BRPI0519245B1 - Uso de polietileno bimodal cheio com mineral, e forros internos para geladeiras e freezers isolados com espuma - Google Patents
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Abstract
polietileno cheio com mineral para forros internos. uso de polietileno (pe) bimodal cheio com mineral para produzir forros internos de geladeiras e freezers isolados com espuma.
Description
(54) Título: USO DE POLIETILENO BIMODAL CHEIO COM MINERAL, E FORROS INTERNOS PARA GELADEIRAS E FREEZERS ISOLADOS COM ESPUMA (51) Int.CI.: F25D 23/06; C08L 23/06; C08K 3/00; B65D 25/14 (30) Prioridade Unionista: 23/12/2004 EP 04030550.0 (73) Titular(es): BOREALIS TECHNOLOGY OY (72) Inventor(es): WERNER POSCH; STEFAN SCHIESSER; OLE JAN MYHRE
1/9
USO DE POLIETILENO BIMODAL CHEIO COM MINERAL, E FORROS
INTERNOS PARA GELADEIRAS E FREEZERS ISOLADOS COM ESPUMA
A presente invenção se refere ao uso de um polietileno (PE) bimodal cheio com mineral para produzir forros internos de geladeiras e freezers isolados com espuma.
Campo da Invenção
É conhecida a preparação de forros internos de gabinetes de geladeiras e freezers domésticos através do uso de poliestireno (PS), misturas de PS com outros polímeros ou materiais revestidos com PS. A camada isolante desses dispositivos geralmente consiste de espuma de poliuretano (PU) que preenche o espaço entre o forro interno e seu alojamento. A fim de assegurar uma boa adesão da espuma, uma modificação superficial do material da camisa é geralmente necessária.
A DE-A-19712140 divulga um método para produzir um gabinete de geladeira ou freezer, cujas camisas interna e externa são moldadas a quente a partir de uma única chapa de material, pelo qual uma transição uniforme entre as camisas interna e externa é propiciada. O material é uma placa coextrudada, que consiste de uma camada de poliestireno coberta com uma camada feita de uma mistura de poliestireno e polietileno.
Tais materiais baseados em poliestireno oferecem uma boa deformação a quente, um baixo fator de contração e uma boa resistência a arranhões, bem como boas propriedades de lustração, mas são passíveis de rupturas por efeito local. Ruptura por efeito local (ESC) é a ruptura prematura de um material polimérico, devido à ação combinada de
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2/9 tensão e um fluido. A necessidade da limpeza regular do compartimento interno de uma geladeira leva à deterioração do forro interno por ESC, conforme os detergentes promovem a fissura do material e a plastificação do solvente. As áreas em volta dos furos dos forros internos, que são necessários para o processo de espumação a fim de permitir o escape de propelentes, são mais passíveis a ESC, já que eles oferecem aos fluidos e detergentes a oportunidade de penetrar na camada isolante e atacar ambas as superfícies do material dos forros.
Durante a moldagem a quente dos forros internos, grandes peças precisam ser aquecidas de maneira bastante uniforme, um procedimento que requer uma ampla janela de processamento do material, a fim de minimizar a produção de refugos. Neste sentido, PE não é adequado para moldar forros internos a quente, já que o material possui uma estreita janela de processamento, que é tecnicamente difícil de fornecer para peças das dimensões necessárias.
Inesperadamente, foi verificado que PE, se ele for um PE bimodal e se ele estiver cheio com mineral, pode ser usado para produzir forros internos de geladeiras e freezers isolados com espuma. Tal PE bimodal cheio com mineral pode ser processado, devido à sua grande janela de processamento, usando o mesmo equipamento que na produção de forros baseada em poliestireno. Ele não apresenta nenhuma ESC e possui excelente adesão a espuma de PU. Os forros internos apresentam baixa contração, boa resistência a arranhões, e boas propriedades de lustração, bem como nenhum alvejamento por tensão e nenhuma aparência de riscos, quando coloridos.
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Assim, o objetivo da presente invenção é o uso de polietileno (PE) bimodal cheio com mineral para produzir forros internos de geladeiras e freezers isolados com espuma.
Descrição Detalhada da Invenção
O PE bimodal possui um peso molecular médio mássico Mw de 90.000 a 450.000 g/mol, de preferência de 150.000 a 400.000 g/mol e uma distribuição de peso molecular MWD, definida como a relação entre o peso molecular médio mássico Mw e o peso molecular médio numérico Mn, de 5 a 40, de preferência de 7 a 30, uma vazão em fusão MFR2 na faixa de 0,05 a 4,0 g/10 min, de preferência de 0,1 a 0,8 g/10 min, uma vazão em fusão MFR21 de 7 a 200 g/10 min, de preferência de 15 a 70 g/10 min, uma razão de fluxo FFR21/2, definida como a relação entre a MFR21 e a MFR2, de 40 a 180, de preferência de 60 a 120, uma densidade de 912 a 960 kg/m3, de preferência de 918 a 955 kg/m3, e um teor de comonômero de 0,5-20% em peso. A MFR2 é medida a 190 °C, usando-se um peso de 2,16 kg, e a MFR21 é medida a 190 °C, usando-se um peso de 21,6 kg, de acordo com a ISO 1133.
O PE bimodal é um polietileno contendo uma fração de peso molecular relativamente alta e uma fração de peso molecular relativamente baixa. Ele compreende de 30 a 70% em peso, de preferência de 35 a 50% em peso, baseado no peso do PE bimodal, de um composto de baixo peso molecular, e de 70 a 30% em peso, de preferência de 65 a 45% em peso, baseado no peso do PE bimodal, de um componente de alto peso molecular.
O componente de baixo peso molecular possui uma
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MFR2 de 10 a 1.000, de preferência de 50 a 500 g/min, mais preferivelmente de 100 a 400 g/10 min. O componente de baixo peso molecular pode ser um homopolímero de PE, tendo uma densidade superior a 965 kg/m3, de preferência superior a 970 kg/m3. Sendo um copolímero de PE, a sua densidade é superior a 930 kg/m3, de preferência superior 940 kg/m3. O teor do comonômero do copolímero de PE é de 0,5 a 10% em peso, de preferência de 0,8 a 5% em peso, baseado do componente de baixo peso molecular. Os comonômeros podem ser alfa-olefina de C3-C8, tais como 1-propeno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 1-penteno e 1octeno, sendo preferido 1-buteno ou 1-hexeno. O peso molecular do componente de alto peso molecular é superior ao do componente de baixo peso molecular, e ele contém mais comonômeros do que o componente de baixo peso molecular. Ele possui um peso molecular e um teor de comonômero tais, de modo que, em uma dada divisão dos componentes, a composição de polietileno bimodal possua o índice de fusão e a densidade desejada, e um teor de comonômero global de
0,5 a 20% em peso, baseado no peso do PE bimodal. Os comonômeros do componente de alto peso molecular podem ser alfa-olefina de C3-C8, tais como 1-propeno, 1-buteno, 1penteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 1-hepteno e 1-octeno, sendo preferido 1-buteno ou 1-hexeno. O PE bimodal para preparar forros internos é cheio com mineral. Os materiais de enchimento minerais são substâncias sólidas em uma forma de pó fino, sendo, por exemplo, caulim, volastonita, hidróxido de magnésio, giz, diversas argilas, talco, sílica, sulfato de bário, mica etc. Dentre esses materiais de enchimento, talco e giz são especialmente preferidos.
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Qualquer espécie de talco pode ser usada, incluindo talco compactado. O tamanho de partículas pode variar em grande escala entre 0,01 pm e 70 pm, sendo normalmente de cerca de 20 pm. A quantidade dos materiais de enchimento varia de 10 a 60% em peso, o limite inferior sendo de preferência de 20% em peso, mais preferivelmente de 30% em peso, e o limite superior preferido sendo de 50% em peso, baseado no
| peso do PE bimodal cheio com mineral. | bimodal pode | ser | |
| A composição | de polietileno | ||
| 10 produzida por qualquer | um dos métodos | para produção | de |
| polietileno bimodal, | por exemplo, | no local | por |
polimerização ou copolimerização de etileno em um conjunto reator em cascata formado por pelo menos um primeiro reator e um segundo reator na presença de um catalisador de polimerização. Por exemplo, o conjunto reator em cascata pode ser um reator de circuito e um reator de fase gasosa subseqüente, ou ele pode constituir uma cascata de reatores em tanques com pasta. Após o polímero ser coletado do reator e os resíduos de hidrocarboneto serem desse removidos, o polímero é misturado e extrudado sob forma de pelotas.
Vários tipos de aditivos, como agentes antifricção, estabilizantes, corantes, estabilizantes de processamento, antioxidantes primários e secundários, agentes de ligação, apassivadores metálicos, podem ser adicionados. A misturação pode ser feita com dispositivos, como misturadores internos ou extrusores de uma e duas hélices, a última sendo preferida. Ele pode ser de um tipo co-rotativo, tal como aquele produzido pela Japan Steel
Works, tendo uma designação JSW CIM-P, p. ex., CIM90P,
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6/9 tendo um diâmetro de hélice de 90 mm. É especialmente preferido o uso de um extrusor de duas hélices com rotação contrária. O material de enchimento particulado pode ser adicionado à composição de PE bimodal, neste estágio de extrusão ou numa etapa separada, ou diretamente após a etapa de polimerização.
O termo “forro interno” compreende o compartimento interno de geladeiras, bem como o forro da porta. Para a produção do forro interno, o composto assim obtido é moldado por extrusão, ou calandrado em chapas. Se características adicionais, como condições superficiais, efeitos de lustração, ou de superfície especiais, forem desejados para o lado que irá facear o compartimento interno da geladeira, revestimentos contendo tais características podem ser coextrudados. Já que o lado voltado para a espuma apresenta uma excelente adesão à espuma de PU, nenhuma modificação ou revestimento superficial adicional se torna necessário. As chapas possuem uma espessura de 100 a 5.000 pm, de preferência de
250 a 4.500 pm, e mais preferivelmente de 1.000 a 4.000 pm.
As placas para conformação a quente são dimensionadas em espessura e/ou tamanho para propiciar uma espessura de forro após a conformação a quente de 300 a 1.000 pm, de preferência de 500 a 900 pm.
O mesmo equipamento da produção de forros baseados em poliestireno pode ser usado, devido aos parâmetros de processamentos similares dos polietilenos bimodais cheios com mineral. O forro interno pode ser produzido dentro de uma ampla janela de processamento, que constitui uma vantagem adicional. O tamanho da janela
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7/9 depende da natureza do polímero empregado, da natureza do material de enchimento mineral, do tempo de processamento e do tipo de equipamento. Normalmente, a janela de processamento é de 30 °C, mas ela pode ser mais ampla. Os forros são produzidos por conformação a quente e estiramento a vácuo.
Exemplos
Chapas foram fabricadas, a partir de composições 1-5 e conformadas a quente em uma máquina Keifel de conformação a quente de uma estação ou de duas estações, a fim de produzir forros internos.
A ferramenta do forro interno foi feita de alumínio. A temperatura da água da ferramenta foi controlada, sendo a temperatura da água da ferramenta ajustada a 85 °C. A temperatura do óleo da estrutura foi ajustada a 110 °C. O padrão de aquecimento foi constituído da regulagem inicial da distribuição térmica por igual com 10% de aquecimento adicional na área dos flanges. Os ajustes de válvula foram: 50% a vácuo, 40% ao ar livre.
Para obter diferentes composições, o PE bimodal foi combinado com diferentes espécies e quantidades de materiais de enchimento e aditivos. O PE bimodal tinha um peso molecular médio mássico Mw de 230.000, uma distribuição de peso molecular Mw/Mn de 18, uma vazão em fusão MFR2 de 0,2 g/10 min, uma vazão em fusão MFR21 de 20 g/10 min, e uma densidade de 931 kg/m3.
Composição 1: PE bimodal contendo 30% em peso de talco.
Composição 2: PE bimodal contendo 35% em peso de talco, bem como estabilizantes.
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Composição 3: PE bimodal contendo 40% em peso de giz, bem como estabilizantes.
Composição 4: PE bimodal contendo 35% em peso de talco, bem como 0,1% em peso de agente antifricção, 3,5% em peso de lote mestre de coloração branca, e estabilizantes.
Nos exemplos a seguir, várias composições foram moldadas em forros internos.
Exemplo 1
Conformação a quente de forros internos de um 10 compartimento interno de geladeira.
Tabela 1. Condições de conformação a quente e propriedades de forros internos conformados a quente.
| Compo- | Tempo | Ajuste | Sopro | Forma- | Formato | Desmol- | Forma- |
| sição | de | do calor | (s) | ção de | definido | dagem | ção de |
| ciclo | inicial | furos | dos | sem | aletas | ||
| (s) | (°C) | nos | flanges | alveja- | |||
| cantos | mento | ||||||
| por | |||||||
| tensão | |||||||
| 1 | 355 | 145 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
| 1 | 330 | 145 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
| 2 | 345 | 147 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
| 2 | 348 | 147 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
| 3 | 354 | 145 | 3,0 | Não | Sim | Sim | Não |
| 4 | 350 | 147 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
| 4 | 382 | 147 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
| 4 | 368 | 148 | 2,7 | Não | Sim | Sim | Não |
Os forros internos obtidos, de acordo com a Tabela 1, mostraram ausência de formação de furos, formato definido dos flanges, fácil desmoldagem sem alvejamento por
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9/9 tensão em áreas de deformação, e ausência de formação de aletas, e foram aprovados.
Exemplo 2
Um forro interno de uma porta de geladeira foi 5 conformada a quente, a partir de chapas feitas da Composição 4 em uma máquina Keifel de conformação a quente em duas estações. A temperatura em posições distintas da placa foi de 140 a 165 °C. A conformação a quente da placa resultou em um forro interno sem furos, com um formato definido de flanges e sem a formação de aletas, sendo possível uma fácil desmoldagem sem alvejamento por tensão em áreas de deformação.
Petição 870180029253, de 12/04/2018, pág. 19/30
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Claims (3)
- REIVINDICAÇÕES1. Uso de polietileno (PE) bimodal cheio com mineral, CARAC TERIZADO pelo fato de ser para produzir forros internos de geladeiras e freezers isolados com5 espuma, em que o teor do material de enchimento mineral é de 20 a 60% em peso, baseado no peso do PE bimodal cheio com mineral.
- 2. Uso, de acordo com a reivindicação 1, CARAC TERI ZADO pelo fato do PE bimodal possuir um peso10 molecular médio mássico Mw de 90.000 a 450.000 g/mol, uma distribuição de peso molecular Mw/Mn de 5 a 40, uma vazão em fusão MFR2 de 0,05 a 4,0 g/10 min, uma vazão em fusão MFR21 de 7 a 200 g/10 min, uma razão de fluxo FFR21/2 de 40 a 180, e uma densidade de 912 a 960 kg/m3.15 3. Uso, de acordo com a reivindicação 1,CARAC TERIZADO pelo fato do PE bimodal compreender:(i) de 30 a 70% em peso, baseado no peso do PE bimodal, de um componente de baixo peso molecular tendo uma MFR2 de 10 a 1000, e uma densidade superior a 930 kg/m3, e
(ii) de 70 a 30% em peso, baseado no peso do PE bimodal, de um componente de alto peso molecular sendo um copolímero de PE tendo um peso molecular e um teor de comonômero tal, que em uma determinada divisão dos componentes , o PE bimodal possua o índice de fusão a 25 densidade desejada.4. Uso, de acordo com a reivindicação 3, CARAC TERIZADO pelo fato do componente de baixo peso molecular ser um homopolímero de PE tendo uma vazão em fusão MFR2 de 100 a 500 g/10 min, e uma densidade superior30 a 965 kg/m3.Petição 870180029253, de 12/04/2018, pág. 20/302/35. Uso, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato do componente de baixo peso molecular ser um copolímero de PE tendo uma vazão uma MFR2 de 10 a 1.000.5 6. Uso, de acordo com a reivindicação 3 ou 5,CARACTERIZADO pelo fato do copolímero de PE possuir alfaolefina de C3-C8 como comonômero.7. Uso, de acordo com a reivindicação 6, CARAC TERIZADO pelo fato do comonômero alfa-olefina de C3-C810 estar presente em uma quantidade de 0,5 a 20% em peso, baseado no peso do PE bimodal.8. Uso, de acordo com a reivindicação 3 ou 5, CARAC TERI ZADO pelo fato do comonômero de PE possuir 1buteno como comonômero.15 9. Uso, de acordo com a reivindicação 1,CARAC TERI ZADO pelo fato do material de enchimento mineral ser selecionado dentre o grupo constituído de caulim, volastonita, hidróxido de magnésio, giz, diversas argilas, talco, sílica, sulfato de bário, e mica.20 10. Uso, de acordo com a reivindicação 1,CARAC TERIZADO pelo fato do material de enchimento mineral ser talco ou giz.11. Uso, de acordo com a reivindicação 1, CARAC TERIZADO pelo fato de o teor do material de enchimento25 mineral ser de 30 a 50% em peso, baseado no peso do PE bimodal cheio com mineral.12. Forros internos para geladeiras e freezers isolados com espuma, CARAC TERI ZADOS pelo fato deles compreenderem polietileno (PE) bimodal cheio com mineral,30 em que o teor do material de enchimento mineral é de 20 aPetição 870180029253, de 12/04/2018, pág. 21/30 - 3/360% em peso, baseado no peso do PE bimodal cheio mineral.comPetição 870180029253, de 12/04/2018, pág. 22/30
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