, o pó de poliolefina e o um ou mais aditivos são, primeiro, supridos para um dispositivo de mistura, que mistura o pó de poliolefina e os aditivos, e a mistura de pó de poli- olefina e aditivos é, então, transferida do dispositivo de mistura para a tremonha, e em que as vazões do um ou mais aditivos são medidas enquanto são supridas para o dispositivo de mistura e as vazões do um ou mais aditivos supridos para o dispositivo de mistura são ajustadas em resposta à vazão medida do pó de poliolefina suprido para o dispositivo de mistura ou as vazões do um ou mais aditivos e do pó de poliolefina supridos para o dispositivo de mistura são ajustadas em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina.
[00013] Em algumas modalidades, o dispositivo de mistura é um misturador de pás que compreende dois eixos de contrarrotação orientados de modo horizontal.
[00014] Em algumas modalidades, o pó de poliolefina é transferido do recipiente de armazenamento para a tremonha por gravidade.
[00015] Em algumas modalidades, o pó de poliolefina é obtido a partir de polimerização de um ou mais 1-olefinas em uma cascata de pelo menos dois reatores de polimerização.
[00016] Em algumas modalidades, a poliolefina é um polietileno.
[00017] Em algumas modalidades, o polietileno é um polietileno de densidade alta que tem uma densidade determinada de acordo com ISO 1183 a 23°C de 0,945 a 965 g/cm3.
[00018] Em algumas modalidades, um dos aditivos é negro-de- fumo.
[00019] Em algumas modalidades, o negro-de-fumo é alimentado na forma de um lote principal (masterbatch) de negro-de-fumo.
[00020] Em algumas modalidades, o processo compreende adicionalmente: (viii) suprir péletes de poliolefina para a mesma tremonha; e (ix) ajustar a vazão dos péletes de polímero alimentados para a tremonha em resposta à vazão medida do pó de poliolefina ou em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina.
[00021] Em algumas modalidades, o dispositivo extrusor é um mis-turadorcontínuo com parafuso duplo de entrelaçamento e contrarrota- ção ou o dispositivo extrusor compreende pelo menos um extrusor de parafuso duplo de corrotação.
[00022] Embora múltiplas modalidades sejam reveladas, ainda outras modalidades irão se tornar evidentes para aqueles versados na técnica, a partir da descrição detalhada a seguir. Conforme será evidente, determinadas modalidades, conforme revelado no presente documento, têm capacidade para modificações em vários aspectos óbvios, todas sem que se afaste do espírito e escopo das reivindicações, conforme apresentado no presente documento. Consequentemente, os desenhos e a descrição detalhada devem ser considerados ilustrativos por natureza e não restritivos.
[00023] As Figuras a seguir ilustram modalidades preferenciais da matéria revelada no presente documento. A matéria reivindicada pode ser entendida em referência à descrição seguinte tomada em conjunto com as Figuras anexas, nas quais números de referência semelhantes identificam elementos semelhantes, e nas quais:
[00024] A Figura 1 mostra esquematicamente uma configuração adequada para preparar uma composição de poliolefina de acordo com a presente revelação na qual o pó de poliolefina e os aditivos são supridos diretamente para a tremonha do dispositivo extrusor.
[00025] A Figura 2 mostra esquematicamente uma configuração adequada para preparar uma composição de poliolefina de acordo com a presente revelação na qual o pó de poliolefina e os aditivos são, primeiro, supridos para um dispositivo de mistura antes de serem transferidos para a tremonha do dispositivo extrusor.
[00026] A presente revelação se refere a um processo para preparar uma composição de poliolefina que compreende poliolefina bimodal ou multimodal e um ou mais aditivos. As poliolefinas adequadas são obtidas a partir de polimerização de olefinas e, especialmente, a partir de polimerização de 1-olefinas, isto é, hidrocarbonetos que têm ligações duplas de terminal, sem ser restringidos às mesmas. Os monô- meros preferenciais são compostos olefínicos não polares, incluindo 1-olefinas substituídas com arila. As 1-olefinas particularmente preferenciais são alcenos C2-C12-1-lineares ou ramificados, em particular, alcenos C2-C10-1-lineares como etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1-octeno, 1-deceno ou alcenos C2- C10-1-ramificados como 4-metil-1-penteno, dienos conjugados e não conjugados, como 1,3-butadieno, 1,4-hexadieno ou 1,7-octadieno ou compostos vinilaromáticos como estireno ou estireno substituído. Também é possível polimerizar misturas de diversas 1-olefinas. As ole- finas adequadas também incluem aquelas nas quais a ligação dupla é parte de uma estrutura cíclica que pode ter um ou mais sistemas de anel. Exemplos são ciclopenteno, norborneno, tetraciclodeceno ou me- tilnorborneno ou dienos como 5-etilideno-2-norborneno, norbornadieno ou etilnorbornadieno. Também é possível polimerizar misturas de duas ou mais olefinas.
[00027] O processo da presente revelação é, em particular, um processo para preparar composições de poliolefina que compreendem poliolefinas que foram obtidas por homopolimerização ou copolimeri- zação de etileno ou propileno. Quanto aos comonômeros em polimeri- zação de propileno é dada preferência ao uso de até 40% em peso de etileno e/ou 1-buteno.
[00028] Em uma modalidade preferencial, o processo da presente revelação se refere a preparar uma composição de poliolefina que compreende poliolefinas obtidas por homopolimerização ou copolime- rização de etileno. Preferência particular é dada à preparação de composições de poliolefina que compreendem polietilenos nos quais etile- no é copolimerizado com até 40% em peso de C3-C8-1-alcenos, de preferência, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno ou misturas dos mesmos. É dada preferência particular a um processo no qual o etile- no é copolimerizado com até 20% em peso de 1-buteno, 1-hexeno ou misturas dos mesmos.
[00029] Todos os métodos de polimerização industrialmente conhecidos podem ser usados para preparar as poliolefinas. Isso inclui processos de solução, processos de suspensão, e processos de fase de gás. A polimerização pode ser realizada por lotes ou, de preferência, de modo contínuo em dois ou mais estágios. Os processos desse tipo são, em geral, conhecidos por aqueles versados na técnica. Dentre os processos de polimerização mencionados, polimerização de fase de gás, em particular, em reatores de leito fluidizado de fase de gás ou reatores de fase de gás de circulação de múltiplas zonas, e polimeri- zação de suspensão, em particular, em reatores de circuito ou reatores de tanque agitados, são preferenciais.
[00030] O processo da presente revelação pode ser empregado pa ra preparar composições de poliolefina de todos os tipos de polímeros de poliolefina comuns. O processo da presente revelação é especialmente adequado para preparar composições de poliolefina que compreende poliolefinas bimodais ou multimodais, em que os termos bi- modal e multimodal se referem à modalidade da distribuição de peso molecular. Tais polímeros podem ser obtidos a partir de polimerização de olefinas em uma cascata de dois ou mais reatores de polimerização sob condições de reação diferentes. Desse modo, a "modalidade"indi-ca quantas condições de polimerização diferentes foram utilizadas para preparar a poliolefina, independentemente de se essa modalidade da distribuição de peso molecular pode ser reconhecida como máxima separada em uma curva de cromatografia de permeação de gel (GPC) ou não. Frequentemente usado na técnica, e também usado no presente documento, o termo multimodal pode incluir bimodal. Além da distribuição de peso molecular, o polímero de poliolefina também pode ter uma distribuição de comonômero, em que, de preferência, o teor de comonômero médio de cadeias de polímero com um peso molecular maior é maior que o teor de comonômero médio de cadeias de polímero com um peso molecular menor. No entanto, também é possível empregarcondições de reação idênticas ou muito similares em todos os reatores de polimerização da cascata de reação e, então, preparar polímeros estreitos de poliolefina de peso molecular. Uma complicação na produção de poliolefinas multimodais em uma cascata de reatores de polimerização que opera em condições de reação diferentes é que, no entanto, devido aos tempos de permanência diferentes de partículas de poliolefina individuais no reator diferente, a composição das partículas de poliolefina individuais de um pó de poliolefina pode variar amplamente.
[00031] A polimerização pode ser realizada com o uso de todos os catalisadores de polimerização de olefina habituais. Isso significa que a polimerização pode ser realizada, por exemplo, com o uso de catalisadores Phillips com base em óxido de cromo, com o uso de catalisadores de Ziegler-Natta ou Ziegler à base de titânio, com o uso de catalisadores de sítio único, ou com o uso de misturas de tais catalisadores. A preparação e o uso desses catalisadores para polimerização de olefina são geralmente conhecidos.
[00032] As poliolefinas são, em geral, obtidas como pó, o que significa na forma de partículas pequenas. As partículas que têm, em geral, um tamanho e morfologia mais ou menos regulares, dependendo do tamanho e da morfologia de catalisador, e nas condições de polimeri- zação. Dependendo do catalisador usado, as partículas do pó de polio- lefina, em geral, têm um diâmetro principal de algumas centenas a alguns milhares de micrômetros. No caso de catalisadores de cromo, o diâmetro de partícula principal é, em geral, de cerca de 300 a cerca de 1.600 μm, e no caso de catalisadores do tipo Ziegler, o diâmetro de partícula principal é, em geral, de cerca de 100 a cerca de 3.000 μm. Os pós de poliolefina preferenciais têm um diâmetro de partícula principal de cerca de 150 a 250 μm. A distribuição de tamanho de partícula pode, por exemplo, ser vantajosamente determinada por peneiração. As técnicas adequadas são, por exemplo, análise de peneira vibratória ou análise de peneira sob um jato de ar.
[00033] As poliolefinas preferenciais para preparar as composições de poliolefina da presente revelação são polietilenos que têm um teor de etileno de cerca de 50 a 100% em peso, com mais preferência, de 80 a 100% em peso e, em particular, de 98 a 100% em peso. Consequentemente, o teor de outras olefinas nos polietilenos é, de preferência, de 0 a 50% em peso, com mais preferência, de 0 a 20% em peso e, em particular, de 0 a 2% em peso.
[00034] A densidade de composições de polietileno preferenciais obtida pelo processo da presente revelação é de 0,90 g/cm3 a 0,97 g/cm3. De preferência, a densidade está na faixa de 0,920 a 0.968 g/cm3 e, especialmente, na faixa de 0,945 a 0,965 g/cm3. A densidade deve ser entendida como sendo a densidade determinada de acordo com DIN EN ISO 1183-1:2004, Método A (Imersão) com placas moldadas por compressão de 2 mm de espessura que foram pressionadas a 180 °C, 20 MPa durante 8 minutos com cristalização subsequente em água em ebulição durante 30 minutos.
[00035] A vazão de fusão MFR21.6 a 190 °C sob uma carga de 21,6 kg das composições de polietileno, determinada de acordo com condição G de DIN EN ISO 1133:2005, é de 1 g/10 minutos a 80 g/10 minutos, de preferência, de 2 g/10 minutos a 50 g/10 minutos e, especialmente, de 5 g/10 minutos a 25 g/10 minutos.
[00036] As composições de poliolefina são preparadas combinando-se as poliolefinas com um ou mais aditivos. Tais aditivos são comuns na técnica. No entanto, especialmente para poliolefinas multi- modais é essencial que as mesmas sejam distribuídas de modo muito uniforme dentro da poliolefina. Os tipos adequados de aditivos para preparar composições de poliolefina são, por exemplo, antioxidantes, estabilizadores de luz, sequestrantes de ácido, lubrificantes, ferramentas de processamento, agentes antibloqueio, agentes de deslizamento, agentes antiestáticos, agentes contranevoeiro, pigmentos ou corantes, agentes de nucleação, retardantes de chama ou preenchedores. É comum que diversos aditivos sejam adicionados às composições de poliolefina. Os múltiplos aditivos podem ser tipos diferentes de aditivos. No entanto, também é possível que diversos representantes de um tipo de aditivos são adicionados a uma composição de poliolefina. Aditivos de todos esses tipos são, em geral, comercialmente disponíveis e são descritos, por exemplo, em Hans Zweifel, Plastics Additives Handbook, 5a Edição, Munique, 2001.
[00037] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, um dos aditivos é negro-de-fumo. A composição de poliolefina é, então, em geral, equipada não apenas com negro-de-fumo, mas também adicionalmente com um ou mais outros aditivos. De preferência, o ne- gro-de-fumo é suprido para a tremonha do dispositivo extrusor na forma de um lote principal (masterbatch) de negro-de-fumo.
[00038] O processo da presente revelação é realizado com o uso de um dispositivo extrusor equipado com pelo menos uma tremonha. A tremonha está presente para receber material que é destinado a ser alimentado para o dispositivo extrusor. O material é, então, transferido da tremonha para o interior do dispositivo extrusor. O dispositivo extru- sor da presente revelação é equipado com pelo menos uma tremonha na qual o pó de poliolefina e pelo menos um aditivo são supridos. O dispositivo extrusor, no entanto, também pode ser equipado com uma ou mais tremonhas adicionais para alimentar materiais adicionais para o dispositivo extrusor.
[00039] O dispositivo extrusor serve para fundir o pó de poliolefina, homogeneizar a fusão de poliolefina como tal e distribuir de modo uniforme os aditivos dentro da fusão de poliolefina. Isso ocorre, de preferência, aplicando-se calor e energia mecânica à mistura de pó de po- liolefina e aditivos. Dispositivos extrusores adequados para o processo da presente revelação são extrusores ou misturadores contínuos. Esses extrusores ou misturadores podem ser máquinas de estágio único ou de dois estágios que fundem e tornam homogênea a composição de polietileno. Exemplos de extrusores são extrusores do tipo pino, extrusores planetários ou processadores de disco de corrotação. Outras possibilidades são combinações de misturadores com parafusos de descarga e/ou bombas de engrenagem. Os extrusores preferenciaissão extrusores de parafuso e, em particular, extrusores construídos com máquina de rosca dupla. Preferência particular é dada a extruso- res de rosca dupla e misturadores contínuos com elementos de des- carga e especialmente a misturadores contínuos com parafuso duplo de entrelaçamento e contrarrotação ou o dispositivo extrusor compreende pelo menos um extrusor de parafuso duplo de corrotação. O ma- quinário desse tipo é convencional na indústria de plásticos e é fabricado por, por exemplo, Coperion GmbH, Stuttgart, Alemanha; Kraus- sMaffei Berstorff GmbH, Hannover, Alemanha; The Japan Steel Works LTD., Tóquio, Japão; Farrel Corporation, Ansonia, EUA; ou Kobe Steel, Ltd., Kobe, Japão. Os dispositivos extrusores adequados são adicionalmente, em geral, equipados com unidades para peletizar à fusão, como peletizadores subaquáticos.
[00040] O processo da presente invenção também é distinguido pela poliolefina na forma de um pó de poliolefina como o um ou mais aditivossão supridos para uma tremonha e o material combinado é, então, transferido para o interior do dispositivo extrusor para fundir e adicionalmente misturar. De preferência, o pó de poliolefina é suprido de um recipiente de armazenamento e, em particular, de um recipiente de armazenamento que tem um fundo cônico. Em uma modalidade preferencial, o recipiente de armazenamento para suprir o pó de poliolefina é equipado com uma ferramenta de descarregamento que mantém o pó de poliolefina em estado de fluxo livre. Uma ferramenta de descarregamento preferencial é, por exemplo, a introdução de um gás inerte, de preferência, nitrogênio, no fundo para o recipiente de armazenamento, com mais preferência, em um fundo cônico do recipiente de armazenamento. O pó de poliolefina é, de preferência, transferido do recipiente de armazenamento para a tremonha por gravidade.
[00041] Os aditivos são, de preferência, supridos a partir de vasos de armazenamento dedicados para os aditivos. No entanto, também é possível suprir os aditivos diretamente de recipientes de transporte como bolsas grandes. Os aditivos que são utilizados para preparar as composições de poliolefina da presente revelação podem ser supridos em forma sólida, de preferência, na forma de partículas pequenas, ou os mesmos podem ser líquidos ou os mesmos são alimentados em forma dissolvida. É possível suprir todos os aditivos de modo individual ou é possível suprir uma ou mais misturas de aditivos que compreendem alguns dos aditivos selecionados ou uma mistura de todos os aditivosé suprida com o pó de poliolefina. De preferência, todos os aditivossão supridos na forma de partículas sólidas.
[00042] As composições de poliolefina preparadas compreendem poliolefina e um ou mais aditivos. A composição das composições de poliolefina preparadas é, de preferência, definida por um reservatório que identifica a natureza do pó de poliolefina empregado, a natureza dos aditivos, seu número, sua quantidade e sua razão. A constituição das composições de poliolefina preparadas pode diferir significativamente das composições de poliolefina preparadas para composições de poliolefina preparadas. No entanto, todas as composições de polio- lefina compreendem uma maior parte de poliolefina. De preferência, a porção de poliolefina das composições de poliolefina preparadas é de 80 a 99,98% em peso, com mais preferência, de 95 a 99,95% em peso, e especialmente de 98 a 99,9% em peso. A presente revelação não apenas se refere a preparar tais composições de poliolefina com uma distribuição muito homogênea dos aditivos dentro da composição de poliolefina, mas também produzir essas composições de modo preciso com uma razão muito constante dos componentes de uma maneiraeconômica e confiável.
[00043] A quantidade de pó de poliolefina suprida para a tremonha do dispositivo extrusor é, de preferência, regulada por um dispositivo de alimentação giratório como uma válvula giratória ou um alimentador de parafuso. Variando-se a velocidade do dispositivo de alimentação, a quantidade de pó de poliolefina suprida para o dispositivo extrusor pode ser alterada. A velocidade do dispositivo de alimentação é, de preferência, controlada por um controlador de uma maneira que a quantidade de pó de poliolefina alimentada corresponde a um ponto de ajuste pré-selecionado que corresponde à porção desejada da poliole- fina na composição de poliolefina.
[00044] De acordo com uma modalidade preferencial da presente revelação, é garantido que a razão de aditivos para poliolefina na composição de poliolefina é mantida constante mediante o ajuste das vazões do um ou mais aditivos para o dispositivo extrusor com base na quantidade de pó de poliolefina suprida de fato mesmo para vazões maiores de pó de poliolefina. Usando-se a quantidade alimentada de fato de pó de poliolefina suprida para o extrusor para calcular esses pontos de ajuste para o um ou mais aditivos, variações pequenas na velocidade do dispositivo de alimentação de pó de poliolefina são compensadas de modo instantâneo por modificações correspondentes nas vazões dos aditivos. Isso ocorre em contraste com simplesmente usar pontos de ajuste derivados do reservatório da composição de po- liolefina para regular as vazões do um ou mais aditivos. Consequentemente, a quantidade de pó de poliolefina suprida para a tremonha do dispositivo extrusor é medida de modo contínuo. Isso ocorre determinando-se de modo contínuo a vazão do pó de poliolefina.
[00045] De acordo com outra modalidade preferencial da presente revelação, a vazão dos péletes de poliolefina preparados no dispositivo extrusor é medida em vez de a vazão do pó de poliolefina suprido para a tremonha do dispositivo extrusor e a vazão do pó de poliolefina para o dispositivo extrusor é ajustada com base na quantidade atual de péletes de poliolefina produzidos no dispositivo extrusor. Usando-se uma medição da vazão dos péletes de polímero produzidos para ajustar a vazão do pó de poliolefina, variações na velocidade do dispositivo de alimentação de pó de poliolefina ainda são compensadas; no entanto, dificuldades possíveis ao medir vazões de polímero de partícu- las de polímero que têm uma determinada pegajosidade são substancialmente reduzidas. A vazão dos péletes de poliolefina é, de preferência, medida em péletes de poliolefina secos, isto é, de preferência, a jusante do peletizador subaquático, em geral, empregado e secador centrífugo. Nessa modalidade, as vazões do um ou mais aditivos supridos para a tremonha são ou mantidas constantes em um valor predeterminado e a razão de aditivos para poliolefina na composição de poliolefina é controlada apenas ajustando-se a vazão do pó de poliole- fina suprido para a tremonha ou, de preferência, tanto a vazão do pó de poliolefina quanto as vazões do um ou mais aditivos supridos para a tremonha são ajustadas com base na quantidade atual de péletes de poliolefina produzidos no dispositivo extrusor, de preferência, empregandocaracterísticas de controle diferentes para controlar as vazões do um ou mais aditivos e para controlar a alimentação de pó de polio- lefina [Stimmt das so?].
[00046] De preferência, a vazão do pó de poliolefina suprido para a tremonha ou a vazão dos péletes de poliolefina preparados no dispositivo extrusor são medidas por um medidor de fluxo de sólidos. Os medidores de fluxo de sólidos adequados podem usar placa de impacto, calha de escoamento de medição ou tecnologias de medição de Coriolis. Tais medidores de fluxo de sólidos são comercialmente disponíveis, por exemplo, junto à Schenck Process, Whitewater, WI, EUA ou Coperion K-Tron, Gelnhausen, Alemanha. O medidor de fluxo de sólidosé, de preferência, equipado com um controlador. Esse controlador permite ajustar a velocidade do dispositivo de alimentação, que supre o pó de poliolefina para o extrusor, com base em informações relacio-nadasà quantidade de pó de poliolefina suprida de fato.
[00047] A vazão medida do pó de poliolefina suprido para a tremo- nha ou a vazão medida dos péletes de poliolefina é usada para ajustar as vazões do um ou mais aditivos supridos para a tremonha. Para tal, o controlador do medidor de fluxo de sólido transmite um sinal, que é indicativo da vazão do pó de poliolefina para a tremonha para uma unidade de computação, como um computador. O dispositivo de computação calcula de modo contínuo pontos de ajuste para os fluxos desejados de aditivos para a tremonha, em que os pontos de ajuste refletem as quantidades de pó de poliolefina atualmente supridas para o dispositivo extrusor.
[00048] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, o processo para preparar uma composição de poliolefina compreende adicionalmente suprir adicionalmente péletes de poliolefina para a tre- monha do dispositivo extrusor. Essa opção fornece a possibilidade de ainda adicionar material de polímero já peletizado à composição de poliolefina. Esses materiais de polímero peletizados são, de preferência, adicionados em quantidades menores. Exemplos de material de polímero peletizado, que podem ser vantajosamente adicionados à composição de poliolefina, são composições de poliolefina anteriormente produzidas, que não cumprem com exigências de propriedade especificadas, ou materiais de transição, que foram obtidos em uma polimerização enquanto transitam de uma grade de poliolefina para outra. Os péletes de poliolefina são, de preferência, supridos para a mesma tremonha como o pó de poliolefina e os aditivos. A vazão dos péletes de poliolefina para a tremonha também é, de preferência, ajustada com base na vazão medida do pó de poliolefina suprido para a tremonha ou com base na vazão medida dos péletes de poliolefina. O dispositivo de computação, então, calcula de modo contínuo um ponto de ajuste para os fluxos desejados de péletes de poliolefina para a tremonha.
[00049] A combinação de pó de poliolefina e aditivos é transferida da tremonha para o interior do dispositivo extrusor e, então, derretida e homogeneizada dentro do dispositivo extrusor. A fusão é, doravante, passada para uma unidade de peletização e transformada na mesma em péletes.
[00050] Em uma modalidade preferencial da presente revelação, o pó de poliolefina e os aditivos não são diretamente supridos para a tremonha do dispositivo extrusor, mas são, primeiro, misturados e, então, supridos como mistura para a tremonha do dispositivo extrusor. Para tal, o pó de poliolefina e o um ou mais aditivos são supridos para um dispositivo de mistura. As vazões do um ou mais aditivos supridos para o dispositivo de mistura são, então, ajustados em resposta à vazão do pó de poliolefina suprido para o dispositivo de mistura. De modo alternativo, a vazão do pó de poliolefina suprido para o dispositivo de mistura é ajustada em resposta à vazão medida dos péletes de po- liolefina. Os dispositivos de mistura preferenciais são misturadores de pá que compreendem dois eixos de contrarrotação orientados de modo horizontal. Os eixos são equipados com pás de uma geometria apropriada. Os eixos de rotação movem a composição de pó de polio- lefina e aditivos de modo horizontal ao longo do eixo geométrico dos eixos e, ao mesmo tempo, misturam os mesmos de modo intenso. Tais misturadores de pá são comercialmente disponíveis, por exemplo, junto à Kollemann GmbH, Adenau, Alemanha ou J. Engelsmann AG, Ludwigshafen, Alemanha. A mistura de pó de poliolefina e aditivos sai do dispositivo de mistura na extremidade dos eixos e é, então, transferida, de preferência, por gravidade, para a tremonha do dispositivo ex- trusor.
[00051] A Figura 1 mostra esquematicamente uma configuração adequada para preparar uma composição de poliolefina de acordo com a presente revelação, no entanto, sem restringir a invenção às modalidades descritas na mesma.
[00052] O pó de poliolefina é fornecido por meio de linha (1) para um recipiente de armazenamento de pó de poliolefina (2). Para manter a capacidade de fluxo do pó de poliolefina nos recipientes de armazenamento (2), nitrogênio é introduzido ao recipiente de armazenamento (2) do fundo por meio de linha (3). O pó de poliolefina é suprido por meio de linha (4) para a válvula giratória (5) que é operada por um motor M. O pó de poliolefina é, então, adicionalmente transferido por gravidade por meio de linha (6) para a tremonha (7) de dispositivo extru- sor (8) que também é operado por um motor M. Variando-se a velocidade de motor M de válvula giratória (5), a vazão do pó de poliolefina suprido para a tremonha (7) pode ser ajustada. No caminho da válvula giratória (5) para a tremonha (7), o pó de poliolefina passa por um me-didor de fluxo de sólido (9) que mede a vazão do pó de poliolefina para a tremonha (7), isso significa as medições da quantidade de pó de po- liolefina entregue para a tremonha (7) por unidade de tempo. O medidor de fluxo de sólido (9) é equipado com um controlador (10). O controlador (10), por um lado, envia um sinal (11) para o motor M de válvulagiratória (5) para ajustar a vazão do pó de poliolefina se a vazão medida por medidor de fluxo de sólido (9) diferir do ponto de ajuste desejado da vazão anteriormente implantada no controlador (10). Por outro lado, o controlador (10) também envia um sinal (12), que é indicativo da vazão de pó de poliolefina do recipiente de armazenamento (2) para a tremonha (7), para uma unidade de computação (13).
[00053] A Figura 1 mostra duas unidades substancialmente idênticas que compreendem dispositivos de dosagem (15) para alimentar aditivos em forma de particulado para a tremonha (7). No entanto, também é possível operar o processo da presente revelação com um ou três ou mais dessas unidades de alimentação de aditivo. Em cada unidade, um aditivo ou uma mistura de aditivos é fornecido por meio de uma linha (14) para um dispositivo de dosagem (15) que é operado por um motor M. Os dispositivos de dosagem (15) têm capacidade para pesar a quantidade do aditivo ou mistura de aditivos dosados em linhas (16) através das quais os aditivos são supridos para a tremonha (7). Cada dispositivo de dosagem (15) é equipado com um controlador (17). Os controladores (17) recebem sinais que são indicativos das quantidades de aditivo dosadas por respectivos dispositivos de dosagem (15) nas respectivas linhas (16). Os pontos de ajuste para as quantidades de aditivos a serem dosadas são calculados de modo contínuo pela unidade de computação (13) com base em sinal (12), que é indicativo da vazão de pó de poliolefina do recipiente de armazenamento (2) para a tremonha (7), e com base em um reservatório para a composição de poliolefina que reservatório foi anteriormente implantado na unidade de computação (13).
[00054] O pó de poliolefina e os aditivos são todos supridos por meio de linhas (6) e (16) para a tremonha (7), em que as mesmas são colocadas em contato. A combinação de pó de poliolefina e aditivos é, então, transferida para o interior do dispositivo extrusor (8) e fundida e homogeneizada no mesmo. A fusão é realizada dentro de dispositivo extrusor (8) para a unidade de peletização (18) a partir da qual a composição de poliolefina peletizada é retirada por meio de linha (19).
[00055] A configuração mostrada na Figura 1 inclui adicionalmente uma unidade para suprir péletes de polímero para a tremonha (7). Essa unidade tem um recipiente de armazenamento de pélete (20), na qual os péletes de polímero são fornecidos por meio de linha (21). Os péletes de poliolefina são supridos por meio de linha (22) para a válvulagiratória (23) que é operada por um motor M. Os péletes de poliole- fina são, então, adicionalmente transferidos por meio de linha (24) para a tremonha (7) de dispositivo extrusor (8). A quantidade de péletes de poliolefina suprida para a tremonha (7) é fornecida pela velocidade de motor M de válvula giratória (23), em que a velocidade é definida pela unidade de computação (13) com base em sinal (12), que é indicativo da vazão de pó de poliolefina do recipiente de armazenamento (2) para a tremonha (7), e com base no reservatório para a composição de poliolefina que foi anteriormente implantada na unidade de computação (13).
[00056] A Figura 2 mostra esquematicamente uma configuração preferencial para preparar uma composição de poliolefina de acordo com a presente revelação na qual o pó de poliolefina e os aditivos são, primeiro, misturados em um dispositivo de mistura (25) antes de ser supridos para a tremonha (7) de dispositivo extrusor (8).
[00057] A configuração para preparar uma composição de poliolefi- na mostrada na Figura 2 é idêntica àquela mostrada na Figura 1, exceto que o pó de poliolefina e os aditivos são supridos por meio de linhas (6) e (16) para o dispositivo de mistura (25). O dispositivo de mistura (25) é, de preferência, um misturador de pás que compreende dois eixos de contrarrotação orientados de modo horizontal. A mistura de pó de poliolefina e aditivos é transferida por gravidade do dispositivo de mistura (25) para a tremonha (7) de dispositivo extrusor (8) por meio de linha (26).
[00058] Alimentando-se a poliolefina como pó, isso significa na forma de partículas pequenas, para a tremonha do extrusor e já colocando-se em contato o pó de poliolefina na mesma com os aditivos, uma combinação de poliolefina e aditivos já pode ser transferida para o interior do dispositivo extrusor e com isso, permite-se preparar uma distribuição muito uniforme de aditivos por todos os péletes de polímero produzidos. Mediante a pré-mistura do pó de poliolefina e dos aditivos em um dispositivo de mistura antes de suprir os mesmos para a tre- monha do dispositivo extrusor, uma distribuição homogênea mais uniforme pode ser alcançada mesmo se as partículas individuais do pó de poliolefina empregadas para preparar as composições de poliolefina variarem amplamente em sua composição. Além disso, selecionar a vazão do pó de poliolefina suprido para o dispositivo extrusor como parâmetro para ajustar as vazões de aditivos permite alimentação de todos os componentes da composição de poliolefina de modo muito preciso em uma razão muito constante e, dessa maneira, contribui para propriedades consistentes da composição de poliolefina devido a uma homogeneidade excelente da distribuição de aditivo dentro das composições de poliolefina produzidas.
Claims (13)
1. Processo para preparar continuamente uma composição de poliolefina que compreende poliolefina bimodal ou multimodal e um ou mais aditivos em um dispositivo extrusor (8) equipado com pelo menos uma tremonha (7) que prepara péletes de poliolefina da composição de poliolefina no dispositivo extrusor (8), o processo sendo caracterizado pelo fato de que compreende: (i) fornecer uma poliolefina bimodal ou multimodal sob a forma de um pó de poliolefina a uma vazão à tremonha (7) do dispositivo extrusor (8); (ii) medir uma vazão dos péletes de poliolefina preparados no dispositivo extrusor (8); (iii) fornecer um ou mais aditivos à mesma tremonha (7); (iv) vazõesajustar a vazão do pó de poliolefina para a tre- monha (7) em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina e manter as vazões do um ou mais aditivos fornecidos à tremonha (7) constantes ou também ajustar as vazões do um ou mais aditivos fornecidosà tremonha em resposta à vazão medida dos péletes de polio- lefina; (v) transferir o pó de poliolefina e os aditivos da tremonha (7) para o interior do dispositivo extrusor (8); (vi) fundir e homogeneizar o pó de poliolefina e os aditivos dentro do dispositivo extrusor (8) para formar uma composição de poli- olefina fundida; e (vii) peletizar a composição de poliolefina fundida, gerando assim os péletes de poliolefina.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vazão dos péletes de poliolefina é medida por um medidor de fluxo de sólidos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte- rizado pelo fato de que o pó de poliolefina é fornecido a partir de um recipiente de armazenamento (2), no qual o pó de poliolefina é mantido em estado de fluxo livre por um auxiliar de descarregamento.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pó de poliolefina e o um ou mais aditivos são, primeiro, fornecidos a dispositivo de mistura (25), que mistura o pó de poliolefina e os aditivos, e a mistura de pó de poli- olefina e aditivos é, então, transferida do dispositivo de mistura (25) para a tremonha (7), e em que as vazões do um ou mais aditivos são medidas enquanto são fornecidas ao dispositivo de mistura (25) e as vazões do um ou mais aditivos e do pó de poliolefina fornecido ao dispositivo de mistura (25) são ajustadas em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura (25) é um misturador de pás que compreende dois eixos de contrarrotação orientados horizontalmente.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o pó de poliolefina é transferido do recipiente de armazenamento (2) para a tremonha (7) por gravidade.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o pó de poliolefina é obtido a partir de polimerização de uma ou mais 1-olefinas em uma cascata de pelo menos dois reatores de polimerização.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a poliolefina é um polietileno.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o polietileno é um polietileno de alta densidade que tem uma densidade determinada de acordo com ISO 1183 a 23°C de 0,945 a 965 g/cm3.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um dos aditivos é negro-de- fumo.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o negro-de-fumo é alimentado sob a forma de um lote principal (masterbatch) de negro-de-fumo.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: (viii) fornecer péletes de poliolefina à mesma tremonha (7); e (ix) ajustar a vazão dos péletes de polímero alimentados à tremonha (7) em resposta à vazão medida dos péletes de poliolefina.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo extrusor (8) é um misturador contínuo com parafuso duplo de entrelaçamento e con- trarrotação ou o dispositivo extrusor (8) compreende pelo menos um extrusor de parafuso duplo de corrotação.
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