BR112018011363B1

BR112018011363B1 - Processo para produzir um material precursor e aparelho para produzir um material precursor

Info

Publication number: BR112018011363B1
Application number: BR112018011363-8A
Authority: BR
Inventors: Sandra Hendrix; Wim BALLET; Lucile MALETRAS
Original assignee: Sappi Netherlands Services B.V.
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2022-02-08
Also published as: KR20180092959A; CA3006236A1; HRP20201631T1; US20180361622A1; EP3178623A1; AU2016366390A1; EP3386703B1; ZA201804494B; CA3006236C; HUE051871T2; KR102164939B1; AU2016366390B2; BR112018011363A2; JP6766145B2; ES2828428T3; EA037260B1; CN108430721A; CN108430721B; EP3386703A1; JP2019506309A

Abstract

processo para produzir um material precursor, material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito e aparelho para produzir um material precursor. um processo para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito, o referido material precursor compreendendo um material polimérico e um material em fibra, o referido processo compreendendo as etapas de, nesta ordem: agitar um material polimérico e um material em fibra em um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura através do funcionamento do meio de mistura em uma velocidade suficiente para provocar um aumento da temperatura para, pelo menos, uma temperatura além do ponto de amolecimento vicat, ou a uma temperatura dentro ou além da faixa de temperatura de fusão do material polimérico; b. manter a velocidade do meio de mistura; c. quando a potência de motor específica necessária para manter a velocidade do meio de mistura aumentar a um valor pré-determinado ou atingir um valor pré-determinado reduzir a velocidade a uma quantidade pré-determinada; d. repetir a etapa anterior c. até que a velocidade caia abaixo de um primeiro valor limite, formando assim um material intermediário; e. pulverizar o material intermediário formado em um, preferivelmente, dispositivo de pulverização arrefecido compreendendo um meio de pulverização através da operação do meio de pulverização em uma velocidade para permitir uma diminuição na temperatura, até que a temperatura caia abaixo de um segundo valor limite, formando assim o material precursor.

Description

Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um processo para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito.

Estado da técnica

[0002] Compósitos de fibra de madeira, ou compósitos de fibra de celulose, são uma classe de compostos de polímeros recentemente desenvolvidos que beneficiam, a partir de uma maior utilização, vários setores da indústria.

[0003] A fim de produzir grandes quantidades desses compósitos poliméricos recém-desenvolvidos, é preferível confiar em máquinas já existentes usadas na produção de outros materiais poliméricos, tais como, extrusoras, a fim de evitar despesas de capital para comprar novos equipamentos. Os misturadores (“compounders”) existentes não são adequados para processar tanto material fibroso celulósico, tal como, um chumaço de celulose e um material polimérico, quando introduzidos separadamente em um tambor da extrusora, uma vez que o misturador necessita de um tempo maior para a fabricação de um material compósito tendo uma qualidade desejada de dispersão (ou seja, fibras no polímero), uma vez que as hélices da extrusora são principalmente concebidas para processar polímeros de granulado que se tornam líquido no barril e são, portanto, facilmente misturados com outras partículas finas não filamentosas. No entanto, uma vez que as fibras de celulose têm uma relação de aspecto de mais do que 5, e não derretem, a mistura de componentes deve ser permitida em tempo de residência adicional no barril da extrusora para adequadamente molhar as fibras com a matriz polimérica e dispersar as fibras na matriz polimérica. No entanto, uma vez que a densidade aparente da fibra é baixa, o rendimento do misturador é, em seguida, relativamente baixo. Também localmente, a celulose branca inicialmente pode ser queimada devido à alta temperatura e, em seguida, dá ao composto obtido uma cor castanha e odor pungente indesejável, em particular, quando a celulose não está isenta de lignina.

[0004] É, portanto, desejável proporcionar um processo que permite a produção de um material compósito de polímero e fibra de celulose em uma maneira mais eficiente, que melhora o rendimento do equipamento de extrusão e permite uma melhor dispersão das fibras dentro do material compósito extrudado final.

Sumário da invenção

[0005] A presente invenção proporciona um processo para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito, o referido material precursor compreendendo um material polimérico e um material em fibra, o referido processo compreendendo as etapas de, nesta ordem, a. combinar o material polimérico e o material em fibra para formar uma pré-mistura; b. agitar a pré-mistura em um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura através do funcionamento do meio de mistura a uma velocidade suficiente para provocar um aumento da temperatura da pré-mistura para pelo menos uma temperatura além do ponto de amolecimento VICAT, ou uma temperatura dentro ou além da faixa de temperatura de fusão do material polimérico; c. manter a velocidade do meio de mistura até a potência de motor específica necessária para manter a velocidade do meio de mistura aumentar através de uma primeira quantidade predeterminada ou atingir um primeiro valor predeterminado e, em seguida, reduzir a velocidade por meio de uma quantidade pré-determinada; d. repetir a etapa c. anterior até uma velocidade final predeterminada ser alcançada; e. manter a velocidade final do meio de mistura até que a potência de motor específica necessária para manter a velocidade final do meio de mistura aumente por meio de uma segunda quantidade pré-determinada ou atinja um segundo valor pré-determinado, formando assim um material intermediário; f. pulverizar o material intermediário formado em um, preferivelmente, dispositivo de pulverização arrefecido compreendendo um meio pulverizador através da operação do meio de pulverização em uma velocidade para permitir uma diminuição na temperatura do material intermediário, até que a temperatura caia abaixo de um valor limite final, formando assim o material precursor.

[0006] A presente invenção proporciona ainda um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima, assim como um aparelho tendo uma unidade de controle configurada para a produção de tal material precursor de acordo com o processo acima.

[0007] A presente invenção também proporciona ainda um aparelho para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito compreendendo um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura e um dispositivo de pulverização compreendendo um meio pulverizador, configurado para conduzir o processo de acordo com o acima definido.

[0008] Outras concretizações da invenção estão previstas nas reivindicações dependentes.

Breve descrição dos desenhos

[0009] As concretizações preferidas da invenção são descritas a seguir com referência aos desenhos, os quais são para o propósito de ilustrar as concretizações preferidas da invenção e não para o propósito de limitar a mesma. Nos desenhos,

[0010] A Figura 1 mostra um meio de mistura do misturador vertical, tendo no total cinco lâminas, ou seja, quatro lâminas de mistura (2x de forma reta (1), 2x de forma curva (2)) e uma lâmina raspadora de fundo (3), todas se sobrepõem ao longo da direção vertical.

[0011] A Figura 2 mostra uma amostra do material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito (4). Descrição das concretizações preferidas

[0012] A presente invenção proporciona um processo para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito, o referido material precursor compreendendo um material polimérico e um material em fibra, o referido processo compreendendo as etapas de, nesta ordem, a. combinar o material polimérico e o material em fibra para formar uma pré-mistura; b. agitar a pré-mistura em um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura através do funcionamento do meio de mistura a uma velocidade suficiente para provocar um aumento da temperatura da pré-mistura para pelo menos uma temperatura além do ponto de amolecimento VICAT, ou para pelo menos uma temperatura dentro ou além da faixa de temperatura de fusão do material polimérico; c. manter a velocidade do meio de mistura até a potência de motor específica necessária para manter a velocidade do meio de mistura aumentar por pelo menos uma primeira quantidade predeterminada ou atingir pelo menos um primeiro valor predeterminado e, em seguida, reduzir a velocidade do meio de mistura para uma quantidade pré-determinada; d. repetir a etapa c. anterior até uma velocidade final predeterminada ser alcançada; e. manter a velocidade final do meio de mistura até que a potência de motor específica necessária para manter a velocidade final do meio de mistura aumente por meio de uma segunda quantidade pré-determinada ou atinja um segundo valor pré-determinado, formando assim um material intermediário; f. pulverizar o material intermediário formado em um, preferivelmente, dispositivo de pulverização arrefecido compreendendo um meio pulverizador através da operação do meio de pulverização em uma velocidade para permitir uma diminuição na temperatura do material intermediário, até que a temperatura caia abaixo de um valor limite final, formando assim o material precursor.

[0013] No contexto da presente invenção, a expressão “para manter a velocidade” significa que a velocidade efetiva não se desvia da velocidade definida por mais do que 10%, preferivelmente 5%.

[0014] No contexto da presente invenção, a expressão “isenta de lignina” significa tendo menos do que 1% em peso de lignina.

[0015] No contexto da presente invenção, a expressão “(co)polímeros” significa copolímeros ou homopolímeros.

[0016] No contexto da presente invenção, a expressão “potência de motor específica” significa a potência de motor por unidade em peso de material, tal como, por exemplo, a potência de motor por unidade em peso da pré-mistura na etapa b.

[0017] No contexto da presente invenção, a expressão “material fibroso celulósico” significa um material em fibra compreendendo celulose na forma de fibras de celulose soltas ou feixes de fibras de celulose. Exemplos das formas são celulose a granel ou polpa de felpa seca.

[0018] No contexto da presente invenção, a expressão “ponto de amolecimento de Vicat” significa a temperatura a qual uma agulha de extremidade plana com uma seção transversal circular de 1 mm2 penetra em uma amostra do material polimérico a uma profundidade de 1 mm, de acordo com a norma ASTM D 1525B.

[0019] A presente invenção proporciona, assim, essencialmente, um processo para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito, no qual em uma primeira etapa do processo, uma matéria-prima, tal como, material polimérico e um material em fibra são aquecidos principalmente por causa do atrito entre as partículas de matérias-primas, criado pela agitação das matérias-primas no dispositivo de mistura usando o meio de mistura, até que o material polimérico em parte e/ou localmente amolece ou funde e molha o material fibroso, criando assim aglomerados de materiais de polímero e fibra. Além de permitir que o material polimérico e o material de celulose combinem, o calor gerado também permite liberar a umidade residual que possa estar presente no material em fibras e/ou do polímero. Em uma segunda etapa do processo, o material intermediário que é formado de aglomerados maiores e menores é triturado em um dispositivo geralmente arrefecido adequado, a fim de quebrar os aglomerados maiores e aglutinar aglomerados menores, tais como, para se obter um material precursor tendo uma distribuição de tamanho de partícula limitada. Mesmo que o material fibroso celulósico não é sempre uniformemente disperso por todo o polímero, o material precursor formado da presente invenção pode ser, convenientemente, alimentado através de uma tremonha dentro do barril da extrusora, onde o material polimérico no material precursor é completamente derretido e este derretimento está subsequentemente peletizado para produzir o granulado de material compósito final tendo uma dispersão melhorada do material em fibra na matriz de material polimérico. Em outras palavras, o processo da invenção permite pelo menos, parcialmente, pré-molhar o material de celulose com o polímero antes da extrusão real em pelotas compósitas prontas para ocorrer o processamento de moldagem subsequente.

[0020] O dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura pode ser qualquer dispositivo capaz de agitar o material polimérico e o material em fibra através do seu meio de mistura de modo que o atrito entre o material polimérico, o material em fibra e o meio de mistura faz com que a temperatura de pelo menos parte do material polimérico aumente além do seu ponto de amolecimento VICAT ou, preferivelmente, a uma temperatura dentro ou além da sua faixa de temperatura de fusão. No caso de poliolefinas, tais como, (co)polímeros de polipropileno ou polietileno, e em particular, no caso de (co)polímeros de polipropileno ou polietileno tendo um MFI entre 10 e 100, a temperatura dentro ou além da faixa de temperatura de fusão do material de polímero será uma temperatura entre 120 °C e 180 °C.

[0021] O material polimérico pode estar na forma de granulados ou pós, e pode ser tanto um polímero virgem ou um polímero reciclado. O material polímero pode vir pré-misturado com aditivos, corantes, lubrificantes ou qualquer outro componente adicional útil no processo da presente invenção.

[0022] O material precursor obtido de acordo com o processo da presente invenção é adequado para a fabricação de um granulado de material compósito. Os granulados de material compósito são comumente referidos como granulados de material compósito e constituem a forma preferida de polímero para transporte e processamento posterior em artigos moldados.

[0023] Em uma concretização preferida, o material polimérico do processo da presente invenção compreende, ou consiste em, um ou mais polímeros sintéticos, tais como, polímeros de condensação ou de adição e, vantajosamente, compreende, ou é constituído por uma ou mais poliolefinas, preferivelmente, poliolefinas termoplásticas, tais como, (co)polímeros de polipropilenos ou polietilenos. Na concretização particularmente preferida, o material polimérico do processo da presente invenção compreende, ou consiste em, um ou mais polipropilenos ou polietilenos tendo um MFI entre 10 e 100 quando medido a 230 °C usando uma carga de 2,17 kg de acordo com ASTM D1238. Um exemplo de grau de polipropileno é o copolímero em bloco de polipropileno Sabic PP512M10 tendo um MFI 37 e uma densidade de 905 kg/m3. Os polímeros tendo um índice de fusão de fluxo muito baixo, isto é, abaixo de 10, tornam-se difícil de processar no dispositivo de mistura uma vez que a viscosidade tende a ser tão elevada que as fibras não passarão dentro da matriz de polímero para ser molhada.

[0024] Ainda em outra concretização preferida, a segunda quantidade predeterminada ou valor da etapa e, é maior do que a primeira quantidade predeterminada ou valor da etapa c e, em particular, é a partir de 1,1 a 2 vezes maior, preferivelmente 1,5 a 2 vezes maior, do que o primeiro valor predeterminado da etapa c.

[0025] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção a velocidade suficiente para aumentar a temperatura do material polimérico na pré-mistura corresponde a uma velocidade da ponta da lâmina a partir de 8 m/s a 69 m/s, preferivelmente, a partir de 25-52 m/s, mais preferivelmente, a partir de 30-39 m/s. Geralmente, quanto maior for a velocidade, mais rapidamente o material polimérico e o material em fibra da pré-mistura irão se aquecer e começar a unificar-se como desejado. No entanto, acima de uma certa velocidade, as lâminas do meio de mistura irão localmente se aquecer até uma temperatura que faz com que o polímero ou o material em fibra se decomponha termicamente sobre a superfície da lâmina, o que é indesejável.

[0026] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção, o material em fibra tem, preferivelmente, um teor de água residual menor que 15% e, preferivelmente, é ainda essencialmente isento de lignina. A água residual pode diminuir o processo e danos aos polímeros sensíveis à água, tais como, a maioria dos polímeros de condensação por meio de hidrólise da cadeia principal de polímero, pela qual o material polimérico, bem como o material em fibra, deve ser tanto seco de forma prévia ou simultânea no dispositivo de mistura.

[0027] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção, o dispositivo de mistura é um misturador vertical e o meio de mistura é o tipo de agitador laminado comumente utilizado na fase quente dos dispositivos de mistura de PVC. Um exemplo de misturador vertical é o Turbomixer TMX ou o Techno SRL-Z100. Os meios de mistura podem ser, por exemplo, impulsores ou propulsores tendo uma pluralidade de lâminas, um ou mais impulsores ou propulsores sendo alinhados na direção vertical. Um ou mais propulsores ou impulsores pode ser da mesma forma ou de formas diferentes, tais como, por exemplo, uma combinação de duas formas idênticas e uma forma diferente. Um exemplo do meio de mistura é ilustrado na Figura 1.

[0028] O dispositivo de mistura talvez possa ser equipado com um meio de aquecimento e/ou arrefecimento que permite o material precursor aquecer e/ou arrefecer de forma ativa, tal como, por exemplo, uma camisa de óleo revestindo a superfície da parede interna do dispositivo de mistura.

[0029] Opcionalmente, o dispositivo de mistura pode também ser equipado com um triturador ou um meio defletor para ajudar a alcançar uma agitação eficaz dos materiais da pré-mistura.

[0030] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção, o dispositivo de pulverização é um misturador horizontal, tal como, um misturador ribbon ou misturador de lâmina horizontal de eixo simples ou duplo. O dispositivo de pulverização tem a finalidade de permitir que o material intermediário formado para arrefecer e para aglutinar a partícula menor em partículas maiores de um tamanho pré-determinado, tal como, para formar um material precursor. Quando presente, cortadores servem o objetivo de quebrar as protuberâncias maiores de material precursor em partículas menores de tamanho como predeterminado para ajudar a aglutinação. O dispositivo de pulverização pode ser equipado com um meio de arrefecimento que permite arrefecer ativamente o material intermediário, tal como, por exemplo, uma camisa de água revestindo a superfície da parede interna do dispositivo de pulverização. Um exemplo de dispositivo de pulverização é o Promixon Horizontal Cooler CMX.

[0031] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção, na etapa c., a velocidade é reduzida por, por exemplo, 20, 25, 33 ou 50% (em relação à velocidade inicial suficiente para provocar um aumento da temperatura da etapa b.), que, em seguida, permite que se atinja a velocidade final da etapa d., dentro de um número limitado de repetições da etapa c. A redução iterativa da velocidade de acordo com a etapa c., em conjunto com a etapa d., permite a formação de um material intermediário que pode ser facilmente isolado a partir do dispositivo de mistura, uma vez que, se a velocidade não é, assim, reduzida durante o processo, o material polimérico e o material fibroso irão combinar para formar uma única massa/agregado de composto que se agarra nas lâminas do meio de mistura e que não pode ser facilmente separada das lâminas ou expelidas do dispositivo de mistura, mesmo quando em um estado plástico e, mais ainda, em um estado endurecido. A maneira gradativa, a diminuição iterativa permite, assim, a dosagem e a adaptação da energia que é transmitida para os materiais da pré-mistura para evitar complicações no processo geral. Outra possibilidade de orientar a redução de velocidade é usando o controle de torque do dispositivo mantendo o torque em um determinado nível, por exemplo, 25% da potência máxima do motor (isto levará a uma redução de velocidade contínua ao contrário de gradativa).

[0032] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção, na etapa c., a velocidade é reduzida por um valor predeterminado quando a potência de motor específica necessária para manter a velocidade do meio de mistura aumenta 2 a 40 por cento, preferivelmente, por 10 a 30 por cento, mais preferivelmente, por 15 a 25 por cento.

[0033] Em outra concretização preferida, no processo da presente invenção, o material em fibra é branqueado e/ou isento de lignina de celulose. O material em fibra pode ser usado no processo da presente invenção na forma de uma celulose amaciada branqueada e/ou isenta de lignina, tendo uma densidade aparente de 90 g/L, que pode ser preparado a partir de folhas de polpa seca.

[0034] Um exemplo do processo para preparar celulose amaciada branqueada e/ou isenta de lignina é através do transporte de folhas de polpa seca na câmara de corte de um moinho granulador por meio de rolos de pressionamento perfilados. Uma redução de tamanho com o tamanho final desejado é realizada entre as facas de rotor e do estator no alojamento. A granulometria final é determinada, entre outras, pela velocidade do rotor e do tipo do inserto da peneira. Uma granulometria vantajosa pode ser alcançada pelo peneiramento para fora da felpa através de uma peneira de 200 μm.

[0035] A presente invenção fornece ainda um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima.

[0036] Em uma concretização preferida, o material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima, compreende a partir de 2 a 64 por cento em peso de material em fibra e a partir de 35 a 97 por cento em peso de material polimérico, a porcentagem em peso sendo baseada no peso total do material precursor. Preferivelmente, o granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima, compreende de 40 a 63 por cento em peso de material polimérico e de 35-58 por cento em peso de material em fibra, a porcentagem em peso sendo baseada no peso total do material precursor. Abaixo de uma porcentagem em peso de material em fibra muito baixa, ou seja, abaixo de 2, o material intermediário resultante forma uma única massa que adere às lâminas dos meios pulverizadores, uma vez que não existe superfície de celulose suficiente para limitar a superfície de polímero fundido para ficar e formar grandes aglomerados, enquanto que uma porcentagem em peso de material em fibra muito alta, ou seja, acima de 64, o umedecimento da superfície da fibra com o polímero é insuficiente. Um teor demasiado elevado de material de celulose leva a temperaturas mais elevadas no dispositivo de mistura que também pode levar a um escurecimento parcial do produto intermediário e/ou granulado de material compósito, uma vez que o material de celulose inicia o escurecimento, isto é, decompondo.

[0037] Em uma concretização preferida, o material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima, compreende ainda um agente de ligação, preferivelmente, a partir de 0,5 a 10 por cento em peso de um agente de ligação, e mais preferivelmente, a partir de 2 e 5 por cento em peso de um agente de ligação, a porcentagem em peso é baseada no peso total do material precursor.

[0038] Em uma concretização preferida, o material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima, o agente de ligação é MAPP (anidrido maléico de polipropileno enxertado) ou MAPE (anidrido maléico de polietileno enxertado). O agente de ligação forma ligações covalentes através de esterificação com celuloses e permite uma melhor estabilidade mecânica do compósito final que pode ser obtida através do processamento do material precursor.

[0039] Em uma concretização preferida, o material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima compreende ainda um lubrificante. Em particular, o lubrificante pode ser a partir de 0,5 a 5 por cento em peso, a porcentagem em peso é baseada no peso total do material precursor.

[0040] Em uma concretização preferida, o material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito obtido pelo processo descrito acima está na forma particulada, preferivelmente, em uma forma particulada de fluxo livre.

[0041] Em uma concretização muito preferida, o material precursor compreende um polipropileno de cerca de 35 e 64 por cento em peso, cerca de 35 a 60 por cento em peso de celulose isenta de lignina e ainda, preferivelmente, 1 a 5 por cento em peso de MAPP, e a pré-mistura de material polimérico, agente de ligação, e material em fibra são agitados em um misturador vertical compreendendo um meio de mistura através do funcionamento do meio de mistura em uma velocidade de ponta a parti de 30-39 m/s para conseguir um aumento da temperatura para cerca de 155 °C a 175 °C na pré-mistura, e na qual a velocidade de ponta do meio de mistura é mantida até que a potência de motor específica necessária para manter a velocidade de ponta do meio de mistura aumenta em cerca de 10 a 50% e, em seguida, a velocidade da ponta do meio de mistura é reduzida em cerca de 10 a 35%, e a velocidade de ponta assim definida é mantida até que a potência de motor específica aumenta novamente pela mesma quantidade e a velocidade de ponta é novamente reduzida. Este processo é repetido até que a velocidade da ponta final de 4 m/s a 19 m/s é alcançada e a velocidade da ponta final é mantida até que a potência de motor específica mantenha a velocidade da ponta final novamente aumentando por uma quantidade que é, preferivelmente, maior que 10 a 50%. Neste momento a mistura intermediária formada é despejada em um misturador horizontal arrefecido, onde a mistura intermediária é pulverizada e, preferivelmente, também picada em um misturador horizontal arrefecido compreendendo um meio pulverizador, e, opcionalmente, um meio de corte, através do funcionamento do meio pulverizador em uma velocidade de ponta a partir de 3-8 m/s até que a temperatura caia abaixo da temperatura de, pelo menos, menor que 40 a 50 °C, formando assim o material precursor.

[0042] A presente invenção também proporciona ainda um aparelho para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito compreendendo um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura, a velocidade do referido meio de mistura sendo definida e controlada por uma primeira unidade de controle de velocidade, a citada unidade sendo capaz de ser controlada por um controle central controlado por computador e proporcionando leituras de velocidade e consumo de energia para a referida unidade de controle central controlada por computador, a referida unidade de controle central controlada por computador sendo configurada para executar um programa para a execução do processo de acordo com o acima, dependendo das leituras recebidas a partir da primeira unidade de controle de velocidade. O aparelho para produzir um material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito pode compreender ainda um dispositivo de pulverização compreendendo meios de pulverização.

Exemplos

[0043] 57 kg de polipropileno (PP 512MN10, disponível a partir a partir da SABIC), 3 kg de agente de ligação MAPP (Priex 20098, disponível a partir da Addcomp) e 40 kg de material em fibra (TCF polpa de sulfito de faia branqueada, disponível a partir da SAPPI e, subsequentemente, moída com um moinho granulador de precisão Typo PSC, disponível a partir da Pallmann) foram introduzidos dentro da parte vertical de um misturador MTI 400 H/K 1600.

[0044] O misturador foi ajustado para uma velocidade inicial de 34,2 m/s, o que correspondeu a velocidade angular de 800 rpm, e iniciou. Como a temperatura da mistura aumentou ao longo do tempo, a potência de motor específica necessária para manter 34,2 m/s era primeiro constante até uma temperatura de cerca de 155 °C ter sido registrada, momento no qual a potência de motor específica necessária para manter 34,2 m/s aumentou, e quando uma potência de motor específica de 0,55 kW/kg foi atingida, o misturador foi ajustado para uma velocidade de 25,6 m/s, o que correspondeu a velocidade angular de 600 rpm, e a potência de motor específica necessária para operar o misturador também diminuiu imediatamente. Uma vez que a potência de motor específica necessária para operar o misturador a uma velocidade de 25,6 m/s atingiu 0,55kW/kg, o misturador foi ajustado para uma velocidade de 17,1 m/s, o que correspondeu a velocidade angular de 400 rpm, e a potência de motor específica necessária para operar o misturador também diminuiu imediatamente abaixo de 0,55 kW/kg. Uma vez que a potência de motor específica necessária para operar o misturador a uma velocidade de 17,1 m/s atingiu 0,55 kW/kg, o misturador foi ajustado para uma velocidade de 8,5 m/s, o que correspondeu a velocidade angular de 200 rpm, e o torque necessário para operar o misturador imediatamente também diminuiu. A velocidade foi mantida até que novamente a potência de motor específica necessária para operar o misturador a uma velocidade de 8,5m/s atingiu 0,88 kW/kg, momento no qual o material foi ejetado através de uma saída lateral do misturador vertical, em um misturador horizontal MTI Flex-line/K1600. Uma vez que o material foi completamente descarregado dentro da parte do misturador horizontal, o misturador vertical é desligado e o misturador horizontal, equipado com uma camisa de arrefecimento embutida, é operado em uma velocidade de 8 m/s, o que corresponde a velocidade angular de 90 rpm, e os dois cortadores na velocidade angular de 3000 rpm até que a temperatura do material seja de cerca de 70 °C. Em seguida, os cortadores foram parados e, em seguida, a mistura é descarregada quando a temperatura atinge 50 °C e o misturador é desligado. O material isolado que corresponde à uma variedade de material precursor de acordo com a invenção estava na forma particulada de escoamento livre, tinha um aspecto branco brilhante e é mostrado na Figura 2. Lista de sinais de referência 1- Lâmina de mistura do tipo reta 2- Lâmina de mistura do tipo curvada 3- Lâmina raspadora 4- Material precursor para a fabricação de um granulado de material compósito

Claims

1. Processo para produzir um material precursor, para a fabricação de um granulado de material compósito, o referido material precursor, caracterizado pelo fato de compreender um material polimérico e um material em fibra, o referido processo compreendendo as etapas de, nesta ordem, a. combinar o material polimérico e o material em fibra para formar uma pré-mistura; b. agitar a pré-mistura em um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura através do funcionamento do meio de mistura a uma velocidade suficiente para provocar um aumento da temperatura da pré-mistura para pelo menos uma temperatura além do ponto de amolecimento VICAT, ou para pelo menos uma temperatura dentro ou além da faixa de temperatura de fusão do material polimérico; c. manter a velocidade do meio de mistura até a potência de motor específica necessária para manter a velocidade do meio de mistura aumentada por, pelo menos, uma primeira quantidade predeterminada ou ter atingido pelo menos um primeiro valor predeterminado e, em seguida, reduzir a velocidade do meio de mistura por uma quantidade pré-determinada; d. repetir a etapa c. anterior até uma velocidade final predeterminada ser alcançada; e. manter a velocidade final do meio de mistura até que a potência de motor específica necessária para manter a velocidade final do meio de mistura aumente por um segundo valor pré-determinado ou atinja um segundo valor pré- determinado, formando assim um material intermediário; f. pulverizar o material intermediário formado em um, preferivelmente, dispositivo de pulverização arrefecido compreendendo um meio pulverizador através da operação do meio de pulverização em uma velocidade para permitir uma diminuição na temperatura, até que a temperatura do material intermediário caia abaixo de um valor limite final formando assim o material precursor.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material polimérico compreender, ou consistir em, uma poliolefina, tal como um (co)polímero de polipropileno ou de polietileno, e mais preferivelmente compreender, ou consistir em, um (co)polímero de polipropileno ou de polietileno tendo um MFI entre 10 e 100.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de na etapa b, a velocidade suficiente para provocar um aumento da temperatura da pré-mistura corresponder a uma velocidade de ponta da lâmina, em particular, uma velocidade da ponta da lâmina variando de 8 m/s a 69 m/s, preferivelmente, a partir de 25 a 52 m/s, e mais preferivelmente, a partir de 30 a 39 m/s.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o dispositivo de mistura ser um misturador vertical e/ou o meio de mistura ser um agitador de lâmina compreendendo, preferivelmente, um ou mais propulsores tendo uma pluralidade de lâminas, um ou mais propulsores sendo alinhados na direção vertical.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de o dispositivo de pulverização ser um misturador horizontal de eixo simples ou duplo tal como um misturador de pás ou um misturador ribbon.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de a velocidade na qual os meios de mistura são operados ser reduzida por um valor predeterminado quando a potência de motor específica necessária para manter a velocidade do meio de mistura aumentada de 2 a 40 por cento, preferivelmente, por 10 a 30 por cento, mais preferivelmente, por 15 a 25 por cento.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o material em fibra ser um material fibroso celulósico e, preferivelmente, fibra de celulose isenta de lignina e/ou branqueada, preferivelmente tendo uma relação de aspecto maior que 10.

8. Aparelho para produzir um material precursor, para a fabricação de um granulado de material compósito, caracterizado pelo fato de compreender um dispositivo de mistura compreendendo um meio de mistura e um dispositivo de pulverização compreendendo um meio pulverizador, equipado com uma unidade de controle central controlada por computador, a referida unidade de controle central controlada por computador sendo configurada para executar um programa para a execução do processo para produzir um material precursor, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7.