BRPI0616348B1 - Method for polymer particle coating and process for the preparation of polymeric objects containing additive - 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 E PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE OBJETOS POLIMÉRICOS CONTENDO ADITIVO" A invenção refere-se a um processo para o revestimento de partículas de polímero, que compreende o contato dos objetos com uma composição que compreende um aditivo, um aglutinante de formação de película e opcionalmente um agente de distribuição, e a formação e consolidação de uma camada de aglutinante que contém aditivo sobre a superfície dos objetos.

Tal processo é conhecido a partir de WO 03/087198, na qual uma solução ou dispersão do aditivo e do aglutinante é contatada com as partículas de polímero através de pulverização da dispersão, por exemplo, através de um bocal ou com o auxílio de um propulsor. Após aquilo, um líquido é pulverizado, o qual possui um efeito de limpeza sobre o sistema de pulverização na presença dos péletes plásticos. Embora partículas plásticas uniformemente revestidas possam ser obtidas com este processo conhecido, durante transporte pneumático, por exemplo, verificou-se que a carga mecânica sobre as partículas pode ser tão elevada que todo ou parte do revestimento pode ser liberado dos péletes de polímero, É o objetivo da invenção propiciar um processo para o revestimento de partículas de polímero que produza um revestimento que seja melhor resistente a forças mecânicas do que o conhecido.

Este objetivo é alcançado de acordo com a invenção no que o aglutinante é miscível com o polímero e as partículas de polímero são mantidas em movimento contínuo enquanto estão sendo contatadas e enquanto a camada contendo aditivo de aglutinante está sendo formada e consolidada e que o contato e formação toma lugar em uma temperatura de aplicação que é abaixo da temperatura de amaciamento Tp das partículas e em uma temperatura em que o aglutinante pode formar uma película.

Verificou-se que o revestimento desse modo aplicado foi aglutinado muito firmemente às partículas de polímero e que em muitos casos mesmo uma camada limite de aglutinante-polímero misturada formou-se sobre a superfície externa das partículas de polímero. A consolidação da mistura de aglutinante e aditivo é aqui entendida por estar trazendo a camada da mistura sobre as partículas em tal condição que as partículas não mais grudem juntas e a camada não mais cai das paredes.

Se nenhum agente de distribuição estiver presente na mistura, a consolidação pode, por exemplo, ser realizada ao esfriar o aglutinante até abaixo de sua temperatura de amaciamento Tb ou através de reações que se realizam no aglutinante, por exemplo, polimerização. Isto pode ser realizado, após o tempo necessário para realizar distribuição uniforme da mistura aglutinante-aditivo sobre as partículas, ao baixar a temperatura no recipiente, por exemplo, ao soprar gás de esfriamento, por exemplo, ar ou nitrogênio. 0 esfriamento das partículas também pode tomar lugar como resultado do contato com a parede mais fria.

Se um agente de distribuição estiver presente na mistura, a consolidação pode ser realizada através da evaporação do agente de distribuição, que normalmente provoca a temperatura de amaciamento da mistura de agente de distribuição de aglutinante para aumentar, possivelmente em combinação com ou seguido pelas medições acima mencionadas para consolidação do aglutinante se nenhum agente de distribuição estiver presente. 0 aglutinante pode ser disperso ou emulsificado ou também dissolvido no agente de distribuição. A temperatura de transição de vidro do aglutinante na mistura ou solução será normalmente inferior àquela do aglutinante, Tb, por si só. Após a remoção do agente de distribuição, a Tb real aumentará para a Tb do próprio aglutinante quando todo o agente de distribuição for removido. Verificou-se que a presença de uma quantidade pequena de agente de distribuição ou solvente no aglutinante já é suficiente para reduzir a Tb. Isto torna possível ainda utilizar aglutinantes que possuam uma Tb que é mais elevada do que a Tp do material a ser revestido. 0 agente de distribuição também pode servir como solvente para o aglutinante. 0 processo é realizado em uma temperatura em que o aglutinante pode formar uma película. Esta temperatura pode ser determinada para cada aglutinante, quer misturado ou não com um agente de distribuição, de acordo com o padrão ASTM D2354. 0 equipamento necessário para realizar este método de teste está comercialmente disponível, por exemplo, o MFFT Bar de Rhopoint Instruments Ltd.

Verificou-se que em tal temperatura o aglutinante ou a combinação de agente de distribuição de aglutinante é uniformemente pulverizado sobre as partículas a serem revestidas quando as mesmas entram em contato entre si e uma película de aglutinante contendo aditivo é formada.

De preferência a temperatura durante a remoção do agente de distribuição é de pelo menos 5°C abaixo da Tp. Isto garante que as partículas de polimero mantenham seu formato e firmeza de modo que após os contatos mútuos das partículas, que ocorrem como resultado de seu movimento mútuo, seja exercida força suficiente sobre a composição contendo aglutinante para distribuição uniforme do último sobre a superfície externa das partículas de polimero. Para polímeros amorfos a temperatura de transição de vidro é utilizada como a temperatura de amaciamento Tp do polímero e para polímeros semicristalinos ou cristalinos o ponto de fusão, determinado por meio de DSC com a taxa de aquecimento de 10°C por minuto, é utilizado como esta temperatura.

Também se prefere que a temperatura durante remoção do agente de distribuição seja de pelo menos 5°C acima da temperatura de amaciamento do aglutinante, Tb, porém inferior a Tp. Isto garante que, também quando a maior parte do agente de distribuição foi removida e a viscosidade do aglutinante começa a desempenhar um papel importante na distribuição da composição sobre a superfície das partículas de polímero, o aglutinante está macio o suficiente para ser regularmente distribuído sobre a superfície das partículas de polímero pelas forças que ocorrem após os contatos mútuos entre as referidas partículas.

Em muitos casos o aglutinante também se amacia devido à absorção do agente de distribuição. Por esta razão o processo também pode ser realizado quando o aglutinante possui uma temperatura de amaciamento que é mais elevada do que a temperatura na qual o processo é realizado, desde que seja garantido que o agente de distribuição permanece presente por tempo longo o suficiente para manter o aglutinante suficientemente macio de modo que possa ser distribuído de forma regular sobre a superfície de partícula após os contatos mútuos entre as partículas de polímero. Isto pode ser alcançado ao adicionar mais agente de distribuição ou ao descarregar o vapor do agente de distribuição menos rapidamente. Condições adequadas podem simplesmente ser verificadas experimentalmente.

No processo de acordo com a invenção partículas de polímero são revestidas. Estas partículas podem e serão como regra péletes, como utilizado como alimentação para extrusores e outro equipamento de processamento de polímero, mas se desejado também partículas maiores ou mesmo objetos podem ser revestidos com o processo de acordo com a invenção. Exemplos de polímeros adequados que, freqüentemente misturados com aditivos, são processados são polímeros termoplásticos tais como poliolefinas, poliésteres, poliamidas, policarbonato, polímero acrilonitrila-butadieno-estireno, poliacetais e poliestireno.

As partículas de polímero são contatadas com uma composição que compreende um aditivo, um aglutinante de formação de película que é miscível com o polímero, e um agente de distribuição. O processo é adequado para os aditivos usuais, exemplos do quais são corantes, lubrificantes, agentes de sopro, pigmentos, tinturas, antioxidantes, estabilizadores térmicos e UV, antiestáticos, agentes antibloqueio, agentes de liberação e retardadores de chama. Especificamente, o processo é adequado para revestimento com corantes tais como pigmentos e tinturas porque uma distribuição uniforme destes no revestimento é muito importante para obter objetos uniformemente coloridos quando os péletes de polímero são processados e porque a liberação de corantes durante tratamento e transporte é muito inconveniente. Na composição um ou mais aditivos podem estar presentes.

Aglutinantes de formação de película adequados são aquelas substâncias a partir das quais uma camada fina coerente pode ser obtida por solução, dispersão ou processamento de fundição.

Exemplos são oligômeros e polímeros.

Uma exigência extra a ser preenchida pelo aglutinante na composição que é utilizada no processo de acordo com a invenção é que o mesmo seja miscível com o polímero das partículas.

Um aglutinante é considerado como sendo miscível na estrutura da invenção se o mesmo passa em pelo menos um dos testes que se seguem.

Em um primeiro teste quantidades iguais de polímero e aglutinante seco são misturadas no material derretido em um amassador ou extrusor. Uma amostra da mistura resultante é colocada em uma panela DSC padrão e aquecida em um aparelho DSC em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto. Se um pico de temperatura de transição de vidro único é visível na curva de aquecimento, situada entre os valores correspondentes do aglutinante e do polímero pelos próprios, então o aglutinante é considerado como sendo miscível com o polímero.

Se uma combinação polímero-aglutinante não pode ser considerada 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 do aglutinante conforme pretendido para uso no processo de acordo com a invenção é misturada com uma quantidade igual de pó de polimero, por exemplo, obtido por moagem criogênica, e colocado em uma panela DSC. Em seguida, o material combinado é aquecido até Tp em um aparelho DSC, com evaporação do agente de distribuição. Aglutinante e polimero também são considerados como sendo misciveis na estrutura da invenção se a temperatura de transição de vidro do aglutinante, conforme medida na segunda curva de aquecimento, tiver aumentado devido ao aquecimento junto ao polimero por pelo menos 5% da diferença entre os valores da temperatura de transição de vidro do próprio aglutinante e polimero.

Embora as temperaturas de transição de vidro da maior parte dos materiais de aglutinante e polimero sejam conhecidas dos próprios, as mesmos podem se desejado ser determinadas separadamente por meio de rastreamentos DSC separados.

Verificou-se que quando o aglutinante é miscivel com o polimero, o processo de acordo com a invenção produz uma camada limite entre aglutinante e polimero que dá muito boa adesão da camada de aglutinante às péletes. Como regra, esta camada limite possui uma espessura de pelo menos 0,1 pm, na qual tanto aglutinante quanto polimero estão presentes. A composição contém ainda um agente de distribuição. 0 agente de distribuição é escolhido de modo que, em conjunção com o aglutinante e o aditivo ou aditivos, seja de tal forma que estes componentes possam formar uma dispersão estável na mesma, opcionalmente com aplicação, conhecida por si mesma, de um agente dispersante. De preferência, nenhuma ou uma quantidade mínima de agente dispersante é adicionada porque sua presença no revestimento dos péletes de polímero deve possuir uma influência indesejável sobre as propriedades do polímero nos péletes e sobre aquelas dos objetos eventualmente feitos a partir destes. Para minimizar a quantidade opcionalmente exigida de um agente dispersante, é vantajoso para o aglutinante possuir grupos liofílicos.

As quantidades de aglutinante e aditivo que são contatadas através da composição com uma certa quantidade de partículas de polímero são escolhidas de modo que o revestimento das partículas de polímero possua uma espessura desejada e conteúdo de aditivo e aglutinante desejados. Na prática, a proporção da soma de aditivo e aglutinante relativa ao total de partículas de aditivo, aglutinante e polímero fica entre 0,001 e 5% em peso e de preferência entre 0,001 e 3 ou mesmo 1% em peso. O limite inferior é determinado pela proporção minimamente desejada de aditivo, enquanto o limite superior seja determinado pela quantidade máxima permissível de aglutinante em conexão com sua possível influência adversa sobre as propriedades do polímero. A razão aglutinante:aditivo como regra fica entre 1:10 e 10:1, com uma quantidade relativa de aglutinante de preferência sendo limitada ao que é necessário para realizar bom encapsulamento do aditivo na camada de revestimento e dispersão adequada dos aditivos após processamento do polímero. Como regra, razões em torno de 1:1 satisfazem.

Uma vez que a espessura de camada de revestimento será normalmente entre 1 e 10 pm na proporção definida do revestimento relativo ao polímero e em um tamanho de pélete usual de 0,5 a 5 mm, o tamanho de pelo menos 90% das partículas de aditivo no revestimento é de preferência inferior a 10 pm e mais preferivelmente inferior a 5 pnu Se as partículas de aditivo não se dissolverem no agente de distribuição, o aditivo é de preferência adicionado ao agente de distribuição no tamanho desejado. Se os mesmos se dissolverem, partículas maiores podem ser iniciadas, que serão automaticamente reduzidas como resultado de dissolução em tamanho ou mesmo ser reduzidas a nível molecular.

Por esta razão, o tamanho das partículas de aglutinante na composição pode ser escolhido dentro de limites mais amplos do que aquele de um aditivo de não dissolução. Um limite superior é definido pela exigência de que partículas de aglutinante devem formar uma dispersão estável no agente de distribuição, opcionalmente enquanto aplica uma quantidade permissivel de agente dispersante. Outra exigência, que como regra é menos restrita, é imposta pelo tamanho das partículas de polímero. Para alcançar pulverização eficaz do aglutinante acima de sua temperatura de amaciamento sobre partículas de polímero, o tamanho das partículas de aglutinante é de preferência no máximo 50% e mais preferivelmente no máximo 30% do tamanho das partículas de polímero.

Se o aglutinante é solúvel no agente de distribuição, partículas de aglutinante maiores podem ser utilizadas na composição para as razões acima declaradas para o aditivo. 0 aglutinante é de preferência inerte relativo ao aditivo, de modo que o aditivo ainda possui as propriedades desejadas no revestimento. Aglutinante e aditivo podem estar separadamente presentes na composição, mas também é possível para o aditivo já ter sido incorporado ao aglutinante. 0 último é vantajoso porque, como regra, então menos agente dispersante é necessário para obter uma dispersão estável na composição e uma redução da quantidade exigida de agente de distribuição torna-se possível. A composição é contatada com as partículas de polímero e o agente de distribuição é removido, de modo que uma camada de aglutinante contendo aditivo seja deixada sobre as 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 partículas com a composição. Isto pode ser feito em etapas, com cada vez uma porção da composição sendo fornecida às partículas e, 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 sido fornecida. As partículas podem estar já à temperatura desejada antes de serem contatas com a composição, com o calor presente nas partículas provocando evaporação do agente de distribuição. Além disso, calor extra pode ser fornecido, por exemplo, por meio de ar quente ou por radiação de calor, para acelerar a evaporação.

Durante a remoção do agente de distribuição, as partículas são mantidas em movimento mútuo, com as partículas também sendo contatadas novamente e novamente com aquela porção da composição, esta sendo um líquido, que pode ter sido purgado das partículas. Desta forma a composição total e as quantidades de aditivo e aglutinante presentes na mesma são aplicadas às partículas, enquanto além disso é impedido que as partículas grudem entre si. A composição presente sobre as partículas pode ser pegajosa em consideração à presença de uma quantidade de agente de distribuição que ainda é maior do que permissível e em consideração à presença do aglutinante em uma temperatura acima de sua temperatura de amaciamento. 0 processo é realizado em uma temperatura que o aglutinante possa formar uma película. Esta temperatura pode ser determinada para cada aglutinante, quer misturado ou não com um agente de distribuição, de acordo com padrão ASTM D2354. 0 equipamento necessário para realizar este método de teste está comercialmente disponível, por exemplo, o Bar MFFT de Rhopoint Instruments Ltd.

Verificou-se que o efeito mecânico dos contatos mútuos entre as partículas de polímero como resultado de seu movimento mútuo em tal temperatura faz com que o aglutinante da combinação de agente de distribuição-aglutinante seja uniformemente pulverizado sobre as partículas a serem revestidas quando as mesmas entrarem em contato entre si e uma película de aglutinante contendo aditivo for formada.

Uma das etapas no processo de acordo com a invenção é a consolidação da camada de aglutinante contendo aditivo sobre os péletes. Isto é entendido como significando que a espessura desta camada é reduzida a tal extensão que os péletes aderem entre si no máximo com tal força pequena que uma carga mecânica pequena tal como mistura ou agitação fará com que as mesmas se separem. Tão pequena carga mecânica pode, por exemplo, ser o despejamento para dentro ou para fora de uma embalagem ou o preenchimento de um tambor de armazenamento ou a descarga a partir do mesmo.

Apenas quando a camada de aglutinante tiver sido consolidada, o movimento das partículas é interrompido e as partículas revestidas são removidas do espaço no qual o revestimento assume lugar. A capacidade de adesão mútua das partículas revestidas pode ser reduzida de diversas formas durante o processo. Uma possibilidade é a evaporação de tanto agente de distribuição que a temperatura de amaciamento da composição de aglutinante utilizada torna-se mais elevada do que a temperatura dos péletes. Outra possibilidade é reduzir a temperatura dos péletes para abaixo da temperatura de amaciamento da composição de aglutinante. Se o aglutinante é solúvel no polímero, o polímero das partículas começará parcialmente a dissolver-se no aglutinante de modo que a temperatura de amaciamento do aglutinante aumentará. Em outra modalidade é feito uso de um aglutinante reativo do qual a capacidade de adesão melhora devido à polimerização que ocorre entre moléculas de aglutinante ou entre moléculas de aglutinante e do polímero. Dependendo do método escolhido para consolidar a camada, o solvente é removido antes, durante ou após a referida consolidação. Uma contribuição à referida remoção é feita pela temperatura aumentada na qual a composição é contatada e pelo gás opcional ou corrente de ar com o qual a composição é fornecida ou com o qual opcionalmente uma base de fluido é mantida.

As partículas podem ser mantidas em movimento de formas conhecidas. Exemplo é a manutenção de uma base de fluido, com ar ou um gás inerte, se desejado aquecido até a temperatura escolhida, sendo soprado através das partículas provenientes do ascendente da base. Junto com o ar opcionalmente também a composição utilizada para revestimento pode ser fornecida, porém esta composição pode também ser fornecida separadamente a partir da parte superior e da lateral. De preferência as partículas são mantidas em movimento por meio de engrenagem de agitação, que é em seguida de preferência esfriada a uma temperatura abaixo da temperatura de amaciamento Tb do aglutinante.

Quando uma camada consolidada do aglutinante com o aditivo naquela se formar sobre as partículas, esta camada pode ainda possuir alguma tendência a aglutinar as partículas entre si. Contudo, como regra, as partículas em seguida não mais saem sobre superfícies lisas (metal, vidro ou cerâmica) do equipamento.

Após a espessura das partículas ter diminuído a um nível aceitável, por exemplo, de acordo com uma das formas acima mencionadas, o movimento pode ser interrompido e a temperatura pode ser reduzida. Verificou-se que a interrupção do movimento mútuo quando a temperatura caiu até a região de Tb, por exemplo, até aproximadamente 5°C acima da mesma, apenas conduz a tal aderência mútua branda que uma carga mecânica pequena, por exemplo, mistura ou agitação suave, é suficiente para separar as partículas novamente. Isto é similar ao caso em que a camada de aglutinante ainda contém no máximo 10, 5 ou 2% em peso do agente de distribuição. A temperatura permissível e teor de umidade dependem da combinação de agente de distribuição e aglutinante, mas pode simplesmente ser determinada experimentalmente.

Como temperatura de amaciamento Tb do aglutinante a temperatura de transição de vidro é utilizada se o aglutinante for um polímero amorfo e de preferência a temperatura de fundição se o aglutinante for um polímero semicristalino ou cristalino. Se o aglutinante se dissolve em agente de distribuição, a temperatura no início deveria ser acima da temperatura de dissolução do aglutinante no agente de distribuição. À medida que o agente de distribuição está sendo removido, o aumento em concentração fará com que esta temperatura de dissolução aumente e em uma certa concentração mínima a temperatura de transição de vidro do aglutinante ou ponto de fusão tornar-se-á decisiva. Quando é feito uso de uma solução do aglutinante em um agente de distribuição, a temperatura das partículas terá de ser sempre, por conseguinte, mais elevada do que a temperatura que é relevante naquele momento a fim de manter o aglutinante em uma condição que permite a pulverização e distribuição sobre as partículas móveis. No início do processo de remoção de agente de distribuição esta é a temperatura de dissolução, e no final é a referida temperatura de amaciamento. Para impedir sujeira na parede e em qualquer engrenagem de agitação utilizada, a temperatura de parede de preferência sempre é inferior à temperatura das partículas e à temperatura da composição, que são em princípio as mesmas. 0 aglutinante é selecionado de tal forma que pode ser misturado de forma homogênea com o polímero em um processo de fundição após a aplicação de revestimento. De preferência o aglutinante, por conseguinte, é um polímero termoplástico e nenhum ou apenas pouco encadeamento se realiza durante o processo de revestimento.

Os aglutinantes são selecionados em conjunto com o polímero das partículas e devem preencher a exigência de que os mesmos sejam miscíveis com este polímero. Além disso, o aglutinante, conforme já estabelecido antes, deve ser capaz de formar uma película enquanto não deveria também possuir qualquer influência indesejável sobre o aditivo a ser aplicado.

Exemplos de aglutinantes adequados para aplicação de um revestimento contendo aditivo com o processo de acordo com a invenção sobre poliamidas, poliésteres e poliéteres são polioxazolinas tais como Aquasol® de Polymer Innovations Inc. e resinas preparadas por polimerização de monômeros com dois grupos reativos escolhidos de: álcoois, ácidos carboxílicos, aminas ou isocianatos. Pelo menos uma parte dos monômeros aplicados deveria possuir afinidade suficiente ao agente de distribuição para permitir emulsificação ou dissolução do aglutinante. Exemplos adequados de tais aglutinantes são poliéteres tais como óxido de polietileno, óxido de polipropileno e combinações destes. Também é possível adicionar substâncias após a polimerização que possuam afinidade tanto por resina como pelo agente de distribuição. Exemplos são copolímeros de blocos com um bloco de óxido de polietileno que possui afinidade para a água de agente de distribuição. Ao utilizar isocianatos é possível fazer com que a polimerização se realize apenas parcialmente ao bloquear estes grupos. Isto possui a vantagem de que o aglutinante seja de um peso molecular inferior ao ser aplicado e é desse modo mais fácil de distribuir sobre os péletes enquanto é capaz de polimerizar ainda após revestimento e mesmo entrar nas aglutinações com o polímero revestido, como resultado de que a mistura melhora a e os péletes não são mais pegajosas.

Verificou-se que Neoxil 0010® (DSM) é especificamente adequado para o revestimento de péletes de policarbonato e objetos de formatos diferentes das mesmas e para poliésteres. Após o processamento de péletes revestidas com isto, verificou-se que o polímero manteve plenamente sua clareza.

Aglutinantes adequados para aplicação de um revestimento contendo aditivo que utiliza o processo de acordo com a invenção sobre poliolefinas são emulsões de poliolefinas modificadas, de preferência oxidizadas ou enxertadas com grupos liofílicos, EVA ou PVA, opcionalmente misturados com emulsões de poliéster, poliuretano ou resinas de epóxi, tal como, por exemplo, passíveis de obtenção sob o nome comercial Neoxil ®(DSM) para obter uma resistência mecânica melhor do revestimento. Emulsões de LLDPE são também adequadas porque este material possui um ponto de fusão inferior à maior parte das outras poliolefinas. Como aglutinantes adicionais aqueles que são preparados por meio de polimerização de emulsão, tais como poliestireno e polibutadieno, são altamente adequados porque estão diretamente disponíveis como uma emulsão. A adição de um agente de umedecimento tal como um dos aditivos Silwet ® (Crompton) ou um dos aditivos de Byk Chemie, que forma parte do grupo Byk 331 através de 348, propiciam melhor umedecimento dos péletes quando é feito uso de polímeros hidrofóbicos tais como poliolefinas ou polímeros de estireno.

Polímeros de estireno tais como poliestireno, HIPS, ABS podem ser revestidos com os mesmos aglutinantes das poliolefinas. Verificou-se que uma solução de polivinilpirolidona em água é especificamente adequada para o revestimento de péletes de náilon-6. A invenção será ilustrada pelos exemplos que se seguem sem estarem restritas aos mesmos.

Os testes que se seguem foram realizados sobre os péletes revestidos e no misturador; • Observação da sujeira do misturador, tambor e agitador • Facilidade de limpeza do misturador com água. Um pano úmido é esfregado sobre uma parte pequena da superfície dentro do misturador e a superfície e o pano são observados. • Sujeira do misturador após ciclos de revestimento repetidos sem limpeza • Resistência mecânica dos péletes revestidas. Péletes em uma lata de metal são acertadas com um martelo e a superfície da lata e o martelo são observados. • Moldagem de injeção das amostras dentro de placas de teste. A homogeneidade da cor é testada e a cor é comparada com placas de teste feitas a partir de péletes preparadas por extrusão.

Exemplo 1 Um misturador Eirich com um tambor de rotação aquecido (42 rpm) e um agitador (450 rpm) é preenchido com 1.000 g de Akulon K222-KGV4 náilon-6. Os péletes são brancas (F8.04.81.LP) e contêm além do pigmento branco (TÍO2) fibras de vidro e retardador de chama. Os péletes são aquecidos a 130°C e, após esta temperatura ser alcançada, 25 gramas de dispersão de revestimento são adicionados. Um fluxo pequeno de nitrogênio é conduzido no tambor a fim de impedir a degradação da poliamida. A dispersão de revestimento é preparada ao misturar 1,00-grama de tintura (Marcolex RedE G, Sandoplast Laranja 3G ou Marcolex Azul ER) e 2,50 gramas de Aquezol 200 (Polymer Chemistry Innovations Inc.) em 21,5 g de água com um misturador de motor estático T25 ultraturrax.

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

Exemplo 2 O Exemplo 1 foi repetido com PVP K30 ao invés de Aquazol 200.

Experimento comparativo 1 Um revestidor aéreo Strea-1 foi preenchido com 1.000 gramas de Akulon K123 e os péletes foram aquecidas com entrada de ar de 65°C (140 m3/h) . A temperatura de saida foi ajustada a 45°C ao pulverizar água. Após a estabilização das temperaturas a dispersão de revestimento foi aplicada dentro de aproximadamente 15 minutos.

Experimentos comparativos II-VI

Um misturador de alta-velocidade Diosna foi preenchido com 4 kg de péletes de Akulon K123 náilon-6 e os péletes foram aquecidas a 130°C. Subseqüentemente uma mistura quente contendo 30,0 g de cera derretida, 20,0 g de pigmento branco (TiO.?) e 4,0 g de pigmento preto {Pérolas negras 880) é adicionada à mistura e misturada por 10 minutos a Í.GGÜ rpm. Com aglutinante Hoechst Wachs PP230 também uma dispersão/solução de 5 gramas de Macrolex azul RB em 20 gramas de cera foi revestido sobre 4 kg de náilon- 6. As misturas de pigmentos foram preparadas em um misturador Haake, As ceras que se seguem foram testadas: estearato de cálcio, cera LDPE, Erucamida, Acrawax C e Hochest Wachs PP230.

Após 10 minutos de revestimento o misturador foi esfriado e em 70°C de temperatura de produto esvaziado.

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

Tabela 1. Efeito de diversos aglutinante no processo de revestimento de péletes de nãilon-6, na resistência dos péletes revestidas, e nas placas de teste após moldagem dos ; >életes.

Exemplo 3 Uma quantidade de 1,000 g de policarbonato, Xantar PC 24R, é aquecida em uma panela e misturada com uma espátula, Subsequentemente dispersões de revestimento foram adicionadas e a água é removida por um fluxo de ar quente, gerado com um soprador de ar quente. Após o revestimento de cor, um revestimento superior com dispersão de aglutinante 1,2,3 e 4 foi aplicado. A temperatura dos péletes antes do revestimento foi de aproximadamente 140°C.

Dispersão de aglutinante 1; 2,5003 g de Macrolex amarelo 6G, 6,18 g de aglutinante Neoxil 0010 (resinas DSM, 40% de dispersão de poliuretano). Aglutinante de revestimento superior 3,11 g de Neoxil 0010 -Dispersão de aglutinante 2; 2,5001 g de Macrolex amarelo 6g, 8,01 g de aglutinante Neoxil 0208 (Resinas DSM, 40% de dispersão de cera de polipropileno). Revestimento superior 3,08 g de Neoxil 0208 - Dispersão de aglutinante 3; 2,4998 g de Macrolex amarelo 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 g de água de medição dispersão de aglutinante 4; composto preparado em um extrusor de parafuso duplo contendo 0,25% de Macrolex amarelo 6G em policarbonato.

Os materiais foram secos e placas de teste foram preparadas por moldagem de injeção em condições padrão, 290°C e em condição de excesso, 320°C e 5 minutos de tempo de residência na máquina. As placas de teste são comparadas através de inspeção visual.

Dispersão de aglutinante 1 e 4 fornecem placas de teste de cor transparente e clareza perfeitas. É impossível ver diferença entre 1 e 4. A placa na qual a dispersão 2 foi usada, é opaca e sendo assim claramente diferente. Também a placa na qual a dispersão de aglutinante é usada, é ligeiramente opaca. Em condição de excesso as placas de experimento 2 e 3 parecem algo escurecido e a turvação algo elevada.

Exemplo 4 Uma faixa ampla de placas de teste coloridas diferentes que utilizam 6 dispersões de cor diferentes foi preparada. A cor branca foi primeiro dispersa na resina a partir da qual a dispersão de revestimento de Neoxil 0010 é feita por emulsificação. O processo de emulsificação tornou-se possível com o TiQ? presente na resina (501 m/m Tiona RL-91 em resina). A dispersão preta foi preparada ao passar uma dispersão de 50 gramas de pérolas negras 800 e 200 gramas de neoxil 0010 através de um homogeneizador de pressão elevada em 40MPa, As dispersões foram preparadas por homogeneização de 20 gramas de tinta em 80 gramas de água sem utilizar qualquer dispersante.

As composições dos péletes que foram feitas são determinadas na tabela 2.

Ambas as placas de cor preenchidas e transparentes podem ser preparadas.

Os corantes são bem dispersos e distribuídos após moldagem. Péletes com conteúdos de aglutinante mais elevados (13, 14 e 21) tendem a grudar durante secagem. 0 grudar podería ser reduzido ao aquecer as amostras ou por um revestimento superior com PVP.

Tabela 2. Composições conforme utilizado para a preparação de péletes de policarbonato revestido. A quantidade de aglutinante e corante foi revestida cada vez sobre 100 gramas de policarbonato. A amostra 21 foi investigada por microscópio eletrônico.

Na fotografia 1 a distribuição de corante T i 0: no revestimento e no polímero pode ser observada. Devido à mistura mútua do aglutinante e do polímero nào há uma transição acentuada entre o revestimento e o polímero. Isto resulta em muito boa adesão.

Fotografia 1: Fotografia TEM de uma fatia de amostra 21. Péletes de polímero revestidas da tabela 2 são colocadas em um copo de alumínio e são acertadas com um martelo. Os péletes podem ser transformados em discos sem deposição de corante sobre o alumínio ou sobre o martelo.

Exemplo 5 Uma quantidade de 0,99 gramas de talco ultra HP foi dispersa em 3,4 gramas de acetona em um béquer pequeno em um banho ultra-sônico de Bransson. Subseqüentemente 5,0 gramas de Neoxil 0010 e 50 gramas de água foram misturados na dispersão.

Esta dispersão de revestimento foi aplicada a 1.000 gramas de Arnitel KP31393550 (DSM EP) em uma panela conforme explicado no exemplo 4. Após secagem isto resulta em 1.003 gramas de Arnitel revestido. O talco adere muito bem à superfície e não há poeira/boa durante manuseio dos péletes. Após a moldagem o talco é bem disperso e distribuído no polímero.

Exemplo 6 Neste exemplo uma quantidade de 5% de pigmento e 5% de aglutinante é revestida sobre náilon 6. Soluções de 100 gramas de PVO K15 e PVP K25 em 100 gramas de água foram preparadas. Subseqüentemente 100 gramas de pigmento de óxido de ferro vermelho foram gradualmente adicionadas a cada solução e dispersa. Após a maior parte do pigmento ser adicionada foi ficando difícil dispersar mais pigmento. Neste ponto 2 gotícuias (aproximadamente 0,1 ml) de disperbyk 190 foram adicionadas e o resto do pigmento. Ambas as dispersões poderíam ser vertidas, mas a dispersão com PVP K25 é muito viscosa.

Quantidades de 60 gramas das dispersões acima foram adicionadas a 360 gramas de péletes de Akulon K123 em uma panela e misturadas com uma espátula. Subseqüentemente o sistema foi seco com ar quente. No caso da dispersão com PVP K15 poeira é soprada para fora da panela após os péletes estarem secas. Também pedaços do revestimento são lascados quando partículas são acertadas com um martelo. A superfície de fratura sobre o náilon ainda é vermelha ou parcialmente vermelha. No caso de PVP K25 não há boa durante o processo de revestimento a não ser alguns flocos que se liberam da superfície da panela. Algum material lasca quando os péletes são amassadas com um martelo. 0 PVP-K15 é muito frágil devido a seu peso molecular baixo e forças mecânicas resultam facilmente em atrito de boa.

Exemplo 7 Uma quantidade menor de revestimento foi aplicada ao misturar 6 gramas das dispersões de revestimento descritas acima e 54 gramas de água. Desta vez 396 gramas de Akulon K123 foram revestidas em uma panela com 60 gramas de corante diluído que conduz a aproximadamente 0,5% de carga de corante. Péletes revestidas tornaram-se muito robustas no caso e nenhuma poeira foi formada durante o processo de revestimento, mesmo com aglutinante PVP K15.

Os péletes poderíam ser amassadas com martelo sem liberação visível de corante.

Exemplo 8 e experimentos comparativos A Figura 2 é uma fotografia de garrafas de 1 litro que foram cheias com 100 gramas de péletes revestidas e foram subseqüentemente agitadas violentamente à mão. Cada garrafa foi agitada lOOx para frente e para trás. A) Péletes do exemplo 7 que possuem 0,5% de carga de pigmento e 0,5% de PVP K15 B) Comparativo, pélet.es revestidas 5% de pigmento e 51 de revestimento de PVP Kl5. C) Péletes de acordo com a amostra 11 da Tabela 2 que contêm 0,126% de Macrolex Azul RG e 0,25% de sólidos de Neoxil 0010. D) Comparativo, péletes revestidas com 0,125% de Macrolex Azul RG e 0,5% de revestimento Hoechst Wachs PP23Ü REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Processo para o revestimento de partículas de polímero caracter!zado pelo fato de compreender: -contatar as partículas com uma composição que compreende um aditivo, um aglutinante de formação de película que seja miscível com o polímero, e um agente de distribuição, -remover o agente de distribuição em uma temperatura de partícula em que o aglutinante possa formar uma película e que seja abaixo da temperatura de amaciamento Tp do polímero, e -formar e consolidar uma camada contendo aditivo de aglutinante sobre as partículas de polímero, as partículas de polímero sendo mantidas em movimento mútuo enquanto são contatadas com a composição, durante a remoção do agente de distribuição, e enquanto a camada contendo aditivo do aglutinante está sendo formada e consolidada, em que a míscíbílidade é determinada pela mistura de quantidades iguais de polímero e aglutinante seco no material derretido em um amassador ou extrusor; uma amostra da mistura resultante é colocada em uma panela DSC padrão e aquecida em um aparelho DSC em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto; se um pico de temperatura de transição de vidro único é visível na curva de aquecimento, situada entre os valores correspondentes do aglutinante e do polímero pelos próprios, então o aglutinante é considerado como sendo miscível com o polímero; se uma combinação polímero-aglutinante não pode ser considerada como seno miscível de acordo com o teste acima, a mesma pode ser submetida ao teste que se segue, no qual uma quantidade de uma dispersão ou solução do aglutinante conforme pretendido para uso no processo de acordo com a invenção é misturada com uma quantidade igual de pó de polímero, por exemplo, obtido por moagem criogênica, e colocado em uma panela DSC; em seguida, o material combinado é aquecido até Tp em um aparelho DSC, com evaporação do agente de distribuição; aglutinante e polímero também são considerados como sendo miscíveis se a temperatura de transição de vidro do aglutinante, conforme medida na segunda curva de aquecimento, tiver aumentado devido ao aquecimento junto ao polímero por pelo menos 5% da diferença entre os valores da temperatura de transição de vidro do próprio aglutinante e polímero.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada contendo aditivo de aglutinante forma produz uma camada limite com o polímero, tal camada limite possui uma espessura de pelo menos 0,1 pm.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o polímero é uma poliolefina, poliestireno, HIPS e ABS e o aglutinante compreende uma emulsão de poliolefinas modificadas.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o polímero é uma poliamida, poliéster ou um poliéter e o aglutinante compreende uma polioxazolina.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da consolidação se realizar ao remover o agente de distribuição no ponto em que a temperatura de amaciamento Tb do aglutinante aumentou até acima da temperatura de partícula.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato do polímero ser solúvel no aglutinante.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato do aglutinante ser reativo com si próprio ou com o polímero.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato da temperatura de partícula durante a remoção do agente de distribuição ser de pelo menos 5°C abaixo da Tp.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato da temperatura de partícula durante remoção do agente de distribuição ser de pelo menos 5°C acima de Tb mas ser inferior a Tp.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato da proporção da soma de aditivo e aglutinante relativa ao total de aditivo, aglutinante e partículas de polímero estar entre 0,001 e 5% em peso.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato do aglutinante ser solúvel em agente de distribuição.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato do aditivo ser incorporado no aglutinante e o aglutinante ser insolúvel no agente de distribuição.

13. Processo para a preparação de objetos poliméricos contendo aditivo caracterizado pelo fato das partículas de polímero revestidas de acordo com o processo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12 serem processadas em uma temperatura que fica acima do ponto de fusão do polímero.