BRPI0616348A2 - processo para o revestimento de partÍculas de polÍmero - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA O REVESTIMENTO DE PARTÍCULAS DE POLÍMERO. Processo para o revestimento de partículas de polímero, que compreende contatar as partículas com uma composição que compreende um aditivo, um aglutinante de formação de película que seja miscível com o polimero, e um agente de distribuição, remover o agente de distribuição em uma temperatura de partícula em que o aglutinante pode formar uma película e que seja abaixo da temperatura de amaciamento T~ p~ do polimero, e formar e consolidar umacamada contendo aditivo de aglutinante sobre as partículas de polímero, as partículas de polimero sendo mantidas em movimento mútuo embora estejam sendo contatadas com a composição e enquanto a camada contendo aditivo do aglutinante está sendo formada e consolidada.

Description

PROCESSO PARA O REVESTIMENTO DE PARTÍCULAS DE POLÍMERO

A invenção refere-se a um processo para o revestimentode partículas de· polímero, que compreende o contato dosobjetos com uma composição que compreende um aditivo, umaglutinante de formação de película e opcionalmente umagente de distribuição, e a formação e consolidação de umacamada de aglutinante que contém aditivo sobre a superfície•dos objetos.

Tal processo é conhecido a partir de WO 03/087198, naqual uma solução ou dispersão do aditivo e do aglutinante écontatada com as partículas de polímero através depulverização da dispersão, por exemplo, através de um bocalou com o auxílio de um propulsor. Após aquilo, um líquido épulverizado, o qual possui um efeito de limpeza sobre osistema de pulverização na presença dos péletes plásticos.Embora partículas plásticas uniformemente revestidas possamser obtidas com este processo conhecido, durante transportepneumático, por exemplo, verificou-se que a carga mecânicasobre as partículas pode ser tão elevada que todo ou partedo revestimento pode ser liberado dos péletes de polímero.

É o objetivo da invenção propiciar um processo para orevestimento de partículas de polímero que produza umrevestimento que seja melhor resistente a forças mecânicasdo que o conhecido.

Este objetivo é alcançado de acordo com a invenção noque o aglutinante é miscível com o polímero e as partículasde polímero são mantidas em movimento contínuoenquanto estão sendo contatadas e enquanto a camadacontendo aditivo de aglutinante está sendo formada e

consolidada e que o contato e formação toma lugar em umatemperatura de aplicação que é abaixo da temperatura deamaciamento Tp das partículas e em uma temperatura em que oaglutinante pode formar uma película.

Verificou-se que o revestimento desse modo aplicadofoi aglutinado muito firmemente às partículas de polímero eque em muitos casos mesmo uma camada limite de aglutinante-polímero misturada formou-se sobre a superfície externa daspartículas de polímero.

A consolidação da mistura de aglutinante e aditivo éaqui entendida por estar trazendo a camada da mistura sobreas partículas em tal condição que as partículas não maisgrudem juntas e a camada não mais cai das paredes.

Se nenhum agente de distribuição estiver presente namistura, a consolidação pode, por exemplo, ser realizada aoesfriar o aglutinante até abaixo de sua temperatura deamaciamento Tb ou através de reações que se realizam noaglutinante, por exemplo, polimerização. Isto pode serrealizado, após o tempo necessário para realizardistribuição uniforme da mistura aglutinante-aditivo sobreas partículas, ao baixar a temperatura no recipiente, porexemplo, ao soprar gás de esfriamento, por exemplo, ar ounitrogênio. O esfriamento das partículas também pode tomarlugar como resultado do contato com a parede mais fria.

Se um agente de distribuição estiver presente namistura, a consolidação pode ser realizada através daevaporação do agente de distribuição, que normalmenteprovoca a temperatura de amaciamento da mistura de agentede distribuição de aglutinante para aumentar, possivelmenteem combinação com ou seguido pelas medições acimamencionadas para consolidação do aglutinante se nenhumagente de distribuição estiver presente.

O aglutinante pode ser disperso ou emulsificado outambém dissolvido no agente de distribuição. A temperaturade transição de vidro do aglutinante na mistura ou soluçãoserá normalmente inferior àquela do aglutinante, Tb, por sisó. Após a remoção do agente de distribuição, a Tb realaumentará para a Tb do próprio aglutinante quando todo oagente de distribuição for removido. Verificou-se que apresença de uma quantidade pequena de agente dedistribuição ou solvente no aglutinante já é suficientepara reduzir a Tb. Isto torna possível ainda utilizaraglutinantes que possuam uma Tb que é mais elevada do que aTp do material a ser revestido.

0 agente de distribuição também pode servir comosolvente para o aglutinante.

0 processo é realizado em uma temperatura em que oaglutinante pode formar uma película. Esta temperatura podeser determinada para cada aglutinante, quer misturado ounão com um agente de distribuição, de acordo com o padrãoASTM D2354. 0 equipamento necessário para realizar estemétodo de teste está comercialmente disponível, porexemplo, o MFFT Bar de Rhopoint Instruments Ltd.

Verificou-se que em tal temperatura o aglutinante ou acombinação de agente de distribuição de aglutinante éuniformemente pulverizado sobre as partículas a seremrevestidas quando as mesmas entram em contato entre si euma película de aglutinante contendo aditivo é formada.

De preferência a temperatura durante a remoção doagente de distribuição é de pelo menos 5°C abaixo da Tp.Isto garante que as partículas de polímero mantenham seuformato e firmeza de modo que após os contatos mútuos daspartículas, que ocorrem como resultado de seu movimentomútuo, seja exercida força suficiente sobre a composiçãocontendo aglutinante para distribuição uniforme do últimosobre a superfície externa das partículas de polímero. Parapolímeros amorfos a temperatura de transição de vidro éutilizada como a temperatura de amaciamento Tp do polímeroe para polímeros semicristalinos ou cristalinos o ponto defusão, determinado por meio de DSC com a taxa deaquecimento de 10°C por minuto, é utilizado como estatemperatura.

Também se prefere que a temperatura durante remoção doagente de distribuição seja de pelo menos 5°C acima datemperatura de amaciamento do aglutinante, Tb, poréminferior a Tp. Isto garante que, também quando a maiorparte do agente de distribuição foi removida e aviscosidade do aglutinante começa a desempenhar um papelimportante na distribuição da composição sobre a superfíciedas partículas de polímero, o aglutinante está macio osuficiente para ser regularmente distribuído sobre asuperfície das partículas de polímero pelas forças queocorrem após os contatos mútuos entre as referidaspartículas.

Em muitos casos o aglutinante também se amacia devidoà absorção do agente de distribuição. Por esta razão oprocesso também pode ser realizado quando o aglutinantepossui uma temperatura de amaciamento que é mais elevada doque a temperatura na qual o processo é realizado, desde queseja garantido que o agente de distribuição permanecepresente por tempo longo o suficiente para manter oaglutinante suficientemente macio de modo que possa serdistribuído de forma regular sobre a superfície departícula após os contatos mútuos entre as partículas depolímero. Isto pode ser alcançado ao adicionar mais agentede distribuição ou ao descarregar o vapor do agente dedistribuição menos rapidamente. Condições adequadas podemsimplesmente ser verificadas experimentalmente.

No processo de acordo com a invenção partículas depolímero são revestidas. Estas partículas podem e serãocomo regra péletes, como utilizado como alimentação paraextrusores e outro equipamento de processamento depolímero, mas se desejado também partículas maiores oumesmo objetos podem ser revestidos com o processo de acordocom a invenção. Exemplos de polímeros adequados que,freqüentemente misturados com aditivos, são processados sãopolímeros termoplásticos tais como poliolefinas,poliésteres, poliamidas, policarbonato, polímeroacrilonitrila-butadieno-estireno, poliacetais epoliestireno.

As partículas de polímero são contatadas com umacomposição que compreende um aditivo, um aglutinante deformação de película que é miscível com o polímero, e umagente de distribuição.

0 processo é adequado para os aditivos usuais,exemplos do quais são corantes, lubrificantes, agentes desopro, pigmentos, tinturas, antioxidantes, estabilizadorestérmicos e UV, antiestáticos, agentes antibloqueio, agentesde liberação e retardadores de chama. Especificamente, oprocesso é adequado para revestimento com corantes taiscomo pigmentos e tinturas porque uma distribuição uniformedestes no revestimento é muito importante para obterobjetos uniformemente coloridos quando os péletes depolímero são processados e porque a liberação de corantesdurante tratamento e transporte é muito inconveniente. Nacomposição um ou mais aditivos podem estar presentes.

Aglutinantes de formação de película adequados sãoaquelas substâncias a partir das quais uma camada finacoerente pode ser obtida por solução, dispersão ouprocessamento de fundição.

Exemplos são oligômeros e polímeros.

Uma exigência extra a ser preenchida pelo aglutinantena composição que é utilizada no processo de acordo com ainvenção é que o mesmo seja miscível com o polímero daspartículas.

Um aglutinante é considerado como sendo miscível naestrutura da invenção se o mesmo passa em pelo menos um dostestes que se seguem.

Em um primeiro teste quantidades iguais de polímero eaglutinante seco são misturadas no material derretido em umamassador ou extrusor. Uma amostra da mistura resultante écolocada em uma panela DSC padrão e aquecida em um aparelhoDSC em uma taxa de aquecimento de IO0C por minuto. Se umpico de temperatura de transição de vidro único é visívelna curva de aquecimento, situada entre os valorescorrespondentes do aglutinante e do polímero pelospróprios, então o aglutinante é considerado como sendomiscível com o polímero.

Se uma combinação polímero-aglutinante não pode serconsiderada como seno miscível de acordo com o teste acima,a mesma pode ser submetida ao teste que se segue.Uma quantidade de uma dispersão ou solução doaglutinante conforme pretendido para uso no processo deacordo com a invenção é misturada com uma quantidade igualde pó de polímero, por exemplo, obtido por moagemcriogênica, e colocado em uma panela DSC. Em seguida, omaterial combinado é aquecido até Tp em um aparelho DSC,com evaporação do agente de distribuição. Aglutinante epolímero também são considerados como sendo miscíveis naestrutura da invenção se a temperatura de transição devidro do aglutinante, conforme medida na segunda curva deaquecimento, tiver aumentado devido ao aquecimento junto aopolímero por pelo menos 5% da diferença entre os valores datemperatura de transição de vidro do próprio aglutinante epolímero.

Embora as temperaturas de transição de vidro da maiorparte dos materiais de aglutinante e polímero sejamconhecidas dos próprios, as mesmos podem se desejado serdeterminadas separadamente por meio de rastreamentos DSCseparados.

Verificou-se que quando o aglutinante é miscível com opolímero, o processo de acordo com a invenção produz umacamada limite entre aglutinante e polímero que dá muito boaadesão da camada de aglutinante às péletes. Como regra,esta camada limite possui uma espessura de pelo menos 0,1μ, na qual tanto aglutinante quanto polímero estão presentes.

A composição contém ainda um agente de distribuição. Oagente de distribuição é escolhido de modo que, emconjunção com o aglutinante e o aditivo ou aditivos, sejade tal forma que estes componentes possam formar umadispersão estável na mesma, opcionalmente com aplicação,conhecida por si mesma, de um agente dispersante. Depreferência, nenhuma ou uma quantidade mínima de agentedispersante é adicionada porque sua presença no5 revestimento dos péletes de polímero deve possuir umainfluência indesejável sobre as propriedades do polímeronos péletes e sobre aquelas dos objetos eventualmentefeitos a partir destes. Para minimizar a quantidadeopcionalmente exigida de um agente dispersante, é vantajosopara o aglutinante possuir grupos liofílicos.

As quantidades de aglutinante e aditivo que sãocontatadas através da composição com uma certa quantidadede partículas de polímero são escolhidas de modo que orevestimento das partículas de polímero possua umaespessura desejada e conteúdo de aditivo e aglutinantedesejados. Na prática, a proporção da soma de aditivo eaglutinante relativa ao total de partículas de aditivo,aglutinante e polímero fica entre 0,001 e 5% em peso e. depreferência entre 0,001 e 3 ou mesmo 1% em peso. 0 limiteinferior é determinado pela proporção minimamente desejadade aditivo, enquanto o limite superior seja determinadopela quantidade máxima permissível de aglutinante emconexão com sua possível influência adversa sobre aspropriedades do polímero. A razão aglutinante:aditivo comoregra fica entre 1:10 e 10:1, com uma quantidade relativade aglutinante de preferência sendo limitada ao que énecessário para realizar bom encapsulamento do aditivo nacamada de revestimento e dispersão adequada dos aditivosapós processamento do polímero. Como regra, razões em tornode 1:1 satisfazem.Uma vez que a espessura de camada de revestimento seránormalmente entre 1 e 10 pm na proporção definida dorevestimento relativo ao polímero e em um tamanho de péleteusual de 0,5 a 5 mm, o tamanho de pelo menos 90% daspartículas de aditivo no revestimento é de preferênciainferior a 10 pm e mais preferivelmente inferior a 5 pm. Seas partículas de aditivo não se dissolverem no agente dedistribuição, o aditivo é de preferência adicionado aoagente de distribuição no tamanho desejado. Se os mesmos sedissolverem, partículas maiores podem ser iniciadas, queserão automaticamente reduzidas como resultado dedissolução em tamanho ou mesmo ser reduzidas a nívelmolecular.

Por esta razão, o tamanho das partículas deaglutinante na composição pode ser escolhido dentro delimites mais amplos do que aquele de um aditivo de nãodissolução. Um limite superior é definido pela exigência deque partículas de aglutinante devem formar uma dispersãoestável no agente de distribuição, opcionalmente enquantoaplica uma quantidade permissível de agente dispersante.Outra exigência, que como regra é menos restrita, é impostapelo tamanho das partículas de polímero. Para alcançarpulverização eficaz do aglutinante acima de sua temperaturade amaciamento sobre partículas de polímero, o tamanho daspartículas de aglutinante é de preferência no máximo 50% emais pref erivelmente no máximo 30% do tamanho daspartículas de polímero.

Se o aglutinante é solúvel no agente de distribuição,partículas de aglutinante maiores podem ser utilizadas nacomposição para as razões acima declaradas para o aditivo.O aglutinante é de preferência inerte relativo aoaditivo, de modo que o aditivo ainda possui as propriedadesdesejadas no revestimento. Aglutinante e aditivo podemestar separadamente presentes na composição, mas também épossível para o aditivo já ter sido incorporado aoaglutinante. O último é vantajoso porque, como regra, entãomenos agente dispersante é necessário para obter umadispersão estável na composição e uma redução da quantidadeexigida de agente de distribuição torna-se possível.

A composição é contatada com as partículas de polímeroe o agente de distribuição é removido, de modo que umacamada de aglutinante contendo aditivo seja deixada sobreas partículas. Este contato pode, por exemplo, realizar-se______ ao despejar ou pulverizar a composições sobre as partículas

em um recipiente ou de outra forma umedecer as partículascom a composição. Isto pode ser feito em etapas, com cadavez uma porção da composição sendo fornecida às partículase, após remoção do agente de distribuição, por exemplo,através de evaporação, uma próxima porção e assim por

diante até a quantidade total de composição ter sidofornecida. As partículas podem estar já à temperaturadesejada antes de serem contatas com a composição, com ocalor presente nas partículas provocando evaporação doagente de distribuição. Além disso, calor extra pode ser

fornecido, por exemplo, por meio de ar quente ou porradiação de calor, para acelerar a evaporação.

Durante a remoção do agente de distribuição, aspartículas são mantidas em movimento mútuo, com aspartículas também sendo contatadas novamente e novamente

com aquela porção da composição, esta sendo um líquido, quepode ter sido purgado das partículas. Desta forma acomposição total e as quantidades de aditivo e aglutinantepresentes na mesma são aplicadas às partículas, enquantoalém disso é impedido que as partículas grudem entre si. Acomposição presente sobre as partículas pode ser pegajosaem consideração à presença de uma quantidade de agente dedistribuição que ainda é maior .;do que permissível e emconsideração à presença do aglutinante em uma temperaturaacima de sua temperatura de amaciamento.

O processo é realizado em uma temperatura que oaglutinante possa formar uma película. Esta temperaturapode ser determinada para cada aglutinante, quer misturadoou não com um agente de distribuição, de acordo com padrãoASTM._JD_2_3_54. O equipamento necessário para realizar estemétodo de teste está comercialmente disponível, porexemplo, o Bar MFFT de Rhopoint Instruments Ltd.

Verificou-se que o efeito mecânico dos contatos mútuosentre as partículas de polímero como resultado de seumovimento mútuo em tal temperatura faz com que oaglutinante da combinação de agente de distribuição-aglutinante seja uniformemente pulverizado sobre aspartículas a serem revestidas quando as mesmas entrarem emcontato entre si e uma película de aglutinante contendoaditivo for formada.

Uma das etapas no processo de acordo com a invenção éa consolidação da camada de aglutinante contendo aditivosobre os péletes. Isto é entendido como significando que aespessura desta camada é reduzida a tal extensão que ospéletes aderem entre si no máximo com tal força pequena queuma carga mecânica pequena tal como mistura ou agitaçãofará com que as mesmas se separem. Tão pequena cargamecânica pode, por exemplo, ser o despejamento para dentroou para fora de uma embalagem ou o preenchimento de umtambor de armazenamento ou a descarga a partir do mesmo.

Apenas quando a camada de aglutinante tiver sidoconsolidada, o movimento das partículas é interrompido e aspartículas revestidas são removidas do espaço no qual orevestimento assume lugar. A capacidade de adesão mútua daspartículas revestidas pode ser reduzida de diversas formasdurante o processo. Uma possibilidade é a evaporação detanto agente de distribuição que a temperatura deamaciamento da composição de aglutinante utilizada torna-semais elevada do que a temperatura dos péletes. Outrapossibilidade é reduzir a temperatura dos péletes paraabaixo da temperatura de amaciamento da composição deaglutinante. Se o aglutinante é solúvel no polímero, opolímero das partículas começará parcialmente a dissolver-se no aglutinante de modo que a temperatura de amaciamentodo aglutinante aumentará. Em outra modalidade é feito usode um aglutinante reativo do qual a capacidade de adesãomelhora devido à polimerização que ocorre entre moléculasde aglutinante ou entre moléculas de aglutinante e dopolímero. Dependendo do método escolhido para consolidar acamada, o solvente é removido antes, durante ou após areferida consolidação. Uma contribuição à referida remoçãoé feita pela temperatura aumentada na qual a composição écontatada e pelo gás opcional ou corrente de ar com o quala composição é fornecida ou com o qual opcionalmente umabase de fluido é mantida.

As partículas podem ser mantidas em movimento deformas conhecidas. Exemplo é a manutenção de uma base defluido, com ar ou um gás inerte, se desejado aquecido até atemperatura escolhida, sendo soprado através das partículasprovenientes do ascendente da base. Junto com o aropcionalmente também a composição utilizada pararevestimento pode ser fornecida, porém esta composição podetambém ser fornecida separadamente a partir da partesuperior e da lateral. De preferência as partículas sãomantidas em movimento por meio de engrenagem de agitação,que é em seguida de preferência esfriada a uma temperaturaabaixo da temperatura de amaciamento Tb do aglutinante.

Quando uma camada consolidada do aglutinante com oaditivo naquela se formar sobre as partículas, esta camadapode ainda possuir alguma tendência a aglutinar aspartículas entre si. Contudo, como regra, as partículas emseguida não mais saem sobre superfícies lisas (metal, vidroou cerâmica) do equipamento.

Após a espessura das partículas ter diminuído a umnível aceitável, por exemplo, de acordo com uma das formasacima mencionadas, o movimento pode ser interrompido e atemperatura pode ser reduzida. Verificou-se que ainterrupção do movimento mútuo quando a temperatura caiuaté a região de Tb, por exemplo, até aproximadamente 5°Cacima da mesma, apenas conduz a tal aderência mútua brandaque uma carga mecânica pequena, por exemplo, mistura ouagitação suave, é suficiente para separar as partículasnovamente. Isto é similar ao caso em que a camada deaglutinante ainda contém no máximo 10, 5 ou 2% em peso doagente de distribuição. A temperatura permissível e teor deumidade dependem da combinação de agente de distribuição eaglutinante, mas pode simplesmente ser determinadaexperimentalmente.

Como temperatura de amaciamento Tb do aglutinante atemperatura de transição de vidro é utilizada se oaglutinante for um polímero amorfo e de preferência atemperatura de fundição se o aglutinante for um polímerosemicristalino ou cristalino. Se o aglutinante se dissolveem agente de distribuição, a temperatura no início deveriaser acima da temperatura de dissolução do aglutinante noagente de distribuição. À medida que o agente dedistribuição está sendo removido, o aumento em concentraçãofará com que esta temperatura de dissolução aumente e emuma certa concentração mínima a temperatura de transição devidro do aglutinante ou ponto de fusão tornar-se-ádecisiva. Quando é feito uso de uma solução do aglutinanteem um agente de distribuição, a temperatura das partículasterá de ser sempre, por conseguinte, mais elevada do que atemperatura que é relevante naquele momento a fim de mantero aglutinante em uma condição que permite a pulverização edistribuição sobre as partículas móveis. No início doprocesso de remoção de agente de distribuição esta é atemperatura de dissolução, e no final é a referidatemperatura de amaciamento. Para impedir sujeira na paredee em qualquer engrenagem de agitação utilizada, atemperatura de parede de preferência sempre é inferior àtemperatura das partículas e à temperatura da composição,que são em princípio as mesmas.

O aglutinante é selecionado de tal forma que pode sermisturado de forma homogênea com o polímero em um processode fundição após a aplicação de revestimento. Depreferência o aglutinante, por conseguinte, é um polímerotermoplástico e nenhum ou apenas pouco encadeamento serealiza durante o processo de revestimento.

Os aglutinantes são selecionados em conjunto com opolímero das partículas e devem preencher a exigência deque os mesmos sejam miscíveis com este polímero. Alémdisso, o aglutinante, conforme já estabelecido antes, deveser capaz de formar uma película enquanto não deveriatambém possuir qualquer influência indesejável sobre oaditivo a ser aplicado.

Exemplos de aglutinantes adequados para aplicação deum revestimento contendo aditivo com o processo de acordocom a invenção sobre poliamidas, poliésteres e poliéteressão polioxazolinas tais como Aquasol® de PolymerInnovations Inc. e resinas preparadas por polimerização demonômeros com dois grupos reativos escolhidos de: álcoois,ácidos carboxílicos, aminas ou isocianatos. Pelo menos umaparte dos monômeros aplicados deveria possuir afinidadesuficiente ao agente de distribuição para permitiremulsificação ou dissolução do aglutinante. Exemplosadequados de tais aglutinantes são poliéteres tais comoóxido de polietileno, óxido de polipropileno e combinaçõesdestes. Também é possível adicionar substâncias após apolimerização que possuam afinidade tanto por resina comopelo agente de distribuição. Exemplos são copolímeros deblocos com um bloco de óxido de polietileno que possuiafinidade para a água de agente de distribuição. Aoutilizar isocianatos é possível fazer com que apolimerização se realize apenas parcialmente ao bloquearestes grupos. Isto possui a vantagem de que o aglutinanteseja de um peso molecular inferior ao ser aplicado e édesse modo mais fácil de distribuir sobre os péletesenquanto é capaz de polimerizar ainda após revestimento emesmo entrar nas aglutinações com o polímero revestido,como resultado de que a mistura melhora a e os péletes nãosão mais pegajosas.

Verificou-se que Neoxil 0010® (DSM) é especificamenteadequado para o revestimento de péletes de policarbonato eobjetos de formatos diferentes das mesmas e parapoliésteres. Após o processamento de péletes revestidas comisto, verificou-se que o polímero manteve plenamente suaclareza.

Aglutinantes adequados para aplicação de umrevestimento contendo aditivo que utiliza o processo de acordo com a invenção sobre poliolefinas são emulsões depoliolefinas modificadas, de preferência oxidizadas ouenxertadas com grupos liofílicos, EVA ou PVA, opcionalmentemisturados com emulsões de poliéster, poliuretano ouresinas de epóxi, tal como, por exemplo, passíveis deobtenção sob o nome comercial Neoxil ®(DSM) para obter umaresistência mecânica melhor do revestimento. Emulsões deLLDPE são também adequadas porque este material possui umponto de fusão inferior à maior parte das outraspoliolefinas. Como aglutinantes adicionais aqueles que sãopreparados por meio de polimerização de emulsão, tais comopoliestireno e polibutadieno, são altamente adequadosporque estão diretamente disponíveis como uma emulsão. Aadição de um agente de umedecimento tal como um dosaditivos Silwet ® (Crompton) ou um dos aditivos de BykChemief que forma parte do grupo Byk 331 através de 348,propiciam melhor umedecimento dos péletes quando é feitouso de polímeros hidrofóbicos tais como poliolefinas oupolímeros de estireno.

Polímeros de estireno tais como poliestireno, HIPS,ABS podem ser revestidos com os mesmos aglutinantes daspoliolefinas. Verificou-se que uma solução depolivinilpirolidona em água é especificamente adequada parao revestimento de péletes de náilon-6. A invenção seráilustrada pelos exemplos que se seguem sem estaremrestritas aos mesmos.

Os testes que se seguem foram realizados sobre ospéletes revestidos e no misturador;

• Observação da sujeira do misturador, tambor eagitador

· Facilidade de limpeza do misturador com água. Umpano úmido é esfregado sobre uma parte pequena dasuperfície dentro do misturador e a superfície e o pano sãoobservados.

• Sujeira do misturador após ciclos de revestimentorepetidos sem limpeza

• Resistência mecânica dos péletes revestidas.Péletes em uma lata de metal são acertadas com um martelo ea superfície da lata e o martelo são observados.

• Moldagem de injeção das amostras dentro de placasde teste. A homogeneidade da cor é testada e a cor écomparada com placas de teste feitas a partir de péletespreparadas por extrusão.

Exemplo 1

Um misturador Eirich com um tambor de rotação aquecido(42 rpm) e um agitador (4 5 0 rpm) é preenchido com 1.000 gde Akulon K222-KGV4 náilon-6. Os péletes são brancas(F8.04.81.LP) e contêm além do pigmento branco (TiO2)fibras de vidro e retardador de chama. Os péletes sãoaquecidos a 130°C e, após esta t-emperatura ser alcançada,25 gramas de dispersão de revestimento são adicionados. Umfluxo pequeno de nitrogênio é conduzido no tambor a fim deimpedir a degradação da poliamida. A dispersão derevestimento é preparada ao misturar 1,00-grama de tintura(Marcolex RedE G7 Sandoplast Laranja 3G ou Marcolex AzulER) e 2,50 gramas de Aquezol 200 (Polymer ChemistryInnovations Inc.) em 21,5 g de água com um misturador demotor estático T25 ultraturrax.

Após 10 minutos de mistura o Eirich é esvaziado e ospéletes revestidos são coletados em um recipiente de metal.

Exemplo 2

0 Exemplo 1 foi repetido com PVP K3 0 ao invés deAquazol 200.

Experimento comparativo 1

Um revestidor aéreo Strea-I foi preenchido com 1.000gramas de Akulon K123 e os péletes foram aquecidas comentrada de ar de 65°C (140 m3/h) . A temperatura de saídafoi ajustada a 4 5°C ao pulverizar água. Após aestabilização das temperaturas a dispersão de revestimentofoi aplicada dentro de aproximadamente 15 minutos.

Experimentos comparativos II-VI

Um misturador de alta-velocidade Diosna foi preenchidocom 4 kg de péletes de Akulon K123 náilon-6 e os péletesforam aquecidas a 13O0C. Subseqüentemente uma misturaquente contendo 3 0,0 g de cera derretida, 2 0,0 g depigmento branco (TiO2) e 4,0 g de pigmento preto (Pérolasnegras 880) é adicionada à mistura e misturada por 10minutos a 1.000 rpm. Com aglutinante Hoechst Wachs PP230também uma dispersão/solução de 5 gramas de Macrolex azulRB em 20 gramas de cera foi revestido sobre 4 kg de náilon-6. As misturas de pigmentos foram preparadas em ummisturador Haake. As ceras que se seguem foram testadas:estearato de cálcio, cera LDPE, Erucamida, Acrawax C eHochest Wachs PP230.

Após 10 minutos de revestimento o misturador foiesfriado e em 70°G de temperatura de produto esvaziado.

Resultados de exemplos 1-2 e experimentos comparativosI-VI são compilados na tabela 1.

Tabela 1. Efeito de diversos aglutinante no processode revestimento de péletes de náilon-6, na resistência dospéletes revestidas, e nas placas de teste após moldagem dospéletes.

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Exemplo 3

Uma quantidade de 1.000 g de policarbonato, Xantar PC24R, é aquecida em uma panela e misturada com uma espátula.Subseqüentemente dispersões de revestimento foramadicionadas e a água é removida por um fluxo de ar quente,gerado com um soprador de ar quente. Após o revestimento decor, um revestimento superior com dispersão de aglutinante1,2,3 e 4 foi aplicado. A temperatura dos péletes antes dorevestimento foi de aproximadamente 140°C.

Dispersão de aglutinante 1; 2,5003 g de Macrolexamarelo 6G, 6,18 g de aglutinante Neoxil OOlO (resinas DSM,4 0% de dispersão de poliuretano). Aglutinante derevestimento superior 3,11 g de Neoxil 0010

-Dispersão de aglutinante 2; 2,5001 g de Macrolexamarelo 6g, 8,01 g de aglutinante Neoxil 0208 (Resinas DSM,40% de dispersão de cera de polipropileno) . Revestimentosuperior 3,08 g de Neoxil 0208

- Dispersão de aglutinante -.3; 2,4 998 g de Macrolexamarelo 6g, 3,00 g de solução PVP K-90 em 42 g de água.Revestimento superior 2,00 g de solução de PVP K-90 em 28 gde água de medição dispersão de aglutinante 4; compostopreparado em um extrusor de parafuso duplo contendo 0,25%de Macrolex amarelo 6G em policarbonato.

Os materiais foram secos_ e placas de teste forampreparadas por moldagem de injeção em condições padrão,29O0C e em condição de excesso, 320°C e 5 minutos de tempode residência na máquina. As placas de teste são comparadasatravés de inspeção visual.

Dispersão de aglutinante 1 e 4 fornecem placas deteste de cor transparente e clareza perfeitas. É impossívelver diferença entre 1 e 4.

A placa na qual a dispersão 2 foi usada, é opaca esendo assim claramente diferente. Também a placa na qual adispersão de aglutinante é usada, é ligeiramente opaca. Emcondição de excesso as placas de experimento 2 e 3 parecemalgo escurecido e a turvação algo elevada.

Exemplo 4

Uma faixa ampla de placas de teste coloridasdiferentes que utilizam 6 dispersões de cor diferentes foipreparada. A cor branca foi primeiro dispersa na resina apartir da qual a dispersão de revestimento de Neoxil OOlO éfeita por emulsificação. 0 processo de emulsificaçãotornou-se possível com o TiO2 presente na resina (50% m/mTiona RL-91 em resina). A dispersão preta foi preparada aopassar uma dispersão de 50 gramas de pérolas negras 8 00 e200 gramas de neoxil 0010 através de um homogeneizador depressão elevada em 40MPa. As dispersões foram preparadaspor homogeneização de 20 gramas de tinta em 80 gramas deágua sem utilizar qualquer dispersante.

As composições dos péletes que foram feitas sãodeterminadas na tabela 2.

Ambas as placas de cor preenchidas e transparentespodem ser preparadas.

Os corantes são bem dispersos e distribuídos apósmoldagem.

Péletes com conteúdos de aglutinante mais elevados(13, 14 e 21) tendem a grudar durante secagem.

0 grudar poderia ser reduzido ao aquecer as amostrasou por um revestimento superior com PVP.

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Tabela 2. Composições conforme utilizado para apreparação de péletes de policarbonato revestido. Aquantidade de aglutinante e corante foi revestida cada vezsobre 100 gramas de policarbonato.

A amostra 21 foi investigada por microscópio eletrônico.

Na fotografia 1 a distribuição de corante TiO2 norevestimento e no polímero pode ser observada. Devido àmistura mútua do aglutinante e do polímero não há umatransição acentuada entre o revestimento e o polímero. Istoresulta em muito boa adesão.

Fotografia 1: Fotografia TEM de uma fatia de amostra 21.

Péletes de polímero revestidas da tabela 2 sãocolocadas em um copo de alumínio e são acertadas com ummartelo. Os péletes podem ser transformados em discos semdeposição de corante sobre o alumínio ou sobre o martelo.Exemplo 5

Uraa quantidade de 0,99 gramas de talco ultra HP foidispersa em 3,4 gramas de acetona em ura béquer pequeno emum banho ultra-sônico de Bransson. Subseqüentemente 5,0gramas de Neoxil 0010 e 50 gramas de água foram misturadosna dispersão.

Esta dispersão de revestimento foi aplicada a 1.000gramas de Arnitel KP31393550 (DSM EP) em uma panelaconforme explicado no exemplo 4. Após secagem isto resultaem 1.003 gramas de Arnitel revestido. 0 talco adere muitobem à superfície e não há poeira/boa durante manuseio dospéletes. Após a moldagem o talco é bem disperso edistribuído no polímero.

Exemplo 6

Neste exemplo uma quantidade de 5% de pigmento e 5% deaglutinante é revestida sobre náilon 6. Soluções de 100gramas de PVO Kl 5 e PVP K25 em 100 gramas de água forampreparadas. Subseqüentemente 100 gramas de pigmento deóxido de ferro vermelho foram gradualmente adicionadas acada solução e dispersa. Após a maior parte do pigmento seradicionada foi ficando difícil dispersar mais pigmento.Neste ponto 2 gotículas (aproximadamente 0,1 ml) dedisperbyk 190 foram adicionadas e o resto do pigmento.

Ambas as dispersões poderiam ser vertidas, mas a dispersãocom PVP K25 é muito viscosa.

Quantidades de 60 gramas das dispersões acima foramadicionadas a 360 gramas de péletes de Akulon K123 em umapanela e misturadas com uma espátula. Subseqüentemente osistema foi seco com ar quente. No caso da dispersão comPVP K15 poeira é soprada para fora da panela após ospéletes estarem secas. Também pedaços do revestimento sãolascados quando partículas são acertadas com um martelo. Asuperfície de fratura sobre o náilon ainda é vermelha ouparcialmente vermelha. No caso de PVP K25 não há boadurante o processo de revestimento a não ser alguns flocosque se liberam da superfície da panela. Algum materiallasca quando os péletes são amassadas com um martelo.

O PVP-Kl5 é muito frágil devido a seu peso molecularbaixo e forças mecânicas resultam facilmente em atrito deboa.

Exemplo 7

Uma quantidade menor de revestimento foi aplicada aomisturar 6 gramas das dispersões de revestimento descritasacima e 54 gramas de água. Desta vez 3 96 gramas de AkulonK123 foram revestidas em uma panela com 60 gramas decorante diluído que conduz a aproximadamente 0,5% de cargade corante. Péletes revestidas tornaram-se muito robustasno caso e nenhuma poeira foi formada durante o processo derevestimento, mesmo com aglutinante PVP K15.

Os péletes poderiam ser amassadas com martelo semliberação visível de corante.

Exemplo 8 e experimentos comparativos

A Figura 2 é uma fotografia de garrafas de 1 litro queforam cheias com 100 gramas de péletes revestidas e foramsubseqüentemente agitadas violentamente à mão. Cada garrafafoi agitada IOOx para frente e para trás.

A) Péletes do exemplo 7 que possuem 0,5% de carga depigmento e 0,5% de PVP K15

B) Comparativo, péletes revestidas 5% de pigmento e 5%de revestimento de PVP K15.C) Péletes de acordo com a amostra 11 da Tabela 2 quecontêm 0,126% de Macrolex Azul RG e 0,25% de sólidos deNeoxil 0010.

D) Comparativo, péletes revestidas com 0,125% deMacrolex Azul RG e 0,5% de revestimento Hoechst Wachs PP230

Claims (10)

1. Processo para o revestimento de partículas depolímero caracterizado pelo fato de compreender:- contatar as partículas com uma composição quecompreende um aditivo, um aglutinante de formação depelícula que seja miscível com o polímero, e um agente dedistribuição,- remover o agente de distribuição em uma temperaturade partícula em que o aglutinante possa formar uma películae que seja abaixo da temperatura de amaciamento Tp dopolímero, e- formar e consolidar uma camada contendo aditivo deaglutinante sobre as partículas de polímero,as partículas de polímero sendo mantidas em movimentomútuo embora estejam sendo contatadas com a composição eenquanto a camada contendo aditivo do aglutinante estásendo formada e consolidada.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da consolidação se realizar aoremover o agente de distribuição no ponto em que atemperatura de amaciamento Tb do aglutinante aumentou atéacima da temperatura de partícula.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do polímero ser solúvel noaglutinante.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do aglutinante ser reativo com sipróprio ou com polímero.

5. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato datemperatura de partícula durante a remoção do agente dedistribuição ser de pelo menos 5°C abaixo da Tp.

6. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato datemperatura de partícula durante remoção do agente dedistribuição ser de pelo menos 5°C acima de Tb mas serinferior a Tp.

7. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fatoda proporção da soma de aditivo e aglutinante relativa aototal de aditivo, aglutinante e partículas de polímeroestar entre 0,001 e 5% em peso.

8. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato do aglutinante ser solúvel em agente de distribuição.

9. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato do aditivo ser incorporado no aglutinante e oaglutinante ser insolúvel no agente de distribuição.

10. Processo para a preparação de objetos poliméricoscontendo aditivo caracterizado pelo fato das partículas depolímero revestidas de acordo com o processo de qualqueruma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10serem processadas em uma temperatura que fica acima doponto de fusão do polímero.