BR112019002913B1 - Processo para a solidificação de um látex de borracha natural e partículas de borracha natural - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo de solidificação do látex de borracha natural por meio de polímeros poliquaternários. O processo da presente invenção tem a vantagem de não requerer a adição de ácidos e/ou sais, com uma evidente economia em termos de custo para os reagentes. Além disso, de tal modo que nem a etapa de neutralização da borracha nem o tratamento da água de processamento antes de seu descarte é necessário. O processo da presente invenção é adequado para ambas, a modalidade contínua e em lotes, com vantagens evidentes na medida que diz respeito a sua aplicação industrial.

Description

[001] A presente invenção refere-se ao setor industrial de extração e fabricação de borracha natural de origem vegetal.

[002] Em particular, a presente invenção refere-se a um processo de solidificação de látex de borracha natural.

[003] Ainda mais particularmente, a presente invenção refere-se a um processo de solidificação do látex de borracha natural, através do uso de polímeros poliquaternários.

[004] O referido processo é caracterizado pelo fato de que nenhum ajuste de pH do látex de borracha natural a ser solidificado é requerido.

[005] A borracha natural, principalmente constituída por elastômero cis-1,4 poliisopreno, é amplamente usada para uma variedade de diversos usos comerciais. As propriedades da borracha natural tornam o último particularmente indicado para a aplicação na indústria de pneus e para a produção de mercadorias e artigos manufaturados no setor da infância e artigos esportivos e produtos descartáveis para uso biomédico.

[006] As fontes principais de borracha natural são representadas pelo látex de várias espécies vegetais.

[007] As espécies mais importantes pertencem ao gênero Hevea tal como, por exemplo, Hevea brasiliensis, que é cultivada nas regiões tropicais e subtropicais do Sudeste da Ásia e no continente Sul-Americano. A borracha natural de Hevea brasiliensis pode ser simplesmente obtida pela coleta do látex que está presente nos dutos lactíferos ao longo da casca, realização das incisões do córtex para os referidos canais. Geralmente, cerca de 80% de látex, ao qual a amônia é adicionada como antibacteriano, é coletado dentro de 3-4 horas a partir da fenda.

[008] O látex extraído destas plantas é caracterizado pela presença de contaminantes de proteína que estão presentes também nos produtos manufaturados de borracha natural obtidos a partir de tal fonte, e que representam uma causa de possíveis reações alérgicas do tipo I (ou mediada por IgE), que também podem ser muito sérias para os usuários dos produtos manufaturados acima mencionados.

[009] Além disso, demonstrou-se que a presença de proteínas pode afetar adversamente as propriedades dinâmicas da borracha natural.

[010] Por esta razão, uma ou mais etapas, que têm o objetivo de reduzir o teor de proteína presente no látex, podem ser envolvidas em alguns métodos de extração e/ou processamento da borracha natural.

[011] Alternativamente, mais recentemente, métodos e tecnologias de extração de borracha natural a partir de plantas não-Hevea foram desenvolvidas, tal como, por exemplo, plantas de guaiúle ou do tipo guaiúle: de fato, a borracha que pode ser extraída é substancialmente isenta de proteínas e, particularmente, é isenta de substâncias alérgicas e portanto, pode ser usada também para a produção de mercadorias fabricadas para uso biomédico destinado ao paciente sensível ao contato com borracha Hevea.

[012] Guaiúle (Partenium argentatum) é um arbusto perene vindo a partir das regiões Sudoestes dos Estados Unidos (particularmente do Texas) e do Norte do México.

[013] A borracha natural de guaiúle, diferente daquela da Hevea, se acumula dentro das células da planta e pode ser obtida por trituração do material vegetal e coleta dos componentes celulares através de métodos físicos e/ou químicos.

[014] A fim de processar a borracha natural de Hevea ou guaiúle, pode ser necessário solidificar o látex extraído a partir destas plantas, através de um processo de coagulação do látex mencionado acima em partículas de borracha.

[015] Diversos métodos e processos destinados a obter a coagulação do látex de borracha natural são apresentados na técnica conhecida.

[016] Tradicionalmente, os métodos de coagulação da borracha natural envolvem a adição de desestabilizadores, tais como, por exemplo, ácidos inorgânicos ou orgânicos (por exemplo, ácido fórmico, ácido cítrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico), sais metálicos bi- ou trivalentes (por exemplo, cloretos e nitratos de cálcio e alumínio), sais orgânicos (por exemplo, acetato de cicloexilamina) ao látex, como tal ou diluído com água.

[017] Métodos mais recentes de coagulação que não usam os reagentes acima mencionados foram encontrados.

[018] Por exemplo, o pedido de patente CN 102477109 (A) proporciona a solidificação da borracha pela aplicação de uma pressão negativa que varia de 0 a - 0,095 MPa por cerca de 15 minutos a uma suspensão de látex, ao qual uma pequena quantidade de ácido acético foi adicionada.

[019] O pedido de patente Europeu EP 2 671 913 A1 apresenta um método que proporciona a obtenção espontânea do coágulo de borracha natural, pelo envelhecimento simples do látex por pelo menos três dias na presença de um conservante.

[020] Como já mencionado, a fim de melhorar as propriedades dinâmicas da borracha natural e evitar os efeitos alergênicos da borracha de Hevea em indivíduos sensíveis, poderia ser vantajoso produzir tal matéria-prima com baixo teor de proteínas.

[021] Por exemplo, o pedido GB 2098222A apresenta um processo que compreende a fermentação anaeróbica do látex Hevea estabilizado com tensoativos não-iônicos, o tratamento com pelo menos uma enzima proteolítica e então, após a diluição possível com água, a coagulação do látex por adição ácida.

[022] Tal tratamento microbiano e enzimático conduz à obtenção de uma borracha natural com um teor particularmente reduzido de compostos nitrogenosos (entre os quais proteínas) e cinzas.

[023] Também CN102002119 (A) descreve um método de coagulação que utiliza enzimas proteolíticas, por exemplo, papaína, em uma concentração variando de 0,05 a 1% em peso.

[024] Entretanto, tais tratamentos envolvem tempos de fabricação mais longos e acima de todo o uso de reagentes refinados, tais como enzimas, causa o aumento dos custos de produção.

[025] Alternativamente, pode ser vantajoso preparar a borracha natural a partir de fontes que originalmente não contêm os contaminantes de proteína mencionados acima, tal como, por exemplo, látex extraído de plantas guaiúle e do tipo guaiúle.

[026] A borracha natural obtida a partir da planta guaiúle, bem como de outras plantas que pertencem ao gênero de Asteraceae, Euphorbiaceae, Campanulaceae, Labiatae e Moraceae, tais como, por exemplo, Euphorbia lathyris, Parthenium incanum, Chrysothamnus nausesus, Pedilanthus macrocarpus, Cryptostegia grandiflora, Asclepias syriaca, Asclepias speciosa, Asclepias subulata, Solidago altissima, Solidago gramnifolia, Solidago rigida, Sonchus arvensis, Silphium spp., Cacalia atriplicifolia, Taraxacum kok-saghyz, Pycnanthemum incanum, Teucreum canadense, Campanula americana (para fins de brevidade indicados com o termo "do tipo guaiúle"), é uma alternativa importante para a borracha natural de Hevea brasiliensis, também em vista da maior resistência destas espécies aos agentes patogênicos que atacam a Hevea e os custos de importação mais baixos desta matéria prima de origem vegetal.

[027] A este respeito, a patente Norte-Americana 9,273,153 apresenta um método de tratamento de um látex que compreende o contato de látex guaiúle com pelo menos um coagulante em uma zona de tratamento, conjunto e disposto para promover a coagulação do látex guaiúle, lavagem do coágulo com água e extrusão subsequente. O método de US 9,273,153 compreende ainda uma etapa de remoção da resina presente na borracha coagulada de guaiúle com solventes orgânicos.

[028] De acordo com uma modalidade, o processo descrito em US 9.273.153 é realizado derramando-se o látex através dos bocais em um canal em que os fluidos de coagulação à base de água são deixados fluir ("processo de calha"), de modo que o coágulo é transportado pelo fluido que passa para as seguintes etapas de tratamento à medida que ele é formado, evitando assim a formação de macrocoagulações caracterizadas por uma trabalhabilidade dura.

[029] Em US 9,273,153, ácido fórmico, ácido cítrico, ácido acético, ácido sulfúrico ou misturas dos referidos ácidos são indicados entre os coagulantes. Além disso, um sal de um metal tal como, por exemplo, cálcio, bário, magnésio, estrôncio, usado sozinho ou em mistura com um ácido, pode ser usado como coagulante.

[030] Entretanto, as soluções conhecidas já têm espaço para aperfeiçoamento.

[031] De fato, os processos de coagulação com ácidos diluídos, tais como, por exemplo, ácido fórmico ou ácido acético geralmente tendem a coagular o látex de forma incompleta.

[032] Por outro lado, o uso de ácidos concentrados pode determinar eventos degradativos da borracha natural. Além disso, o uso de ácidos corrosivos também torna necessário o tratamento de águas residuais.

[033] Outra desvantagem dos métodos de coagulação que usam sais e/ou ácidos, é devido ao fato de que a coagulação da borracha natural é particularmente pegajosa, assim tornando a suspensão que os contém particularmente instáveis e de trabalhabilidade dura: de fato, a coagulação de borracha apresenta uma tendência de formar macrocoagulação, que pode até mesmo bloquear os dispositivos mecânicos de agitação e extrusão.

[034] Portanto, constitui um objetivo da presente invenção fornecer um processo para a solidificação de um látex de borracha natural que é substancialmente isento de inconvenientes da técnica conhecida aqui destacada.

[035] De fato, o Requerente encontrou um processo inovador para obter borracha na forma sólida usando um polímero poliquaternário como desestabilizador da emulsão representada pelo látex de borracha.

[036] Através do processo da presente invenção é possível obter partículas sólidas de borracha sólida de alta qualidade, homogênea como para o tamanho e que não apresentam a tendência de agregação entre si formando macrocoagulação pegajosa.

[037] O processo da presente invenção tem a vantagem de não requerer a adição de ácidos e/ou sais, com uma evidente economia em termos de custos para os reagentes. Além disso, de tal modo nem a etapa de neutralização da borracha solidificada nem o tratamento da água de processamento antes de seu descarte é requerido.

[038] Particularmente, o referido processo é caracterizado pelo fato de que o ajuste do pH do látex de borracha natural, antes de ser colocado em contato com o polímero poliquaternário mencionado acima, não é necessário.

[039] Em vez disso, em vários processos descritos na técnica anterior, o ajuste do pH é considerado ser essencial para causar a coagulação do látex de borracha natural: por exemplo, na GB 2 098 222 A o pH do látex de borracha é levado a um valor de cerca de 5 por adição de um ácido orgânico ou inorgânico, tal como, por exemplo, ácido fórmico ou ácido sulfúrico.

[040] É importante observar que o ajuste do pH pode ser considerado essencial também para causar a coagulação do látex de borracha sintética, tal como ocorre no processo descrito em US 4,001,486 A, em que o referido pH é levado a valores variando de 1,5 a 7,0 por adição de ácidos.

[041] Finalmente, o processo da presente invenção é adequado para ambas, a modalidade contínua e em lotes, com vantagens evidentes à medida que diz respeito a sua aplicação industrial.

[042] Características e vantagens adicionais da presente invenção se tornarão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada.

[043] Para os objetivos da presente descrição e das reivindicações a seguir, as definições das faixas numéricas sempre compreendem os pontos finais, a menos que especificado de outra forma.

[044] Na descrição das modalidades da presente invenção, o uso dos termos "compreendendo" e "contendo" significa que as opções descritas, por exemplo, com relação às etapas de um método ou um processo ou os componentes de um produto ou um dispositivo, não são necessariamente exaustivos. Entretanto, é importante observar que um objeto da presente invenção é também as modalidades em que o termo "compreendendo" refere-se às opções descritas, por exemplo, tais opções relativas às etapas de um método ou um processo ou componentes de um produto ou um dispositivo, deve ser interpretada como "consistindo essencialmente de" ou "consistindo de", mesmo se não explicitamente declarado.

[045] Para os objetivos da presente invenção, e das reivindicações a seguir, as percentagens são sempre percentagens em peso, a menos que especificado de outra forma.

[046] Para os objetivos da presente invenção, o termo plantas "tipo guaiúle" significa espécies vegetais que são não atribuíveis à árvore da borracha de Hevea brasiliensis e comparável ao arbusto da espécie Parthenium argentatum (planta de guaiúle). De fato, tal agrupamento de conveniência compreende a espécie vegetal pertencente aos gêneros de Asteraceae, Euphorbiaceae, Campanulaceae, Labiatae e Moraceae, tais como, por exemplo, Euphorbia lathyris, Parthenium incanum, Chrysothammus nauseosus, Pedilanthus macrocarpus, Cryptostegia grandiflora, Asclepias syriaca, Asclepias speciosa, Asclepias subulata, Solidago altissima, Solidago gramnifolia, Solidago rigida, Sonchus arvenosis, Silphium spp., Cacalia atriplicifolia, Taraxacum kok-saghyz, Pycnanthemum incanum, Teucreum canadense, Campanula americana (por questão de brevidade indicada com o termo "de tipo guaiúle") caracterizado pelo fato de conter o látex de borracha dentro das células parenquimais, ao invés de em sistemas de canais lactíferos, típicos de Hevea.

[047] Em alguns casos, o látex de borracha natural é estabilizado pela adição de um composto alcalino após a coleta, por exemplo, amônia, conforme descrito, por exemplo, em EP 2 671 913 A1, e seu pH, portanto, tem um valor superior ou igual a 7,0 e, de preferência, na variação de cerca de 7,0 a 13,0.

[048] Para os objetivos da presente invenção, o termo "coagulação" significa o processo de solidificação do látex de borracha natural por coalescência, agregação e/ou floculação das partículas de borracha natural originalmente dispersas na emulsão que constitui o látex, a fim de formar o chamado "coágulo", caracterizado por uma estrutura sólida mais ou menos compacta, que pode precipitar ou permanecer em suspensão na fração líquida definida "soro de látex". Para os objetivos da presente descrição, os termos "coagulação" e "solidificação" podem ser usados indiferentemente, já que eles têm o mesmo significado.

[049] Para os objetivos da presente invenção, "phr" ("parte por cem de borracha" ou "parte por cem de resina") significa a percentagem em peso de um componente de uma mistura compreendendo um ou mais elastômeros com relação ao peso total do referido um ou mais elastômeros.

[050] Os objetivos da presente invenção, o termo "tamanho de partícula" significa o tamanho de pelo menos 95% com relação ao número total de partículas de borracha natural sólida; tal tamanho é representado pelo diâmetro de partícula quando a referida partícula é substancialmente esférica ou, no caso de partículas tendo uma forma estendida, ela é representada pelo maior tamanho das referidas partículas. A distribuição de tamanho de partícula da partícula pode ser determinada, por exemplo, por técnicas granulométricas, peneiragem, sedimentação etc, de acordo com métodos conhecidos por um versado na técnica.

[051] Em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um processo para a solidificação de um látex de borracha natural que compreende as etapas de: a) contato do látex de borracha natural com um polímero poliquaternário, obtenção de uma suspensão de partículas sólidas de borracha natural em fase líquida compreendendo um soro de látex; b) separar as partículas sólidas de borracha natural a partir da fase líquida da suspensão obtida na etapa anterior.

[052] O processo como descrito acima é perfeitamente escalável.

[053] Em um aspecto preferido, o referido processo é realizado em lotes ("lotes").

[054] De preferência, quando o processo é realizado em lotes, a etapa a) pode compreender uma primeira etapa em que substancialmente todo o látex de borracha natural a ser processado é alimentado a uma área de mistura e uma segunda etapa em que o polímero poliquaternário é alimentado à referida área de mistura.

[055] No caso acima descrito, o referido polímero poliquaternário pode ser alimentado à referida área de mistura sob agitação em um tempo que varia de 0,5 a 60 minutos e, de preferência, pode ser alimentado em um tempo que varia de 1 a 5 minutos.

[056] Opcionalmente, após ter contatado o látex de borracha natural com o polímero poliquaternário, a suspensão de partículas sólidas de borracha natural então obtida pode ser mantida sob agitação por um tempo variando de 0,5 a 120 minutos antes de passar para a etapa b).

[057] A adição "gradual" do polímero poliquaternário ao látex de borracha natural, e a possível manutenção opcional sob agitação da suspensão obtida, permite dispersar otimamente o referido polímero poliquaternário no látex e, particularmente, promover a formação de partículas de borracha natural que são homogêneas em termos de tamanho.

[058] De acordo com outro aspecto preferido, o referido processo é realizado em contínuo.

[059] De preferência, quando o processo é realizado em contínuo, a etapa a) pode ser realizada por co-alimentação tanto do látex de borracha natural como do polímero poliquaternário a uma área de mistura.

[060] Tanto no caso em que o processo é executado em contínuo, e no caso em que o processo é realizado em lotes, pelo contato do látex de borracha natural com o polímero poliquaternário, a coagulação do látex é causada e, consequentemente, a borracha natural se solidifica na forma de partículas que são homogêneas em termos de tamanho, as referidas partículas não apresentando a tendência de agregação entre si formando macrocoagulação pegajosa. Além disso, partículas de borracha natural sólida, cujos tamanhos podem variar em relação à quantidade relativa de polímero poliquaternário com relação à quantidade de látex (a saber, com relação ao valor phr relacionado ao polímero poliquaternário mencionado acima) e a velocidade de agitação da suspensão obtida são produzidas na mesma etapa a) do presente processo.

[061] É importante observar que, como previamente lembrado, o processo da presente invenção não requer o ajuste do pH do látex de borracha natural (por exemplo, pela adição de ácidos) antes de que este é colocado em contato com o polímero poliquaternário, a fim de obter a solidificação quantitativa da borracha presente no látex mencionado acima.

[062] Particularmente, o látex de borracha natural pode, de preferência, ter um valor de pH maior do que 7,0, mais preferivelmente um valor de pH maior do que 7,1 e ainda mais preferivelmente um valor de pH maior do que 7,2.

[063] Em um aspecto particularmente preferido da invenção, o látex de borracha natural pode ter um pH que varia de 7,2 a 13.

[064] De preferência, o pH do látex de borracha natural não é significativamente modificado, e é mantido na variação definida acima, mesmo depois de o látex mencionado acima ter sido contatado com o polímero poliquaternário.

[065] Em um aspecto preferido da invenção, o látex de borracha natural pode ser obtido a partir de plantas de Hevea brasiliensis.

[066] De acordo com um outro aspecto preferido da invenção, o látex de borracha natural pode ser obtido a partir de plantas do tipo guaiúle e mais preferivelmente, o referido látex é obtido a partir de plantas guaiúle (Parthenium argentatum).

[067] De preferência, o látex de borracha natural pode conter pelo menos um estabilizante, por exemplo, um emulsificante, e/ou pelo menos um conservante, tal como, por exemplo, um agente antimicrobiano ou antioxidante.

[068] Os objetivos da presente invenção, o termo "polímero poliquaternário significa um polímero orgânico caracterizado por funções de amônio quaternário, representado pela seguinte fórmula teórica:

[069] em que R e R', iguais ou diferentes um do outro, são uma alquila C1C4, X é um halogênio e, de preferência, X é cloro e n é um número inteiro variando de 1 a 10.000.

[070] O referido polímero poliquaternário pode ser obtido, por exemplo, através da reação de uma dialquilamina, de preferência solúvel em água, tal como, por exemplo, dimetilamina, dietilamina, dipropilamina, dibutilamina, com uma epialoidrina, preferencialmente epicloroidrina, ou um composto epóxi bifuncional, como descrito em US 3,738,945. Quando o polímero poliquaternário é obtido por reação de uma dialquilamina com epicloroidrina, pode ser também geralmente referido como "copolímero de alquilamina-epicloroidrina".

[071] Numerosas formulações do polímero poliquaternário mencionado acima são comercialmente disponíveis: estas formulações compreendem soluções aquosas de pelo menos um polímero poliquaternário como definido acima, com uma concentração diferente, caracterizada por parâmetros físico-químicos, tais como, por exemplo, dispersibilidade e viscosidade, que são variáveis em conexão com várias aplicações.

[072] As referidas formulações são usadas em vários campos de tecnologia: por exemplo, são usadas nos processos de tratamento de água e na indústria de papel.

[073] Em um aspecto particularmente preferido, o polímero poliquaternário usado é o copolímero de dimetilamina-epicloroidrina (número CAS 25988-97-0).

[074] Um aspecto particularmente preferido da invenção, o látex de borracha natural é obtido a partir de plantas guaiúle e o polímero poliquaternário usado é o copolímero de dimetilamina-epicloroidrina.

[075] De preferência, o referido polímero poliquaternário é usado na etapa a) do processo na forma de uma solução aquosa. De preferência, a referida solução aquosa pode ter concentrações do referido polímero poliquaternário que varia de 0,05% a 10% em peso com relação ao peso total da solução aquosa, e mais preferivelmente de 0,1% a 5% em peso com relação ao peso total da solução aquosa.

[076] Em um aspecto preferido, a referida solução aquosa do referido polímero poliquaternário é usada na etapa a) em um volume por unidade de peso de látex variando de 0,5 mL/g de látex a 5 mL/g de látex e, de preferência, variando de 1 mL/g de látex a 4 mL/g de látex.

[077] A quantidade total do referido polímero poliquaternário usado na etapa a) pode estar na variação de 0,25 phr a 5 phr e, com mais preferência, de 0,5 phr a 3 phr.

[078] De preferência, a etapa a) do processo é realizada sob agitação constante, a fim de promover o contato entre o polímero poliquaternário e o látex de borracha natural. A agitação pode ser mantida por agitadores mecânicos ou magnéticos, estáticos, orbitais ou rotativos. A agitação pode ser realizada por borbulhamento de gás, por exemplo, ar, ou por recirculação.

[079] De preferência, a etapa a) do processo é realizada a uma temperatura que varia de 0,5° C a 50° C e mais preferivelmente, é realizada a uma temperatura que varia de 10° C a 30° C.

[080] Na suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex obtido no final da etapa a) do processo de acordo com a invenção, a percentagem em relação de peso entre as partículas sólidas de borracha natural e o soro de látex pode ser compreendida na variação de 5-30% em peso com relação ao peso da suspensão total e, de preferência, está compreendido na variação de 10 a 25% em peso.

[081] A solidificação de látex realizada através do processo da presente invenção é altamente eficiente e, de preferência, é maior do que 98%.

[082] A eficiência de solidificação de látex é determinada da seguinte maneira: uma quantidade conhecida de látex (expressa em peso) é trazida à secura em um forno a 160° C para alcançar um peso constante. A percentagem de sólido no látex (% SL, p/p) é calculada a partir do peso do resíduo obtido. De preferência, a percentagem de sólido no látex pode variar de 30 a 70% em peso e, mais preferivelmente, varia de 40% a 60%.

[083] Massa total de borracha a ser solidificada (X g) é calculada a partir da quantidade total de látex a ser processada (expressa em peso) e a partir da percentagem de sólido %SL. No final do processo de solidificação, a suspensão é submetida à separação das partículas coaguladas de borracha natural a partir do soro de látex, com uma peneira tendo uma rede de 325 malhas. Uma quantidade conhecida (em peso) do soro de látex mencionado acima (compreendendo látex não coagulado e possivelmente as partículas de borracha finas que não são retidas pela peneira), obtido após a separação de partículas de borracha, é trazido à secura em um forno a 160° C para alcançar um peso constante. A porcentagem de sólido no soro de látex (% SS, p/p) é calculada a partir do peso do resíduo obtido. Massa total de borracha não coagulada, ou coagulada em partículas finas (Y g), é calculada a partir da quantidade total de soro de látex obtida no final do processo (possivelmente compreendendo as partículas de borracha finas que não são retidas pela peneira) e a partir da percentagem sólida %SS. A eficiência de solidificação é calculada através da expressão:% de eficiência = (1-Y/X) . 100

[084] Na etapa b) do processo de acordo com a invenção, as partículas sólidas de borracha natural em suspensão obtidas na etapa a) são separadas da fase líquida da referida suspensão.

[085] A fase líquida acima mencionada pode compreender água, soro de látex, borracha natural não coagulada e possivelmente estabilizantes e/ou conservantes.

[086] A fim de separar as partículas sólidas de borracha natural acima mencionadas em suspensão, qualquer método para separar um sólido de um líquido, que é conhecido por um versado na técnica, pode ser usado.

[087] De preferência, a etapa de separação b) é realizada em uma zona de separação na qual a suspensão obtida na etapa a) é processada para separar partículas sólidas de borracha natural da fase líquida.

[088] A referida etapa de separação b) pode ser realizada de preferência por filtração da suspensão acima mencionada. Neste caso, é possível usar, por exemplo, peneiras metálicas, filtros de membrana, filtros de pressão, filtros a vácuo, prensas rotativas, prensas de parafuso etc.

[089] Em um outro aspecto preferido, a referida separação na etapa b) pode ser realizada por centrifugação, contínua ou em lotes, da suspensão mencionada acima.

[090] Como as partículas sólidas de borracha natural tendem a se aglomerar na porção mais elevada da fase líquida onde elas são imersas, de acordo com um aspecto preferido particular, a separação das partículas sólidas de borracha natural da fase líquida da suspensão na etapa b) pode ser realizada por decantação ou sifonação.

[091] A fim de separar as partículas sólidas de borracha natural da fase líquida, é possível tirar vantagem das propriedades de flotação das mesmas partículas. Neste caso, como a suspensão de partículas sólidas de borracha natural é obtida em fase líquida compreendendo um soro de látex na etapa a), ela pode se acumular, ou ser transferida, em um recipiente, por exemplo, um tanque infinito, de modo que, quando o volume da suspensão obtida excede o volume do referido tanque, as partículas sólidas de borracha que fluem através de uma estrutura de transbordamento, podem sair do recipiente e serem direcionadas para uma zona de separação colocada a jusante da mesma estrutura de transbordamento propriamente dita.

[092] De preferência, a zona de separação mencionada acima pode compreender uma peneira, pela qual as referidas partículas são retidas e coletadas. A fase líquida, que não é retida pela peneira, pode ser direcionada para o descarte.

[093] De preferência, a referida peneira tem uma rede com malhas com tamanhos variando de 44 microns a 45 mm. Em um outro aspecto preferido, a referida peneira tem uma rede com malhas de tamanhos variando de 0,5 mm a 10 mm.

[094] Em um aspecto preferido da invenção, o processo de solidificação do látex de borracha natural pode compreender uma etapa opcional de lavagem das partículas sólidas de borracha natural com água. A referida etapa opcional de lavagem pode ser colocada entre a etapa a) e a etapa b) do referido processo, ou a jusante da referida etapa b).

[095] Quando a etapa de lavagem é colocada entre a etapa a) e a etapa b) do processo, pode ser realizada por diluição com água da suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex.

[096] Quando a etapa de lavagem é colocada a jusante da etapa b), pode-se realizar o contato das partículas acima mencionadas de borracha natural sólida com água após terem sido separadas da fase líquida da suspensão.

[097] Um aspecto preferido da invenção, o processo de solidificação do látex de borracha natural pode compreender tanto uma etapa de lavagem colocada entre a etapa a) e etapa b) do processo, e uma etapa de lavagem colocada a jusante da etapa b).

[098] O objetivo da etapa de lavagem opcional é o de remover ou sair por meio de componentes possíveis presentes na fase líquida, por exemplo, o soro de látex, a borracha natural não coagulada e, possivelmente, estabilizantes e/ou conservantes, a partir da borracha natural solidificada, aperfeiçoando assim as propriedades qualitativas.

[099] Em um aspecto preferido, a etapa de lavagem opcional é realizada a uma temperatura variando de 0,5° C a 50° C e de preferência, é realizada a uma temperatura que varia de 10° C a 30° C.

[0100] Na etapa de lavagem opcional, qualquer volume de água pode ser usado, em relação ao volume da suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex ou o volume das mesmas partículas.

[0101] De acordo com uma modalidade, quando a etapa de lavagem opcional é colocada entre a etapa a) e a etapa b) do processo de acordo com a invenção, a referida lavagem pode ser realizada em um tanque contendo a suspensão de partículas sólidas de borracha em soro de látex, em que, em contínuo ou em lotes, um volume de água é alimentado e um volume de água, de preferência igual ao volume alimentado, de partículas sólidas de borracha e/ou fase líquida da suspensão, compreendendo água, soro de látex, a borracha natural não coagulada e, possivelmente, estabilizantes e/ou conservantes, é removida.

[0102] De acordo com uma segunda modalidade, quando a etapa de lavagem opcional é colocada entre a etapa a) e a etapa b) do processo, a referida lavagem pode ser realizada em um tanque contendo água, em que, em contínuo ou em lotes, a suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex obtida na etapa a) é alimentada, e um volume, de preferência um volume igual ao volume alimentado, de partículas sólidas de borracha natural e/ou fase líquida da suspensão compreendendo água, soro de látex, a borracha natural não coagulada e, possivelmente, estabilizantes e/ou conservantes, é removida.

[0103] Em ambas as modalidades da invenção, no caso em que a etapa de lavagem opcional é colocada entre a etapa a) e a etapa b) do processo, a relação entre o volume da suspensão de partículas sólidas de borracha natural e o volume de água no tanque é, de preferência, é mantido em uma variação de 0,01 a 0,20 e, com mais preferência, de 0,02 a 0,15.

[0104] De acordo com uma modalidade alternativa, quando a etapa de lavagem opcional é colocada a jusante da etapa b) do processo, a referida lavagem pode ser realizada em um tanque em que as partículas sólidas de borracha são coletadas, após a separação da fase líquida da suspensão, em que, em contínuo ou em lotes, um volume de água é alimentado e um volume, de preferência igual ao volume alimentado, de partículas sólidas de borracha natural e/ou fase líquida da suspensão, compreendendo água, soro de látex a borracha natural não coagulada e os possíveis estabilizadores e/ou conservantes, são removidos.

[0105] Em uma modalidade adicional da invenção, quando a etapa de lavagem opcional é colocada a jusante da etapa b) do processo, a referida lavagem pode ser realizada em um tanque contendo água, em contínuo ou em lotes, um volume de partículas sólidas de borracha natural é alimentado e um volume, de preferência, um volume igual ao volume alimentado, de partículas de borracha natural sólida e/ou fase líquida da suspensão, compreendendo água, soro de látex, borracha natural não coagulada e possivelmente estabilizantes e/ou conservantes, é removida.

[0106] Nas modalidades da invenção, no caso em que a etapa de lavagem opcional mencionada acima é colocada a jusante da etapa b) do processo, a relação entre o volume das partículas sólidas de borracha natural e o volume de água no tanque é mantido, de preferência, em uma variação de 0,01 a 2 e, com mais preferivelmente, de 0,1 a 1.

[0107] Como mencionado acima, através do processo da presente invenção, é possível obter borracha natural sólida na forma de partículas que são homogêneas em termos de tamanhos e que não apresentam a tendência de agregação para formar a macrocoagulação pegajosa tipicamente obtida através do processo da técnica conhecida. Por esta razão, o processo da presente invenção pode ser realizado sem o uso de aparelhos ou aparelhos específicos que são exclusivamente dedicados ao próprio processo.

[0108] De fato, as partículas acima mencionadas são simplesmente fluido- dinamicamente móveis em suspensão aquosa, não impedem o funcionamento correto dos agitadores e em geral tem propriedades melhores para o seguinte processamento (por exemplo, peneiragem, secagem, extrusão).

[0109] Portanto, é um segundo objetivo da presente invenção as partículas de borracha natural sólida que podem ser obtidas pelo processo da invenção.

[0110] Em um aspecto preferido, as referidas partículas sólidas de borracha natural são de borracha guaiúle ou de plantas do tipo guaiúle.

[0111] As partículas sólidas de borracha natural obtidas pelo processo da presente invenção foram analisadas através dos métodos conhecidos por aqueles versados na técnica. Por exemplo, uma possível referência para tais métodos é o padrão ASTM D2227-96 (reaprovado em 2015).

[0112] As partículas de borracha natural acima mencionadas podem ter tamanhos variando de 45 μm a 50 mm. Mais preferivelmente, as partículas acima mencionadas podem ter tamanhos variando de 100 μm a 20 mm. Em um aspecto particularmente preferido, as partículas sólidas de borracha natural acima mencionadas têm tamanhos variando de 0,5 mm a 10 mm.

[0113] O tamanho de partícula pode ser determinado por granulometria, por peneiração, sedimentação etc, de acordo com os métodos conhecidos por aqueles versados na técnica.

[0114] As partículas acima mencionadas são caracterizadas por uma umidade residual que varia de 50% a 90% em peso, preferivelmente de 60% a 85% em peso e ainda mais preferivelmente de 65% a 80% em peso.

[0115] A umidade residual foi determinada por medição da variação de peso de uma amostra de partículas sólidas de borracha em um forno gravimétrico conjunto até a temperatura de 160° C à pressão ambiente, até obter um peso constante.

[0116] A distribuição do peso molecular (PM) do constituinte polimérico da borracha natural sólida das partículas que podem ser obtidas através do processo de acordo com a invenção, determinada pela análise de cromatografia de permeação de gel (GPC), adequadamente realizada de acordo com o método de padrões ISO 11344:2004, IDT ("Borracha, bruta, sintética - Determinação da distribuição de massa molecular de polímeros de solução por cromatografia de permeação em gel"), utilizando poliestireno como padrão e aplicando-se o método da calibração universal. A massa molecular média ponderal da referida borracha natural nas partículas sólidas de borracha está na variação de 5.105 g/mol e, de preferência, varia de 7.105 g/mol a 5.106 g/mol.

[0117] O índice de viscosidade Mooney (ML1+4) foi determinado em uma amostra de partículas sólidas de borracha natural obtidas pelo processo da invenção, de acordo com o método padrão ASTM D1646-07, e estava variando de 50 a 80, e preferivelmente variando de 55 a 75.

[0118] Com base nos testes realizados, a borracha natural nas partículas sólidas de borracha obtida pelo processo da presente invenção alcança, ou pode exceder, as necessidades mínimas providas pelos padrões internacionais, por exemplo, pelo padrão ASTM D2227-96 (reaprovado em 2015).

[0119] A fim de colocar em prática e melhor ilustrar a presente invenção, alguns exemplos não limitantes são apresentados abaixo.

Exemplo 1 (teste de Solidificação de um látex de borracha natural de guaiúle com um polímero poliquaternário)

[0120] Em um recipiente de 500 mL contendo 50 g de látex de borracha natural de guaiúle com 52% de sólido e tendo um valor de pH de cerca de 12, 190 mL de uma solução consistindo em 0,25 g de copolímero de dimetilamina- epicloroidrina (disponível comercialmente sob o nome comercial Prodefloc® ou Floquat® FL 2250) em 190 mL de água foram adicionados.

[0121] A mistura obtida foi mantida na temperatura de 25° C por cerca de 1 minuto, por mistura com um agitador magnético ajustado a 200 rpm.

[0122] Nestas condições, a coagulação de látex e a formação de uma suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex foram observadas.

[0123] Partículas foram separadas sem qualquer dificuldade a partir da suspensão obtida por filtração com um filtro de malha de 325 malhas (44 μm) de rede.

[0124] A caracterização das partículas sólidas de borracha natural proveu resultados em linha com os padrões internacionais (por exemplo, ASTM D2227-96- reaprovado em2015), confirmando a eficácia do processo a fim de obter a borracha natural tendo excelentes propriedades mecânicas e trabalhabilidade.

Exemplo 2 (teste de Solidificação de um látex de borracha natural de guaiúle com um polímero poliquaternário)

[0125] Em um recipiente de 500 mL contendo 90 g de látex de borracha natural de guaiúle com 41% de sólido e tendo um valor de pH de cerca de 12, 200 mL de uma solução consistindo em 0,5 g de copolímero de dimetilamina- epicloroidrina (disponível comercialmente sob o nome comercial Prodefloc® ou Floquat® FL 2250) em 200 mL de água foram adicionados.

[0126] A mistura obtida foi mantida na temperatura de 25° C por cerca de 1 minuto, por mistura com um agitador magnético ajustado a 200 rpm.

[0127] Nestas condições, a coagulação de látex e a formação de uma suspensão de partículas sólidas de borracha natural foram observadas. A suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex foi então derramada em um recipiente de 10 L, contendo 8 L de água.

[0128] A suspensão aquosa assim obtida foi mantida sob agitação por cerca de 2 minutos, então, as partículas foram separadas da suspensão por filtração com um filtro de malha 325 (44 μm) de rede.

[0129] A caracterização das partículas sólidas de borracha natural proveu resultado em linha com os padrões internacionais (por exemplo, ASTM D2227-96- reaprovado em 2015), confirmando a eficácia do processo a fim de obter a borracha natural dotada de excelentes propriedades mecânicas e trabalhabilidade.

Exemplo 3 (teste de Solidificação de um látex de borracha natural de Hevea brasiliensis com um polímero poliquaternário)

[0130] Em um recipiente de 500 mL contendo 45 g de látex de borracha natural de Hevea brasiliensis com 60% de sólido e tendo um valor de pH de cerca de 9,5, 100 mL de uma solução consistindo em 0,17 g de copolímero de dimetilamina- epicloroidrina (disponível comercialmente sob o nome comercial Prodefloc® ou Floquat® FL 2250) em 100 mL de água foram adicionados.

[0131] A mistura obtida foi mantida na temperatura de 25° C por cerca de 1 minuto, por mistura com um agitador magnético ajustado a 200 rpm.

[0132] Nestas condições, a coagulação de látex e a formação de uma suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex foram observadas. A suspensão de partículas sólidas de borracha natural em soro de látex foi então derramada em um recipiente de 10 L contendo 4 L de água.

[0133] A suspensão aquosa assim obtida foi mantida sob agitação por cerca de 2 minutos, então, as partículas foram separadas da suspensão por filtração com um filtro de malha 325 (44 μm) de rede.

[0134] A caracterização das partículas sólidas de borracha natural obtidas proveu resultados em linha com os Padrões Internacionais (por exemplo, ASTM D2227-96 - reaprovado em 2015), confirmando a eficácia do processo a fim de obter a borracha natural tendo excelentes propriedades mecânicas e trabalhabilidade.

Exemplo 4 (teste de Solidificação em contínuo de um látex de borracha natural de guaiúle com um polímero poliquaternário)

[0135] Um látex de borracha natural de guaiúle com 46% de sólido e tendo um valor de pH de cerca de 12 e uma solução a 25% p/v de copolímero de dimetilamina-epicloroidrina (comercialmente disponível sob o nome comercial Prodefloc® ou Floquat® FL 2250) em água foram alimentadas, através de duas bombas peristálticas em taxas de 170 mL/min e 180 mL/min, respectivamente, em um parafuso de 20 cm de comprimento e tendo um diâmetro de 4 cm, dispostos ao longo de uma posição inclinada com uma inclinação de 30° e mantidos em rotação a uma taxa de 10 rotações por minuto. A suspensão de borracha natural sólida obtida foi transferida em contínuo a partir do parafuso em um recipiente contendo 5 L de água à temperatura de 25° C e mantida sob baixa agitação por agitador mecânico. A borracha natural solidificada na forma de partículas que são bem separadas e a formação de macrocoagulação pegajosa não é observada. Por flotação, as partículas sólidas de borracha natural acima mencionadas, acumuladas na porção mais elevada do vaso que estava cheio de água e passa através de uma estrutura de transbordamento, sendo então retido por uma peneira com uma rede de 325 malhas disposta em correspondência da própria estrutura de transbordamento. A determinação da quantidade de borracha residual no soro de coagulação, coletada na saída do parafuso, com valores providos próximos a zero, confirmando assim que o processo de coagulação é substancialmente um processo quantitativo. A caracterização da borracha natural das partículas sólidas obtidas proveram resultados que estão em linha com os Padrões Internacionais (por exemplo ASTM D2227-96 - reaprovado em 2015) e confirmaram a eficácia do processo realizado em contínuo, a fim de obter borracha natural com excelentes propriedades mecânicas e e trabalhabilidade.

Exemplo Comparativo 5 (teste de Solidificação de um látex de borracha natural de guaiúle com ácido sulfúrico 20% em peso)

[0136] 3 mL de ácido sulfúrico 20% em peso são adicionados a um recipiente de 500 mL contendo 50 g de látex de borracha natural de guaiúle com 40% de sólido e tendo um valor de pH de cerca de 12.

[0137] A mistura obtida foi mantida na temperatura de 25° C por cerca de 1 minuto, por mistura com um agitador magnético ajustado a 200 rpm.

[0138] Nestas condições, a coagulação de látex é observada. Entretanto, os agregados sólidos de borracha natural em um macrocoágulo pegajoso, que incorpora uma cota do soro de látex e é dificilmente separável do último.

[0139] Tal macrocoágulo, em vista da aderência particular, foi capaz de bloquear o sistema de agitação, com a consequência de tornar particularmente difícil o processamento subsequente.

Exemplo Comparativo 6 (teste de Solidificação de um látex de borracha natural de guaiúle com CaCl2)

[0140] 30 g de CaCl2 . 2H2O são adicionados a um recipiente de 500 mL contendo 50 g de látex de borracha natural de guaiúle com 40% de sólido e tendo um valor de pH de cerca de 12.

[0141] A mistura obtida foi mantida na temperatura de 25° C por cerca de 1 minuto, por mistura com um agitador magnético ajustado a 200 rpm.

[0142] Observa-se que a coagulação de látex, no entanto, também, neste caso, vai para a formação de um macrocoágulo pegajoso. Também neste caso, o macrocoágulo, em vista da aderência particular, mostrou que foi capaz de bloquear o sistema de agitação, com a consequência de tornar particularmente difícil o processamento subsequente.

Exemplo Comparativo 7 (teste de Solidificação de um látex de borracha sintética de estireno-butadieno com um polímero poliquaternário, sem ajuste de pH).

[0143] 200 mL de uma solução constituída por 0,5 g de copolímero de dimetilamina-epicloroidrina (comercialmente disponível sob o nome comercial Prodefloc® ou Floquat® FL 2250) em 200 mL de água, são adicionados em um recipiente de 500 mL contendo 100 g de borracha sintética de estireno-butadieno com 30% de sólido e tendo um pH de cerca de 10 (preparado conforme descrito, por exemplo, em US 2.680.111).

[0144] A mistura obtida foi mantida na temperatura de 25° C por cerca de 1 minuto, por mistura com um agitador magnético ajustado a 200 rpm.

[0145] Nestas condições, a coagulação de látex não é observada.

[0146] Como descrito em US 4,001,486, é importante observar que o ajuste preventivo de pH para valores incluídos na variação de 1,5 - 7,0 é necessário para obter a coagulação do látex de borracha sintética.

[0147] Finalmente, deve ser planejado que modificações e variações adicionais possam ser feitas no processo descrito e ilustrado, sem sair do escopo de proteção das reivindicações anexas.

Claims (19)

1. Processo para a solidificação de um látex de borracha natural compreendendo as seguintes etapas: a) colocar em contato o látex de borracha natural, o referido látex de borracha natural tendo um pH entre 7,2 e 13, com um polímero poliquaternário, obtendo uma suspensão de partículas sólidas de borracha natural em uma fase líquida compreendendo um soro de látex; b) separar as partículas sólidas de borracha natural da fase líquida da suspensão obtida na etapa anterior; CARACTERIZADO pelo fato de que o referido processo não requer um ajuste de pH do látex de borracha natural antes de ser colocado em contato com o referido polímero poliquaternário.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é realizado em lotes.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa a) compreende uma primeira fase na qual substancialmente todo o látex de borracha natural a ser processado é alimentado a uma área de mistura e uma segunda fase na qual o polímero poliquaternário é alimentado à referida área de mistura.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido polímero poliquaternário é alimentado à referida área de mistura sob agitação em um tempo que varia de 0,5 a 60 minutos e, de preferência, em um tempo que varia de 1 a 5 minutos.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a suspensão de partículas sólidas de borracha natural obtida na etapa a) é mantida sob agitação por um tempo que varia de 0,5 a 120 minutos antes de passar para a etapa b).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é realizado em contínuo.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa a) é realizada por co-alimentação de ambos, o látex de borracha natural e o polímero poliquaternário a uma área de mistura.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o látex de borracha natural é obtido de plantas do tipo guaiúle e é, de preferência, obtido de plantas de guaiúle (Parthenium argentatum).

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o látex de borracha natural contém pelo menos um estabilizante e/ou pelo menos um conservante.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o polímero poliquaternário é o copolímero de dimetilamina-epicloroidrina.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido polímero poliquaternário é alimentado à primeira área de mistura na etapa a) na forma de uma solução aquosa.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade total do referido polímero poliquaternário usado na etapa a) está variando de 0,25 phr a 5 phr e, de preferência, variando de 0,5 phr a 3 phr.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa a) é realizada a uma temperatura variando de 0,5 °C a 50 °C, e de preferência variando de 10 °C a 30 °C.

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a separação das partículas sólidas de borracha natural da fase líquida da suspensão da etapa b) é realizada por filtração da referida suspensão.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a separação das partículas sólidas de borracha natural da fase líquida da suspensão da etapa b) é efetuada por decantação ou sifonação.

16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma etapa de lavagem opcional das partículas sólidas de borracha natural com água.

17. Partículas sólidas de borracha natural CARACTERIZADAS pelo fato de que podem ser obtidas com o processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. Partículas de borracha natural, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADAS pelo fato de que as referidas partículas de borracha são de plantas guaiúle ou do tipo guaiúle.

19. Partículas de borracha natural, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, CARACTERIZADAS pelo fato de que têm tamanhos variando de 45 μm a 50 mm.