BR112021011621A2

BR112021011621A2 - Dispersão aquosa de ionômero, métodos para fabricação de uma dispersão aquosa de ionômero e para formar um artigo revestido, e, artigo revestido

Info

Publication number: BR112021011621A2
Application number: BR112021011621-4A
Authority: BR
Inventors: Robert S. Moglia; Kyle Anderson; Stacey A. Saba; Hari Katepalli; Matthew J. Crimmins; Jessica Ye Huang; James R. De Garavilla; Richard Tien Hua Chou; Barry Alan Morris; Daniel L. Dermody
Original assignee: Dow Global Technologies Llc; Performance Materials Na, Inc.
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-08-31
Also published as: WO2020131898A1; EP3898830A1; US11708501B2; EP3898830B1; CN113195620B; BR112021011621B1; US20210395540A1; CN113195620A; JP2022513991A

Abstract

dispersão aquosa de ionômero, método para fabricar uma dispersão aquosa de ionômero, método para formar um artigo revestido e artigo revestido. trata-se de uma dispersão aquosa de ionômero e método para fabricação da mesma, que compreende uma composição de ionômero e água, em que a composição de ionômero compreende: a) pelo menos 20% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de um ionômero; e b) até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de uma poliolefina.

Description

1 / 21 DISPERSÃO AQUOSA DE IONÔMERO, MÉTODOS PARA

FABRICAÇÃO DE UMA DISPERSÃO AQUOSA DE IONÔMERO E PARA FORMAR UM ARTIGO REVESTIDO, E, ARTIGO REVESTIDO CAMPO DA TÉCNICA

[001] As modalidades aqui descritas referem-se, de modo geral, a dispersões aquosas de ionômeros e métodos para formar dispersões aquosas de ionômeros. Mais particularmente, modalidades de dispersões aquosas aqui descritas podem ser usadas para se revestir um substrato.

ANTECEDENTES

[002] Ionômeros podem ser feitos reagindo-se sais de metal com copolímeros de poli(etileno (met)acrílico) (resina de base). Ionômeros neutralizados com cátions multivalentes, como cátions divalentes e trivalentes, não são fáceis de dispersar em água devido à tendência do cátion multivalente de formar reticulações poliméricas. Por outro lado, ionômeros neutralizados com sais monovalentes de potássio, sódio ou bases voláteis, como amônia, também têm sido difíceis de dispersar em água devido à sua elevada viscosidade de fusão e hidrofobicidade.

[003] Consequentemente, é desejável haver composições de ionômero alternativas que formem dispersões de ionômeros mais prontamente.

SUMÁRIO

[004] No presente documento são divulgadas dispersões de ionômero aquosas em modalidades. As dispersões de ionômero aquosas compreendem uma composição de ionômero e água, em que a composição de ionômero compreende: a) pelo menos 20% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de um ionômero, em que o ionômero é um copolímero de ácido de etileno que é pelo menos parcialmente neutralizado, em que o copolímero de ácido de etileno é o produto da reação polimerizado de: de 70 a 85% em peso de etileno; e de 15 a

2 / 21 30% em peso de um ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno; em que pelo menos 70% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno são neutralizadas, em que de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion de zinco e pelo menos 40% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion monovalente; e b) até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de uma poliolefina.

[005] Também são divulgados, em modalidades neste documento, métodos de fabricação de uma dispersão de ionômeros aquosa. Os métodos compreendem fornecer uma composição de ionômero, em que a composição de ionômero compreende: a) pelo menos 20% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, um ionômero, em que o ionômero é um copolímero de ácido de etileno que é pelo menos parcialmente neutralizado, em que o copolímero de ácido de etileno é o produto da reação polimerizado de: de 70 a 85% em peso de etileno; e de 15 a 30% em peso de um ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno; em que de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno são neutralizadas com um cátion zinco; e b) até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de uma poliolefina; e misturar a composição de ionômero com uma composição aquosa que compreende água e um cátion monovalente para formar uma dispersão de ionômero aquosa, em que o ionômero na dispersão de ionômero aquosa tem pelo menos 70% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno neutralizado, e pelo menos 40% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno são neutralizados com um cátion monovalente.

3 / 21

[006] Ainda são divulgados no presente documento, em modalidades, métodos de formação de um artigo revestido. Os métodos compreendem o revestimento da dispersão aquosa de ionômero, conforme descrito em uma ou mais modalidades neste documento, em um substrato para formar um substrato revestido; e secagem do substrato revestido para formar um artigo revestido. Descreve-se um artigo revestido conforme formado pelo método descrito no presente documento.

[007] Artigos revestidos são posteriormente divulgados em modalidades no presente documento. Os artigos revestidos podem compreender um substrato e uma composição de ionômero revestida sobre o substrato.

[008] Em uma ou mais modalidades no presente documento, a dispersão aquosa de ionômero compreende de 10 a 60% em peso da composição de ionômero. Em uma ou mais modalidades no presente documento, o copolímero de ácido de etileno é o produto de reação polimerizado de 75 a 85% em peso de etileno e de 15 a 25% em peso do ácido monocarboxílico, com base no peso total de monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno. Em uma ou mais modalidades no presente documento, de 20% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno são neutralizadas com um cátion de zinco. Em uma ou mais modalidades no presente documento, a composição de ionômero compreende de 10 a 80% em peso da poliolefina. Em uma ou mais modalidades no presente documento, a poliolefina é selecionada a partir do grupo que consiste em polietileno ou polipropileno. Em uma ou mais modalidades no presente documento, a poliolefina é um interpolímero de etileno/alfa-olefina com um índice de fusão, I2, conforme determinado de acordo com a ASTM D1238 (a 190°C 2,16 kg), de 0,1 a 100,0 g/10 min.

[009] Em algumas modalidades no presente documento, a composição do ionômero é formada por: fornecimento do copolímero de

4 / 21 ácido de etileno e neutralização de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno com o cátion de zinco para formar um ionômero; e combinar o ionômero com a poliolefina para formar a composição de ionômero. Em outras modalidades no presente documento, a composição de ionômero é formada por: combinação do copolímero de ácido de etileno com a poliolefina para formar uma mistura; e adição do cátion de zinco à mistura em uma quantidade suficiente para neutralizar de 15% em mol a 50% em mol do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno para formar a composição de ionômero. Em uma ou mais modalidades no presente documento, a mistura ocorre a uma temperatura de 100 Celsius a 300 Celsius.

[0010] Recursos e vantagens adicionais das modalidades serão apresentados na descrição detalhada a seguir e, em parte, serão facilmente evidentes para os indivíduos versados na técnica a partir dessa descrição ou reconhecidos pela prática das modalidades descritas no presente documento, incluindo a descrição detalhada. Deve ser entendido que tanto a descrição anterior quanto a seguinte descrevem várias modalidades e são destinadas a fornecer uma visão geral ou estrutura para entender a natureza e o caráter da matéria reivindicada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] A descrição detalhada a seguir de modalidades específicas da presente revelação pode ser mais bem compreendida quando lida em conjunto com as Figuras a seguir, em que estruturas semelhantes são indicadas com referências numéricas semelhantes.

[0012] As Figuras 1A a 1C representam graficamente uma medição de carga estática "zero", transferência de carga estática mecânica e medição de carga estática para substratos revestidos de acordo com uma ou mais modalidades desta divulgação.

[0013] As Figuras 2A a 2C representam graficamente uma medição

5 / 21 de carga estática "zero", transferência de carga estática mecânica e adição de sujeira para substratos revestidos de acordo com uma ou mais modalidades desta divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] Agora será feita referência em detalhes às modalidades de dispersões de ionômero aquosas e métodos de fabricação de dispersões de ionômero aquosas. A dispersão aquosa de ionômero pode ser usada para revestir substratos, como pisos, peças de plástico, madeira, têxteis, metal, cerâmica, fibras, vidro ou papel. Nota-se, no entanto, que esta é meramente uma implantação ilustrativa das modalidades divulgadas no presente documento. As modalidades são aplicáveis a outras tecnologias que são suscetíveis a problemas semelhantes àqueles discutidos acima. Por exemplo, as dispersões de ionômero aquosas aqui descritas podem ser usadas como aditivos em tintas (ou outros revestimentos), concretos/cimentos, papel, plásticos, compósitos, eletrodos, adesivos e como um adesivo, ou como um aglutinante (asfalto, betume, papel, têxteis, plásticos).

[0015] Em modalidades no presente documento, a dispersão aquosa de ionômero compreende uma composição de ionômero e água. Em algumas modalidades, as dispersões de ionômero aquosas compreendem de 10% em peso a 60% em peso da composição de ionômero. Todos os valores individuais e as subfaixas de 10% em peso a 60% em peso estão incluídos e divulgados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, a dispersão de ionômero aquosa compreende de 10% em peso a 55% em peso, de 15% em peso a 55% em peso, de 15% em peso a 50% em peso ou de 15% em peso a 45% em peso da composição de ionômero. Em modalidades no presente documento, a dispersão de ionômero aquosa também pode compreender de 40% em peso a 90% em peso de água. Todos os valores individuais e as subfaixas de 40% em peso a 90% em peso estão incluídos e divulgados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, a

6 / 21 dispersão aquosa de ionômero compreende de 45% em peso a 90% em peso, de 45% em peso a 85% em peso, de 50% em peso a 85% em peso ou de 55% em peso a 85% em peso de água.

[0016] As dispersões de ionômero aquosas descritas no presente documento têm partículas dispersas em uma solução aquosa. As partículas presentes na dispersão aquosa de ionômero podem ter um tamanho médio de partícula menor ou igual a 4 µm. Todos os valores individuais e subfaixas estão incluídos e revelados no presente documento. Por exemplo, a dispersão de ionômero aquosa pode ter um tamanho médio de partícula menor ou igual a 3,5 µm, menor ou igual a 3,0 µm, de 0,1 a 4 µm, de 0,1 a 3,5 µm ou de 0,1 a 3,0 µm. A dispersão aquosa descrita no presente documento também pode ter um teor de sólidos de resina total de 10 a 60% em peso, de 15 a 60% em peso, de 20 a 60% em peso, de 25 a 60% em peso ou de 30 a 60% em peso.

COMPOSIÇÃO DE IONÔMERO

[0017] A composição de ionômero compreende um ionômero e uma poliolefina. Em modalidades no presente documento, a composição de ionômero compreende pelo menos 20% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de um ionômero e até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de uma poliolefina. Todos os valores individuais e subfaixas estão incluídos e revelados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, a composição de ionômero compreende de 20% em peso a 90% em peso, (alternativamente, de 20% em peso a 85% em peso, de 20% em peso a 80% em peso ou de 20% em peso a 60% em peso) do ionômero e de 10% em peso a 80% em peso (alternativamente, de 15% em peso a 80% em peso, de 20% em peso a 80% em peso ou de 40% em peso a 80% em peso) da poliolefina.

[0018] A composição de ionômero, o ionômero e/ou a poliolefina também podem conter outros aditivos conhecidos na técnica. Aditivos exemplificativos podem incluir, mas não estão limitados a, auxiliares de

7 / 21 processamento, aditivos de aumento de fluxo, lubrificantes, pigmentos, corantes, retardadores de chama, modificadores de impacto, agentes de nucleação, agentes antibloqueio, como sílica, estabilizadores térmicos, absorvedores de UV, estabilizadores de UV, tensoativos, agentes quelantes e agentes de acoplamento. Os aditivos podem ser usados em quantidades que estão na faixa de cerca de 0,01% em peso a mais de cerca de 10% em peso, com base no peso dos materiais da composição de ionômero, ionômero ou poliolefina.

IONÔMERO

[0019] O ionômero é um copolímero de ácido de etileno que é pelo menos parcialmente neutralizado. O copolímero ácido de etileno é o produto da reação polimerizado de 70 a 85% em peso de etileno; e de 15 a 30% em peso de um ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno. Todos os valores individuais e subfaixas estão incluídos e revelados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o copolímero de ácido de etileno é o produto de reação polimerizado de 72 a 85% em peso de etileno; e de 15 a 28% em peso de um ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno. Em outras modalidades, o copolímero de ácido de etileno é o produto de reação polimerizado de 75 a 85% em peso de etileno; e de 15 a 25% em peso de um ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno. O copolímero de ácido de etileno pode ser polimerizado de acordo com processos divulgados nas patentes US nº

3.404.134; 5.028.674; 6.500.888; e 6.518.365. Em algumas modalidades, podem ser utilizadas misturas de dois ou mais copolímeros de ácido de etileno, desde que os componentes agregados e as propriedades da mistura estejam dentro dos limites descritos acima para os copolímeros de ácido de etileno. Por exemplo, dois copolímeros de ácido metacrílico de etileno podem

8 / 21 ser usados de modo que a % em peso total de ácido metacrílico seja de 15% em peso a 30% em peso do material polimérico total.

[0020] Em referência ao total de unidades de ácido neutralizadas, o cálculo da neutralização percentual é baseado no número de unidades de ácido consideradas presentes, com base na quantidade conhecida de mols do comonômero de ácido monocarboxílico e no número de equivalentes de metal adicionados. Em modalidades no presente documento, pelo menos 70% em mol do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado para formar o ionômero, com de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion de zinco, e pelo menos 40% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion monovalente. Todos os valores individuais e subfaixas estão incluídos e revelados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, pelo menos 70% em mol do total das unidades de ácido (alternativamente, pelo menos 75% em mol, pelo menos 80% em mol ou pelo menos 85% em mol) do copolímero de ácido de etileno é neutralizado para formar o ionômero, com de 15% em mol a 50% em mol (alternativamente, de 15% em mol a 45% em mol, de 15% em mol a 40% em mol, de 20% em mol a 50% em mol, de 20% em mol a 45% em mol ou 20% em mol a 40% em mol) do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion de zinco e pelo menos 40% em mol (alternativamente, pelo menos 45% em mol, pelo menos 50% em mol, de 40% em mol a 100% em mol, 40% em mol a 95% em mol, de 40% em mol a 85% em mol ou de 40% em mol a 80% em mol) do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion monovalente. O copolímero de ácido de etileno pode ser neutralizado usando-se métodos divulgados, por exemplo, na patente US nº 3.404.134. Em outras modalidades, pelo menos 70% em mol do total das unidades de ácido (alternativamente, pelo menos 75% em mol) do

9 / 21 copolímero de ácido de etileno é neutralizado para formar o ionômero, com de 15% em mol a 50% em mol (alternativamente, de 20% em mol a 50% em mol ou de 20% em mol a 45% em mol) do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion de zinco e pelo menos 40% em mol (alternativamente, pelo menos 45% em mol, pelo menos 50% em mol, de 40% em mol a 100% em mol, de 40% em mol a 95% em mol, de 40% em mol a 85% em mol ou de 40% em mol a 80% em mol) do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion monovalente.

[0021] Os cátions monovalentes exemplificativos podem incluir, mas não estão limitados a, sódio, potássio, lítio, aminas (tais como, dimetil etanol amina (DMEA), trietilamina, amônia, etc.) ou combinações dos mesmos. Em algumas modalidades no presente documento, o cátion monovalente é selecionado a partir do grupo que consiste em sódio, potássio, lítio, amônia ou combinações dos mesmos. Em uma ou mais modalidades no presente documento, o cátion monovalente é sódio, potássio, amônia ou combinações dos mesmos.

[0022] Em algumas modalidades no presente documento, o ionômero pode ter um índice de fusão (I2) de 1 a 100 g/10 min. Todos os valores individuais e subfaixas estão incluídos e divulgados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o ionômero pode ter um índice de fusão (I2) de 1 a 75 g/10 min ou de 1 a 50 g/10 min. I2 é medido de acordo com a ASTM D1238 a 190°C, 2,16 kg.

POLIOLEFINA

[0023] Como observado acima, as composições de ionômero descritas em modalidades no presente documento compreendem uma poliolefina. A poliolefina pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em polietileno ou polipropileno. Em algumas modalidades, a poliolefina é polietileno. O polietileno é o produto de reação de etileno e, opcionalmente, um ou mais

10 / 21 comonômeros de alfa-olefina. Em outras modalidades, a poliolefina é um interpolímero de etileno/alfa-olefina. Conforme usado neste documento, o termo "interpolímero de etileno/alfa-olefina" se refere ao produto de reação de etileno e um ou mais comonômeros de alfa-olefina.

[0024] O interpolímero de etileno/alfa-olefina compreende (a) mais que ou igual a 55%, por exemplo, mais que ou igual a 60%, mais que ou igual a 65%, mais que ou igual a 70%, mais que ou igual a 75%, mais que ou igual a 80%, mais que ou igual a 85%, mais que ou igual a 90%, mais que ou igual a 92%, mais que ou igual a 95%, mais que ou igual a 97%, mais que ou igual a 98%, mais que ou igual a 99%, mais que ou igual a 99,5%, a partir de mais do que 50% a 99%, a partir de mais do que 50% a 97%, a partir de mais do que 50% a 94%, a partir de mais do que 50% a 90%, a partir de 70% a 99,5%, a partir de 70% a 99%, a partir de 70% a 97% a partir de 70% a 94%, a partir de 80% a 99,5%, a partir de 80% a 99%, a partir de 80% a 97%, a partir de 80% a 94%, a partir de 80% a 90%, a partir de 85% a 99,5%, a partir de 85% a 99%, a partir de 85% a 97%, a partir de 88% a 99,9%, 88% a 99,7%, a partir de 88% a 99,5%, a partir de 88% a 99%, a partir de 88% a 98%, a partir de 88% a 97%, a partir de 88% a 95%, a partir de 88% a 94%, a partir de 90% a 99,9%, a partir de 90% a 99,5%, a partir 90% a 99%, a partir de 90% a 97%, a partir de 90% a 95%, a partir de 93% a 99,9%, a partir de 93% a 99,5% a partir de 93% a 99%, ou a partir de 93% a 97%, em peso, das unidades derivadas de etileno; e (b) menos do que 30 por cento, por exemplo, menos do que 25 por cento, ou menos do que 20 por cento, menos do que 18%, menos do que 15%, menos do que 12%, menos do que 10%, menos do que 8%, menos do que 5%, menos do que 4%, menos do que 3%, menos do que 2%, menos do que 1%, a partir de 0,1 a 20%, de 0,1 a 15%, de 0,1 a 12%, de 0,1 a 10%, de 0,1 a 8%, de 0,1 a 5%, de 0,1 a 3%, de 0,1 a 2%, de 0,5 a 12%, de 0,5 a 10%, de 0,5 a 8%, de 0,5 a 5%, de 0,5 a 3%, de 0,5 a 2,5%, de 1 a 10%, de 1 a 8%, de 1 a 5%, de 1 a 3%, de 2 a 10%, de 2 a 8%, de 2 a 5%, de 3,5 a 12%,

11 / 21 de 3,5 a 10%, de 3,5 a 8%, de 3,5% a 7% ou de 4 a 12%, de 4 a 10%, de 4 a 8% ou de 4 a 7%, em peso, de unidades derivadas de um ou mais comonômeros de alfa-olefina. O teor de comonômero pode ser medido com o uso de qualquer técnica adequada, tal como técnicas baseadas em espectroscopia de ressonância magnética nuclear (“RMN”) e, por exemplo, por análise de RMN de 13C, conforme descrito na Patente nº U.S. 7.498.282, que é incorporada ao presente documento a título de referência.

[0025] Comonômeros de alfa-olefina adequados tipicamente não têm mais de 20 átomos de carbono. As uma ou mais alfa-olefinas podem ser selecionadas do grupo que consiste em monômeros C3-C20 acetilenicamente insaturados e C4-C18 diolefinas. Por exemplo, em algumas modalidades, os comonômeros de alfa-olefina podem ter de 3 a 10 átomos de carbono, ou 3 a 8 átomos de carbono. Comonômeros de alfa-olefina exemplificativos incluem, porém sem limitação, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1- octeno, 1-noneno, 1-deceno e 4-metil-1-penteno. Os um ou mais comonômeros de alfa-olefina podem, por exemplo, ser selecionados a partir do grupo que consiste em propileno, 1-buteno, 1-hexeno e 1-octeno; ou, em alternativa, do grupo que consiste em 1-buteno, 1-hexeno e 1-octeno.

[0026] Em algumas modalidades descritas no presente documento, o interpolímero de etileno/alfa-olefina pode ter uma densidade de 0,850 g/cm³ a 0,910 g/cm³. Todos os valores individuais e subfaixas de pelo menos 0,850 g/cm3 a 0,910 g/cm3 estão incluídos e revelados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o interpolímero de etileno/alfa-olefina pode ter uma densidade de 0,855 a 0,905 g/cm³, 0,855 a 0,900 g/cm³, 0,855 a 0,900 g/cm³ ou 0,865 a 0,895 g/cm³. A densidade pode ser medida em conformidade com a norma ASTM D792.

[0027] Além da densidade, o interpolímero de etileno/alfa-olefina pode ter um índice de fusão, I2, de 0,1 g/10 min a 100,0 g/10 min. Todos os valores individuais e subfaixas de 0,1 g/10 min a 100,0 g/10 min estão

12 / 21 incluídos e são revelados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o interpolímero de etileno/alfa-olefina pode ter um índice de fusão, I2, que varia de um limite inferior de 0,1, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 ou 5,0 a um limite superior de 100,0, 75,0, 50,0, 35,0 25,0 ou 20,0 g/10 min. Em outras modalidades, o interpolímero de etileno/alfa-olefina pode ter um índice de fusão, I2, de 0,5 g/10 min a 100,0 g/10 min, de 1,0 g/10 min a 100,0 g/10 min, de 2,0 g/10 min a 100,0 g/10 min, de 5,0 g/10 min a 100,0g/10 min, de 1,0 g/10 min a 75,0 g/10 min, de 5,0 g/10 min a 75,0 g/10 min, de 1,0 g/10 min a 50,0 g/10 min ou de 5,0 g/10 min a 50,0 g/10 min. O índice de fusão, I2, pode ser medido de acordo com a ASTM D1238 (190°C e 2,16 kg).

MÉTODOS

[0028] Também são fornecidos neste documento métodos para se fabricar uma dispersão aquosa de ionômero. Os métodos compreendem fornecer uma composição de ionômero; e misturar a composição de ionômero com uma composição aquosa que compreende água e um cátion monovalente para formar uma dispersão de ionômero aquosa. A mistura da composição de ionômero com a composição aquosa pode ocorrer a uma temperatura de 100°C a 300°C. O resultado pode ser uma dispersão aquosa de ionômero aquecida. Uma etapa adicional, opcional, pode incluir o resfriamento da dispersão aquosa de ionômero aquecida a uma temperatura de 20 a 30°C, em que o ionômero permanece disperso na fase líquida. Conforme usado neste documento, "dispersar", “disperso" e termos relacionados referem-se a artigos sólidos, como péletes de polímero, que são misturados com água e, por um breve período de tempo, desaparecem na fase líquida.

[0029] Aspectos da quantidade de composição de ionômero e água na dispersão aquosa de ionômero é previamente descrita nas modalidades do presente documento. A composição de ionômero compreende um ionômero e uma poliolefina. A poliolefina é descrita anteriormente em modalidades no presente documento. As quantidades de ionômero e poliolefina na

13 / 21 composição de ionômero também são descritas anteriormente em modalidades do presente documento. O ionômero é um copolímero de ácido de etileno que é pelo menos parcialmente neutralizado. O copolímero de ácido de etileno e a neutralização do copolímero de ácido de etileno são descritos anteriormente em modalidades do presente documento.

[0030] Como observado anteriormente, a composição de ionômero é misturada com uma composição aquosa que compreende água e um cátion monovalente para formar uma dispersão de ionômero aquosa. Em modalidades no presente documento, a composição aquosa pode compreender cátion monovalente em uma quantidade suficiente para neutralizar as unidades de ácido total do copolímero de ácido de etileno por cátion monovalente.

[0031] Em algumas modalidades no presente documento, a composição de ionômero é formada fornecendo-se o copolímero de ácido de etileno e neutralizando-se de 15% em mol a 50% em mol do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno com o cátion de zinco para formar um ionômero; e combinar o ionômero com a poliolefina para formar a composição de ionômero.

[0032] Em algumas modalidades no presente documento, a composição de ionômero é formada por: combinação do copolímero de ácido de etileno com a poliolefina para formar uma mistura; e adição do cátion de zinco à mistura em uma quantidade suficiente para neutralizar de 15% em mol a 50% em mol do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno para formar a composição de ionômero.

USOS

[0033] As dispersões aquosas descritas no presente documento podem ser usadas para revestir um substrato. Substratos adequados podem incluir papelão, papel-cartão, formato moldado em polpa, tecido, tecido não tecido, filme, espuma de célula aberta, espuma de célula fechada ou folha metálica.

14 / 21 Em algumas modalidades no presente documento, um método para se revestir um substrato compreende: fornecer uma dispersão aquosa de ionômero conforme descrito em modalidades no presente documento, aplicar a dispersão aquosa de ionômero ao substrato para formar um substrato revestido. A aplicação pode ser realizada por um método de imersão, um método de pulverização, um método de revestimento por rolo, um método de lâmina raspadora, um método de revestimento de fluxo ou outros métodos adequados para se aplicar revestimentos líquidos que são conhecidos na técnica. O método pode ainda compreender uma etapa de secagem.

[0034] Em outras modalidades no presente documento, um método de formação de um artigo revestido compreende revestir a dispersão aquosa de ionômero, conforme descrito em uma ou mais modalidades do presente documento, em um substrato para formar um substrato revestido; e secar o substrato revestido para formar um artigo revestido.

[0035] O artigo revestido compreende uma camada de composição de ionômero, conforme descrito neste documento, formada em pelo menos uma superfície de um substrato. A camada de composição de ionômero compreende uma composição de ionômero. A composição de ionômero compreende a) pelo menos 20% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de um ionômero como descrito nas modalidades no presente documento, e b) até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero de uma poliolefina, conforme descrito nas modalidades deste documento.

[0036] Em modalidades no presente documento, o artigo revestido pode exibir carga estática melhorada em comparação com um artigo não revestido.

MÉTODOS DE TESTE DENSIDADE

[0037] A densidade pode ser medida de acordo com a ASTM D 792 e

15 / 21 relatada em gramas por centímetro cúbico (g/cc)). ÍNDICE DE FUSÃO/TAXA DE FLUXO DE FUSÃO

[0038] Para polímeros à base de etileno, o índice de fusão (I2) é medido de acordo com a ASTM D-1238, Procedimento B (condição 190°C/2,16 kg) e reportado em gramas eluídos por 10 minutos (g/10 min). Para polímeros à base de propileno, o índice de fluxo de fusão (MFR) é medido de acordo com a ASTM D-1238, Procedimento B (condição 230°C/2,16 kg) e reportado em gramas eluídos por 10 minutos (g/10 min).

TAMANHO MÉDIO DE PARTÍCULA

[0039] O tamanho médio de partícula é definido como o diâmetro de partícula médio de volume medido com um medidor de partículas de dispersão de luz a laser Beckman Coulter LS 13-320 (Beckman Coulter Inc., Fullerton, Califórnia) implementando-se um modelo de partícula de epóxi (índice de refração de fluido real = 1,332, índice de refração de amostra real = 1,5, índice de refração de amostra imaginária = 0). As amostras são diluídas em uma solução aquosa de KOH com pH > 10 antes da medição.

VISCOSIDADE DINÂMICA

[0040] A viscosidade dinâmica é medida por meio de um viscosímetro de placa paralela Brookfield CAP 2000+ equipado com Fuso 10. Aproximadamente 0,5 ml de dispersão é carregado no dispositivo e é medido em rpm apropriado para se obter um valor de viscosidade constante por 15 segundos antes de se registrar a viscosidade dinâmica.

MEDIÇÕES DE CARGA ESTÁTICA

[0041] As medições de carga estática são realizadas como visto nas Figuras 1A a 1C. Com referência à Figura 1A, uma sonda eletrostática Keyence SK-H050 é fixada em um suporte de metal ajustável em uma grande placa de metal, e a temperatura e a % de umidade no laboratório são medidas. Fios elétricos são, então, conectados ao medidor e à placa para aterrar eletricamente o sistema. A altura da sonda é, então, ajustada para focar na

16 / 21 amostra de teste. Uma vez que a sonda é focalizada, uma medição de carga estática “zero” é obtida. Para induzir carga estática por meio do efeito triboelétrico, a amostra de teste é então transferida e afixada a uma placa de plástico e um bloco de plástico coberto com pele de coelho é esfregado sobre o filme de teste com força constante por 15 golpes, como visto na Figura 1B. O bloco revestido de pele é então removido da área e a carga estática é rapidamente medida e registrada, como visto na Figura 1C. Assim que a medição inicial de eletricidade estática for concluída, a amostra de teste é movida de volta para a placa de metal aterrada para descarregar, e o processo de medição (A-C) é repetido mais 2 ou 3 vezes para cada amostra de teste. Os resultados são normalizados à área de superfície da amostra e relatados como V/cm2 na Tabela 6.

MEDIÇÕES DE RETENÇÃO DE PÓ DE CARGA ESTÁTICA

[0042] O pó de cacau sem açúcar Hershey é usado como um simulador de sujeira para todas as medições de retenção de pó de carga estática. Amostras de tecido não tecido de polipropileno revestido são testadas de maneira semelhante às medições de carga estática, temperatura do laboratório e % de umidade são medidas e registradas.

[0043] As medições de retenção de pó de carga estática são realizadas como visto nas Figuras 2A a 2C. Em primeiro lugar, uma amostra de teste é pré-pesada e colocada em uma placa de metal aterrada, como visto na Figura 2A. A amostra é então transferida e afixada à placa de plástico, e um bloco de plástico coberto com pele de coelho é esfregado sobre a amostra de teste com força constante por 15 golpes para induzir carga estática, como visto na Figura 2B. Um filtro de malha de aço inoxidável, pré-preenchido com cacau em pó, é então agitado sobre o filme de teste de modo que uma fina camada de pó cubra o filme uniformemente, como visto na Figura 2C. Finalmente, a amostra coberta é então removida da placa de plástico, mantida vertical e mecanicamente agitada 9, 15 e 30 vezes e repesada para se determinar a

17 / 21 retenção do pó. Os resultados estão resumidos na Tabela 6.

EXEMPLOS

[0044] Dispersões de poliolefina conforme descrito na Tabela 3 são preparadas utilizando-se uma extrusora Berstorff (KraussMaffei) (diâmetro do parafuso de 25 mm, 48 L/D girando a 450 rpm) de acordo com o seguinte procedimento e condições descritas na Tabela 4: a resina de poliolefina de base e o tensoativo de ionômero, conforme descrito abaixo nas Tabelas 1 e 2, são fornecidos à garganta de alimentação da extrusora por meio de um alimentador de perda de peso Schenck Mechatron e um alimentador de péletes K-Tron, respectivamente. A resina de poliolefina e o tensoativo ionomérico são misturados por fusão e, então, emulsionados na presença de uma corrente aquosa inicial para formar uma fase em emulsão. A corrente aquosa inicial compreende água mais uma solução de cátion monovalente. A solução de cátion monovalente pode ser uma solução de 30% em peso de hidróxido de potássio, uma solução de 50% em peso de hidróxido de sódio ou uma solução de 100% em peso de dimetil etanol amina (DMEA). A fase de emulsão é então transportada para a zona de diluição e resfriamento da extrusora, onde água de diluição adicional é adicionada para formar as dispersões aquosas com um nível de sólidos conforme descrito na Tabela 3. A temperatura do barril da extrusora é ajustada para 150°C, com exceção dos primeiros dois segmentos do barril, que foram ajustados para 25 e 90°C, respectivamente. Depois que a dispersão saiu da extrusora, ela foi resfriada em seguida e filtrada por um filtro de saco de tamanho de malha de 200 μm.

[0045] Os materiais que não formaram dispersões na temperatura indicada são indicados como "Não" e aqueles que formaram dispersões na temperatura indicada são indicados como "Sim" na Tabela 5 abaixo. Uma "dispersão aquosa" é formada quando (i) mais que 95% dos sólidos foram convertidos em partículas finas com diâmetros menores ou iguais a 4 µm; e (ii) a dispersão é estável de modo que um líquido turvo ou leitoso, com

18 / 21 virtualmente nenhum sólido visível à temperatura de fabricação, não exibiu qualquer mudança visual após o resfriamento inicial à temperatura ambiente.

[0046] Os tensoativos ionoméricos estão resumidos abaixo, na Tabela 1, e são preparados a partir de um copolímero de ácido de etileno, que é o produto de reação polimerizado de etileno e ácido metacrílico (MAA). Os valores do MAA são mostrados na Tabela 1 abaixo. Aspectos adicionais do ionômero são fornecidos abaixo. TABELA 1 - TENSOATIVOS DE IONÔMERO Índice de Fusão de % de Fonte de cátions de % de Ionômero MI (I2) copolímero de ácido de MAA zinco neutralização (g/10 min) etileno (I2) (g/10 min) Ionômero 1 19,0 250 Óxido de Zinco 20,2 45,9 Ionômero 2 15,0 60 Óxido de Zinco 22,0 14 Ionômero 3 19,0 250 Óxido de Zinco 39,0 5 TABELA 2 - CARACTERÍSTICAS DE POLIOLEFINA Índice de Fusão (I2) Densidade ou taxa de fluxo de Polímero Descrição (g/cm³) fusão (MFR) (g/10 min) ENGAGE™ 8200, disponível junto um polietileno que é um Poli 1 à The Dow Chemical Company interpolímero de etileno/alfa- 0,870 5,0 (Midland, MI) olefina. VERSIFY™ 4301, disponível junto um polipropileno que é um Poli 2 à The Dow Chemical Company 0,868 25 elastômero à base de propileno (Midland, MI) TABELA 3 - DISPERSÕES AQUOSAS DE IONÔMERO % de neutralização % de % de Cátion % total de Exemplo Ionômero Poliolefinas de cátions Ionômero Poliolefina monovalente neutralização monovalentes A Ionômero 3 Poli 1 40 60 Potássio 31% 70% B Ionômero 3 Nenhum 100 0 Sódio 57% 96% 1 Ionômero 2 Poli 1 40 60 Potássio 85% 107% 2 Ionômero 1 Poli 1 30 70 Potássio 74% 94% 3 Ionômero 1 Poli 1 30 70 Potássio 61% 81% 4 Ionômero 1 Poli 1 30 70 Potássio 53% 73% 5 Ionômero 1 Poli 1 20 80 Potássio 66% 86% 6 Ionômero 3 Poli 1 40 60 Potássio 62% 101% 7 Ionômero 3 Poli 1 40 60 Potássio 52% 91% 8 Ionômero 3 Poli 1 40 60 Sódio 43% 82% 9 Ionômero 3 Poli 2 40 60 Sódio 51% 90% 10 Ionômero 3 Poli 1 40 60 DMEA 122% 162% TABELA 4 - TAXAS DE ALIMENTAÇÃO DO PROCESSO DE

DISPERSÃO Polímero (g/min) Ionômero (g/min) Base (g/min) Aquoso inicial (g/min) Diluição (g/min) A 45 30 3,0 22,5 110 B 0 75 5,0 60,0 265 1 45 30 6,6 26,6 100

19 / 21 Polímero (g/min) Ionômero (g/min) Base (g/min) Aquoso inicial (g/min) Diluição (g/min) 2 53 23 5,5 21,0 91 3 53 23 4,5 21,8 95 4 53 23 3,9 18,3 95 5 61 15 3,2 12,9 97 6 45 30 6,0 20,6 110 7 45 30 5,0 14,9 95 8 45 30 1,5 18,5 95 9 45 30 1,8 28,0 90 10 45 30 8,4 12,4 95 TABELA 5 - RESULTADOS DA DISPERSÃO AQUOSA DE IONÔMERO Exemplo Dispersão % de Tamanho médio de pH Viscosidade Dinâmica Sim (S)/Não (N) Sólidos partícula (µm) (mPa·s/cP) A N NM* NM* NM* NM* B Y 21,0 0,17 11,0 214 1 Y 38,4 1,03 11,8 1.250 2 Y 42,5 0,61 10,1 62 3 Y 42,0 1,45 9,61 50 4 Y 50,6 1,39 9,48 37 5 Y 44,9 0,83 9,91 28 6 Y 30,5 0,49 10,9 42 7 Y 42,7 0,47 9,8 76 8 Y 43,9 0,89 10,22 40 9 Y 42,0 2,8 10,6 71 10 Y 43,6 1,12 10,4 125 * NM = Não mensurável

PREPARAÇÃO DO PAINEL REVESTIDO

[0047] Os exemplos de dispersão B e 2 foram diluídos para 5% de sólidos em um frasco de vidro com água desionizada. O tecido não tecido de polipropileno foi cortado em amostras de 7,62 por 12,7 cm (3 por 5 polegadas) e, depois, totalmente submerso na dispersão diluída e agitado suavemente durante 10 segundos. As amostras úmidas foram removidas da dispersão e colocadas em uma superfície plana para secar por 24 horas, em seguida, submersas na dispersão e secas ao ar novamente. As amostras foram recozidas a 110°C por 5 min em um forno de ar forçado e armazenadas em sacos plásticos resseláveis antes do teste de carga estática e retenção de pó de carga estática. TABELA 6 - MEDIÇÕES DE CARGA ESTÁTICA - RESULTADOS DE

CARGA ESTÁTICA E RETENÇÃO DE PÓ DE CARGA ESTÁTICA Retenção de pó de carga estática, Peso do Carga estática, gramas de pó retido após “X” Artigo Descrição revestimento, g/m² V/cm2 sacudidas X=9 X = 15 X = 30 Tecido não tecido de A1 0 -13 0,18 0,13 0,06 polipropileno (PPNW)

20 / 21 Retenção de pó de carga estática, Peso do Carga estática, gramas de pó retido após “X” Artigo Descrição revestimento, g/m² V/cm2 sacudidas X=9 X = 15 X = 30 PPNW revestido com A2 18 -21 0,20 0,17 0,11 dispersão B PPNW revestido com A3 13 -23 0,25 0,22 0,14 dispersão 2

[0048] Conforme mostrado pelos resultados da dispersão nas Tabelas 5 e 6, o Exemplo comparativo A não formou uma dispersão aquosa. O exemplo comparativo B formou uma dispersão, mas tinha menor teor de sólidos, menor carga estática e menor retenção de pó de carga estática. Os exemplos inventivos 1 a 10 formaram, todos, dispersões com teor de sólidos superior a 30% de sólidos. As dispersões da invenção tiveram mais de 95% dos sólidos foram convertidos em partículas finas com diâmetros menores que ou iguais a 4 µm. Também, as dispersões eram estáveis de modo que um líquido turvo ou leitoso, com virtualmente nenhum sólido visível na temperatura de fabricação, não exibia qualquer mudança visual após o resfriamento inicial à temperatura ambiente. Além disso, o exemplo inventivo 2 exibiu uma carga estática mais alta e uma maior retenção de pó de carga estática.

[0049] As dimensões e os valores divulgados neste documento não devem ser entendidos como sendo estritamente limitados aos valores numéricos exatos recitados. Em vez disso, a menos que especificado de outra forma, cada uma dessas dimensões pretende significar tanto o valor recitado quanto uma faixa funcionalmente equivalente que circunda esse valor. Por exemplo, uma dimensão divulgada como “40 mm” deve significar “cerca de 40 mm”.

[0050] Todos os documentos citados neste documento, se houver, incluindo qualquer referência cruzada ou patente ou pedido relacionado e qualquer pedido de patente ou patente à qual este pedido reivindica prioridade ou benefício, estão incorporados ao presente documento a título de referência em sua totalidade, a menos que sejam expressamente excluídos ou limitados

21 / 21 de outro modo. A citação de qualquer documento não é uma admissão de que seja técnica anterior com relação a qualquer invenção divulgada ou reivindicada neste documento ou que a mesma por si só ou em qualquer combinação com qualquer outra referência ou referências, ensine, sugira ou divulgue qualquer tal invenção. Além do mais, na medida em que qualquer significado ou definição de um termo neste documento conflite com qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado a título de referência, o significado ou definição atribuído a esse termo neste documento prevalecerá.

[0051] Embora modalidades particulares da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, será evidente para as pessoas versadas na técnica que várias outras mudanças e modificações podem ser feitas sem que ocorra o afastamento do espírito e do escopo da invenção. Portanto, pretende-se cobrir, nas reivindicações anexas, todas essas mudanças e modificações que estão dentro do escopo desta invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispersão aquosa de ionômero, caracterizada pelo fato de compreender uma composição de ionômero e água, sendo que a composição de ionômero compreende: a) pelo menos 20% em peso, com base no percentual em peso total da composição de ionômero, de um ionômero, em que o ionômero é um copolímero de ácido de etileno que é pelo menos parcialmente neutralizado, em que o copolímero de ácido de etileno é o produto de reação polimerizado de: de 70 a 85% em peso de etileno; e de 15 a 30% em peso de ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno; em que pelo menos 70% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno são neutralizadas, em que de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion de zinco e pelo menos 40% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion monovalente; e b) até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de uma poliolefina.

2. Dispersão aquosa de ionômero, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender de 10 a 60% em peso da composição de ionômero.

3. Dispersão aquosa de ionômero, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o copolímero de ácido de etileno ser o produto de reação polimerizado de 75 a 85% em peso de etileno e de 15 a 25% em peso do ácido monocarboxílico, com base no peso total de monômeros presente no copolímero de ácido de etileno.

4. Dispersão aquosa de ionômero, de acordo com as reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de 20% a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno ser neutralizado com um cátion de zinco.

5. Dispersão aquosa de ionômero, de acordo com as reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de a composição de ionômero compreender de 10 a 80%

em peso da poliolefina.

6. Dispersão aquosa de ionômero, de acordo com as reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de a poliolefina ser selecionada a partir do grupo que consiste em polietileno ou polipropileno.

7. Dispersão aquosa de ionômero, de acordo com as reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de a poliolefina ser um interpolímero de etileno/alfa-olefina com um índice de fusão, I2, conforme determinado de acordo com a ASTM D1238 (a 190 °C 2,16 kg), de 0,1 a 100,0 g/10 min.

8. Método para fabricar uma dispersão aquosa de ionômero, sendo que o método é caracterizado pelo fato de compreender: - fornecer uma composição de ionômero, em que a composição de ionômero compreende: a) pelo menos 20% em peso, com base no percentual em peso total da composição de ionômero, de um ionômero, em que o ionômero é um copolímero de ácido de etileno que é pelo menos parcialmente neutralizado, em que o copolímero de ácido de etileno é o produto de reação polimerizado de: de 70 a 85% em peso de etileno; e de 15 a 30% em peso de ácido monocarboxílico, com base no peso total dos monômeros presentes no copolímero de ácido de etileno; sendo que de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion de zinco; e b) até 80% em peso, com base na porcentagem em peso total da composição de ionômero, de uma poliolefina; e - misturar a composição de ionômero com uma composição aquosa que compreende água e um cátion monovalente para formar uma dispersão de ionômero aquosa, em que o ionômero na dispersão de ionômero aquosa tem pelo menos 70% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno neutralizado, e pelo menos 40% em mol do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno é neutralizado com um cátion monovalente.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a composição de ionômero ser formada por: - fornecer o copolímero de ácido de etileno e neutralizar de 15% em mol a 50% em mol do total de unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno com o cátion de zinco para formar um ionômero; e - combinar o ionômero com a poliolefina para formar a composição de ionômero.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a composição de ionômero ser formada por: - combinar o copolímero de ácido de etileno com a poliolefina para formar uma mistura; e - adicionar o cátion de zinco à mistura em uma quantidade suficiente para neutralizar de 15% em mol a 50% em mol do total das unidades de ácido do copolímero de ácido de etileno para formar a composição de ionômero.

11. Método, de acordo com as reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de a mistura ocorrer a uma temperatura de 100° Celsius a 300° Celsius.

12. Método para formar um artigo revestido, sendo que o método é caracterizado pelo fato de compreender: - revestir a dispersão aquosa de ionômero, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, em um substrato para formar um substrato revestido; e - secar o substrato revestido para formar um artigo revestido.

13. Artigo revestido, caracterizado pelo fato de ser formado de acordo com o método conforme definido na reivindicação 12.