BRPI0608803A2 - composição de moldagem poliolefìnica, processo para a melhora da resistência de tubos, e, uso de compostos de polióxi ou compostos de poli-hidróxi - Google Patents
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Abstract
COMPOSIçãO DE MOLDAGEM POLIOLEFINICA, PROCESSO PARA A MELHORA DA RESISTêNCIA DE TUBOS, E, USO DE COMPOSTOS DE POLIóXI OU COMPOSTOS DE POLI-HIDRóXI Uma composição de moldagem é adequada para a produção de tubos tendo resistência melhorada à degradação termooxidativa quando estes tubos estão em contato a longo prazo com líquidos compreendendo desinfetantes tendo um efeito de oxidação. Tal composição de moldagem compreende, além das poliolefinas termoplásticas, um composto de polióxi e/ou um composto de poli-hidróxi como aditivo em uma quantidade de 0,01 a 1,0% em peso. Além disso, a composição de moldagem pode ainda compreender um hidrocarboneto alifático insaturado em uma quantidade de até 5% em peso. A invenção também se refere a um processo para melhorar a resistência a longo prazo dos tubos de água ao dano causado por desinfetantes oxidantes proveniente da água mediante o uso desta composição de moldagem.
Description
"COMPOSIÇÃO DE MOLDAGEM POLIOLEFÍNICA, PROCESSO PARAA MELHORA DA RESISTÊNCIA DE TUBOS, E, USO DE COMPOSTOSDE POLIÓXI OU COMPOSTOS DE POLI-MDRÓXI"
A presente invenção diz respeito a uma composição demoldagem poliolefínica que possui resistência melhorada à degradaçãotermooxidativa e é particularmente adequada para a produção de tubos queestão em contato a longo prazo com líquidos compreendendo desinfetantestendo um efeito de oxidação.
As composições de moldagem compreendendo polietileno(PE), polipropileno (PP) e poli-l-buteno (PB-I) têm por muitos anos sidousadas para a produção de tubos de plástico para a distribuição de água fria equente, preferivelmente nas construções.
Embora os tubos compreendendo os plásticos mencionadostenham muito boa resistência à água, foi observado que sua duração éseveramente limitada quando os tubos entram em contato com osdesinfetantes costumeiros que são freqüentemente adicionados na água porrazões de higiene. Isto é importante porque pequenas quantidades desubstâncias oxidantes tais como gás de cloro, Na-hipocloreto (substâncialíquida de branqueamento), hipocloreto de cálcio ou dióxido de cloro sãogeralmente adicionados como desinfetantes à água principal municipal. Operóxido de hidrogênio (H2O2) ou ozônio é às vezes também usado.
Os tubos de polietileno podem ser não reticulados oureticulados. A reticulação pode ser efetuada pelos processos de reticulaçãoindustriais costumeiros por meio de peróxidos orgânicos, ésteres devinilsilano enxertados ou por meio de radiação de alta energia (raios γ ou β).
E portanto um objetivo da presente invenção desenvolver umanova composição de moldagem que se baseia nas poliolefinas tais comopolietileno (PE), polipropileno (PP) ou poli-l-buteno (PB-I) e retém boacapacidade de processamento para produzir tubos com uma estabilidademelhorada quando estes forem usados para água principal que compreendedesinfetantes tendo um efeito oxidante.
Este objetivo é alcançado por uma composição de moldagemda classe genérica mencionada no início, cujo aspecto distintivo é que elacompreende uma poliolefina termoplástica e uma quantidade de 0,01 a 1,0%em peso, com base no peso total da composição de moldagem, de umcomposto de polióxi orgânico tendo a fórmula química geral:
R-[(CH2)n-0]m-H
onde η é um número inteiro na faixa de 1 a 10, m é um número inteiro nafaixa de 3 a 500 e R é um átomo de hidrogênio ou um grupo de OH ou umgrupo de alquila que possui de 1 a 10 átomos de carbono e pode carregaroutros substituintes tais como -OH, -COOH, -COOR, -OCH3 ou -OC2H5,ou um composto de poli-hidróxi orgânico tendo a fórmula química geral:
RO-CH2-C-(CH2-OR)3
onde R pode ser um átomo de hidrogênio ou um grupo de alquila que possuide 1 a 5 átomos de carbono e pode carregar outros substituintes tais como -OH, -COOH, -COOR, -OCH3 ou -OC2H5, ou uma combinação dos dois.
A WO 2001/90230 apresenta uma poliolefina tal como PE ouPP que compreende polietileno glicol em quantidades de 5 a 50% em pesocomo lubrificante e é destinado a ser usado, inter alia, para a produção detubos. No entanto, as adições elevadas de polietileno glicol descritas nesseparticular prejudicam as propriedades mecânicas das poliolefinas e sãoportanto não adequadas para o uso de tubos de água ajustados com pressãonas construções.
A JP-A 09/143318 (Nippon) descreve um processo para aprodução de tubos, em que um LLDPE compreendendo uma combinação deaditivos de fluoropolímero acrescido de polioxialquileno é processado porextrusão e por meio do qual o pó do setor é mencionado de ser evitado.
A composição de moldagem da invenção difere da técnicaanterior na incorporação de uma quantidade menor de composto de polióxi oucomposto de poli-hidróxi da composição química acima mencionada, que adespeito de sua presença em tais quantidades pequenas fornece os tuboscompreendendo a boa estabilidade da composição de moldagem com osefeitos oxidantes dos desinfetantes em água durante um longo período detempo, o que foi particularmente surpreendente.
Os compostos de polióxi que foram observados seremparticularmente úteis são polietileno glicol, metoxipolietileno glicol epolipropileno glicol. Preferência é dada ao uso de compostos de polióxi quepossuem uma massa molar média na faixa de 400 a 9000 g/mol. Asquantidades preferidas em que estes compostos de polióxi são usados estão nafaixa de 0,01 a 0,5% em peso, particularmente preferível de 0,1 a 0,3% empeso.
Os compostos de poli-hidróxi que foram observados seremparticularmente úteis são pentaeritritol, trimetilolpropano, glicerol, manitol esorbitol. As quantidades preferidas em que estes compostos de poli-hidróxisão usados estão na faixa de 0,01 a 0,5% em peso, particularmente preferívelde 0,1 a 0,3% em peso.
Em uma forma de realização particular da invenção, acomposição de moldagem pode compreender adicionalmente um composto dehidrocarboneto alifático insaturado tendo a fórmula química geral:
R1 - [(CHR2)-CH=CH-CHR3Jn-R4
onde R1 e R4 são cada um, independentemente um do outro, -H, -CH3, -OCH3OU -CH2OH e R e R são cada um, independentemente um do outro, -H, -CH3, C2H5 ou C3H7.
A quantidade em que o composto de hidrocarboneto alifáticoinsaturado adicional pode estar presente na composição de moldagem dainvenção é variável e está na faixa de 0,1 a 5% em peso, com base no pesototal da composição de moldagem.Como compostos de hidrocarboneto alifáticos instauradospreferência é dada, de acordo com a invenção, ao poliisopreno,polioctenâmero ou polidecenâmero.
As poliolefinas termoplásticas que são particularmenteadequadas de acordo com a invenção são poliolefinas tais como PE, PP e PB-1 compreendendo os homopolímeros e os copolímeros destes com outrosmonômeros olefínicos tendo de 4 a 10 átomos de carbono, que podem serfacilmente processados pela tecnologia de extrusão para produzir tubos. Taispoliolefinas podem ser preparadas mediante a polimerização dos monômerosna presença de catalisadores adequados tais como catalisadores Ziegler,catalisadores Ziegler-Natta, catalisadores Phillips compreendendo cromo oucatalisadores de lado único tais como metalocenos ou coisa parecida.
A polimerização é realizada em temperaturas na faixa de 0 a200 °C, preferível de 25 a 150 °C e mais preferível de 40 a 130 °C e sob umapressão de 0,05 a 10 MPa e preferível de 0,3 a 4 MPa. A polimerização podeser executada descontínua ou preferivelmente contínua em um processo deúnica ou múltiplas etapas. Desse modo, é possível empregar a polimerizaçãode solução ou polimerização de suspensão ou polimerização de fase gasosaagitada ou polimerização de leito fluidizado de fase gasosa. O artífice estáfamiliarizado com esta tecnologia e com os processos desta espécie quandoeles pertencem ao conhecimento geral.
As composições de moldagem de acordo com a invençãopodem compreender PE que pode ser linear ou não linear e pode ter diferentesdensidades tais como PE de alta densidade (HDPE) ou PE de média densidade(MDPE) ou PE de baixa densidade (LDPE) ou PE de baixa densidade linear(LLDPE). Em uma forma de realização preferida, a composição de moldagemcompreende um PE tendo uma densidade em uma temperatura de 23 °C nafaixa de 0,93 a 0,965 g/cm3 e um índice de fusão ΜΙι90/5 na faixa de 0,1 a 2g/10 min.As composições de moldagem de acordo com a invençãocompreendendo PP podem, por exemplo, ser homopolímeros isotáticos ousindiotáticos de peso molecular elevado, copolímeros aleatórios oucopolímeros de bloco tendo um índice de fusão MI230/5 na faixa de 0,1 a 2/10 min.
As composições de moldagem de acordo com a invençãocompreendendo PB-I podem ser, por exemplo, homopolímeros oucopolímeros tendo um índice de fusão MI190^, 16 na faixa de 0,1 a 1 g/10 min euma densidade em uma temperatura de 23 0C na faixa de 0,92 a 0,95 g/cm3.
A composição de moldagem da invenção pode aindacompreender aditivos adicionais além da poliolefina termoplástica. Taisaditivos são preferivelmente estabilizantes térmicos e estabilizantes deprocessamento, antioxidantes, absorventes de UV, estabilizantes de luz,desativadores de metal, compostos de destruição de peróxido, peróxidosorgânicos, co-estabilizantes básicos em quantidades de 0 a 10% em peso,preferivelmente de 0 a 5% em peso, e também negro de fumo, cargas,pigmentos ou combinações destes em quantidades totais de 0 a 30% em peso,com base no peso total da mistura.
Como estabilizantes térmicos, a composição de moldagem dainvenção pode compreender antioxidantes, em particular pentaeritritil (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato que é obtenível sob o nome comercialIRGANOX da Ciba Specialities, Alemanha.
Foi especialmente surpreendente que a composição demoldagem em termos da presente invenção pode ser processada para dartubos tendo uma extraordinária estabilidade a longo prazo melhorada, se taistubos forem expostos e em contato contínuo com a água clorada. Uma outradescoberta altamente surpreendente foi a resistência elevada à ruptura de taistubos em combinação com seu organoléptico melhorado.
Os seguintes exemplos de trabalho são adicionados paramelhor ilustrar as vantagens da nova composição de moldagem eespecialmente aquelas dos novos tubos preparados a partir desta. No entanto,os exemplos de trabalho são de modo algum destinados a causar quaisquerrestrições no escopo da invenção.
Exemplo 1
Um pó de PE de densidade média de peso molecular elevadotendo uma densidade de 0,946 g/cm3 e um índice de fluxo de fusão MIi90/5 de0,3 g/10 min foi misturado com 0,1% de polietileno glicol tendo uma massamolar de 9000 g/mol, 1% de Vestenamer 8012 e 0,35% de IRGANOX 1330 egranulado em uma temperatura de fusão de 220 °C em um ZSK 53 daCoperion Werner & Pfleiderer GmbH & CO KG. Os grânulos foramprocessados em uma temperatura de fusão de 220 °C em uma unidade deextrusão de tubo da Battenfeld para produzir tubos tendo um diâmetro de 16 χ2 mm, e estes foram subseqüentemente reticulados por meio de feixes deelétron. A dose de radiação aplicada foi de 120 kGy. O grau de reticulação foideterminado de acordo com DIN EN 16892 e foi de 66%.
Um teste de fluência com ASTM F2023 foi realizado nostubos reticulados em 115 0C na presença de 4 ppm de cloro em uma carga de1,58 MPa. O tempo de falha alcançado é mostrado na tabela 1.
Exemplo 2
O pó de MDPE de peso molecular elevado tendo umadensidade de 0,946 g/cm e um índice de fluxo de fusão MIi90/5 de 0,3 g/10min do Exemplo 1 foi misturado com 0,1% de polietileno glicol tendo umamassa molar de 400 g/mol e 0,35% de IRGANOX 1330 e granulado,extrudado para produzir tubos tendo um diâmetro de 16x2 mm e reticuladoem 120 kGy por meio de feixes de elétron. O grau de reticulação foideterminado de acordo com DIN EN 16892 e foi de 64%.
Um teste de fluência foi realizado nos tubos reticulados em115 °C na presença de 4 ppm de cloro em uma carga de 1,58 MPa. O teste foirealizado de acordo com ASTM F2023. O tempo de falha alcançado émostrado na tabela 1.
Exemplo 3
O pó de MDPE de peso molecular elevado tendo umadensidade de 0,946 g/cm3 e um índice de fluxo de fusão MI190Z5 de 0,3 g/10min do Exemplo 1 foi misturado com 0,2% de polietileno glicol tendo umamassa molar de 400 g/mol e 0,35% de IRGANOX 1330 e granulado,extrudado para produzir tubos tendo um diâmetro de 16x2 mm e reticuladoem 120 kGy por meio de feixes de elétron. O grau de reticulação foideterminado de acordo com DIN EN 16892 e foi de 66%.
Um teste de fluência foi realizado nos tubos reticulados em115 0C na presença de 4 ppm de cloro em uma carga de 1,58 MPa. O teste foirealizado de acordo com ASTM F2023. O tempo de falha alcançado émostrado na tabela 1.
Exemplo 4
O pó de MDPE de peso molecular elevado tendo umadensidade de 0,946 g/cm3 e um índice de fluxo de fusão MIi90Z5 de 0,3 g/10min do Exemplo 1 foi misturado com 0,1% de polietileno glicol tendo umamassa molar de 400 g/mol, 1% de Vestenamer 8012 e 0,35% de IRGANOX1330 e granulado, extrudado para produzir tubos tendo um diâmetro de 16x2mm e reticulado em 120 kGy por meio de feixes de elétron. O grau dereticulação foi determinado de acordo com DIN EN 16892 e foi de 65%.
Um teste de fluência foi realizado nos tubos reticulados em115 0C na presença de 4 ppm de cloro em uma carga de 1,58 MPa. O teste foirealizado de acordo com ASTM F2023. O tempo de falha alcançado émostrado na tabela 1.
Exemplo Comparativo
Para comparação, um material PEXc comercial Lupolen 4261aQ416 da Bassel foi extrudado para produzir tubos tendo as dimensões 16x2mm e reticulado por radiação. O grau de reticulação foi observado ser de63%.
Um teste de fluência foi realizado nos tubos reticulados em115 0C na presença de 4 ppm de cloro em uma carga de 1,58 MPa. O teste foirealizado de acordo com ASTM F2023.
Tabela 1
<table>table see original document page 9</column></row><table>
Claims (15)
1. Composição de moldagem poliolefínica tendo resistênciamelhorada à degradação termooxidativa para a produção de tubos,caracterizada pelo fato de que a composição de moldagem compreende umapoliolefina termoplástica e, além disso, uma quantidade de 0,01 a 1,0% empeso, com base no peso total da composição de moldagem, de um compostode polióxi orgânico tendo a fórmula química geral:R-[(CH2)n-0]m-Honde η é um número inteiro na faixa de 1 a 10, m é um número inteiro nafaixa de 3 a 500 e R é um átomo de hidrogênio ou um grupo de OH ou umgrupo de alquila que possui de 1 a 10 átomos de carbono e pode carregaroutros substituintes tais como -OH, -COOH, -COOR, -OCH3 ou -OC2H5,ou um composto de poli-hidróxi orgânico tendo a fórmula química geral:RO-CH2-C-(CH2-OR)3onde R pode ser um átomo de hidrogênio ou um grupo de alquila que possuide 1 a 5 átomos de carbono e pode carregar outros substituintes tais como -OH, -COOH, -COOR, -OCH3 ou -OC2H5,ou uma combinação dos dois.
2. Composição de moldagem poliolefínica de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende polietileno glicol,metoxipolietileno glicol ou polipropileno glicol como compostos de polióxi.
3. Composição de moldagem poliolefínica de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende compostosde polióxi que possuem uma massa molar média na faixa de 400 a 9000g/mol.
4. Composição de moldagem poliolefínica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de quecompreende os compostos de polióxi em uma quantidade na faixa de 0,01 a-0,5% em peso, preferivelmente de 0,1 a 0,3% em peso.
5. Composição de moldagem poliolefinica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de quecompreende pentaeritritol, trimetilolpropano, glicerol, manitol ou sorbitolcomo compostos de poli-hidróxi.
6. Composição de moldagem poliolefinica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de quecompreende os compostos de poli-hidróxi em uma quantidade na faixa de 0,01 a 0,5% em peso, preferivelmente de 0,1 a 0,3% em peso.
7. Composição de moldagem poliolefinica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de que aindacompreende um composto de hidrocarboneto alifático insaturado tendo afórmula química geral:R1-[(CHR2)-CH=CH-CHR3]n-R4onde R1 e R4 são cada um, independentemente um do outro, -H, -CH3, -OCH3ou-CH2OH e R e R são cada um, independentemente um do outro, -H, -CH3, C2H5 ou C3H7.
8. Composição de moldagem poliolefinica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato de quecompreende o composto de hidrocarboneto alifático insaturado em umaquantidade na faixa de 0,1 a 5% em peso, com base no peso total dacomposição de moldagem.
9. Composição de moldagem poliolefinica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de quecompreende poliisopreno, polioctenâmero ou polidecenâmero como compostode hidrocarboneto alifático insaturado.
10. Composição de moldagem poliolefinica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizada pelo fato de quecompreende polietileno ou polipropileno ou copolímeros destes com outrosmonômeros olefinicamente insaturados tendo de 4 a 10 átomos de carbonocomo poliolefina termoplástica.
11. Composição de moldagem poliolefínica de acordo comqualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizada pelo fato de queainda compreende aditivos adicionais tais como estabilizantes térmicos,antioxidantes, absorventes de UV, estabilizantes de luz, desativadores demetal, compostos de destruição de peróxido, co-estabilizantes básicos, quepodem estar presentes em quantidades de 0 a 10% em peso, preferivelmentede 0 a 5% em peso, além da poliolefina termoplástica.
12. Processo para a melhora da resistência de tubos,caracterizado pelo fato de que compreende poliolefinas termoplásticas queestão em contato a longo prazo com líquidos compreendendo desinfetantestendo um efeito oxidante contra a degradação termooxidativa, em que ostubos são produzidos pela extrusão de uma composição de moldagempoliolefínica de acordo com a reivindicação 1.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a composição de moldagem ainda compreende um compostode hidrocarboneto alifático insaturado tendo a fórmula química geral:R1 - [(CHR2)-CH=CH-CHR3]n-R4onde R1 e R4 são cada um, independentemente um do outro, -H, -CH3, -OCH3OU -CH2OH e Rz e Rj são cada um, independentemente um do outro, -H, -CH3, C2H5 ou C3H7.
14. Uso de compostos de polióxi ou compostos de poli-hidróxi, caracterizado pelo fato de ser para a melhora da estabilidade dostubos compreendendo poliolefinas termoplásticas que estão em contato alongo prazo com líquidos compreendendo desinfetantes tendo um efeitooxidante, em que os compostos de polióxi ou os compostos de poli-hidróxisão adicionados como aditivos nas poliolefinas termoplásticas antes daprodução dos tubos em quantidades na faixa de 0,01 a 1,0% em peso, combase no peso total da poliolefina acrescida de aditivo.
15. Uso de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelofato de que um hidrocarboneto alifático insaturado é adicionado à poliolefinatermoplástica além dos compostos de polióxi ou dos compostos de poli-hidróxi.
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