BRPI0616998A2 - composições de agente de nucleação contendo sìlica e métodos para o uso de tais composições em poliolefinas - Google Patents

Abstract

COMPOSIçõES DE AGENTE DE NUCLEAçãO CONTENDO SìLICA E MéTODOS PARA O USO DE TAIS COMPOSIçõES EM POLIOLEFINAS. A presente invenção refere-se aos diacetais de sorbitóis e xilitóis que são empregados em poliolefinas como agentes de nucleação. Os diacetais de sorbitóis e de xilitóis agentes de nucleação podem ser fornecidos na forma granular ou em pó provenientes de tremonhas ou equipamentos misturadores em poliolefinas durante a formação de composições poliméricas e artigos poliméricos. O fluxo de diacetais de sorbitóis e xilitóis é melhorado através do uso de determinadas sílicas, em determinadas porcentagens em peso definidas. Os compostos de sílica da faixa de tamanho de submícron podem conferir propriedades excelentes de intensificação de fluxo quando misturados e usados com tais diacetais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI-ÇÕES DE AGENTE DE NUCLEAÇÃO CONTENDO SÍLICA E MÉTODOSPARA O USO DE TAIS COMPOSIÇÕES EM POLIOLEFINAS".

Antecedentes da Invenção

Os acetais de sorbitol são empregados nas poliolefinas comoagentes de nucleação. Os agentes de nucleação conferem propriedadesincrementadas aos polímeros, incluindo a cristalização acelerada do políme-ro e a turvação reduzida. Um agente de nucleação em uso amplo é o 1,3-2,4di(benzilideno) sorbitol (conhecido como "DBS"), o qual é vendido pela Milli-ken & Company como agente de nucleação da marca Millad® 3905. Outroscompostos de acetal de sorbitol usados como agentes de nucleação inclu-em: (1) bis(3,4-dimetilbenzilideno) sorbitol (vendido pela Milliken & Companycomo agente de nucleação da marca Millad® 3988, também conhecido co-mo "DMDBS"); e (2) bis(p-metilbenzilideno) sorbitol, vendido pela Milliken &Company como agente de nucleação da marca Millad® 3940 ("MDBS").

Na manufatura e nas operações de polímeros, os acetais desorbitol podem ser fornecidos como um pó aditivo proveniente de uma tre-monha no equipamento de processamento de poliolefina para ser misturadocom o polímero. O DMDBS comercial na forma de pó é mostrado na figura 1,e o cristal 9 de DMDBS é visto na parte direita superior da figura 1.

Os acetais de sorbitol algumas vezes não fluem de imediato oufacilmente de tais tremonhas, o que é um desafio contínuo para operadoresde equipamentos de aditivos de polímeros. Os acetais de sorbitol são ineren-temente coesivos e compressíveis, o que contribui com os problemas defluxo operacional. Os problemas de fluxo podem se manifestar como forma-ção de uma ponte e entupimento, que resulta algumas vezes em um fluxoreduzido, ou então em nenhum fluxo. Este é um problema operacional paraoperações de mistura de polímeros.

Há pelo menos duas abordagens da indústria comum para solu-cionar os problemas de fluxo. A primeira abordagem emprega o pó puro deacetal de sorbitol com um equipamento especialmente projetado e procedi-mentos para aumentar o fluxo de acetal de sorbitol. Os inconvenientes dessaabordagem incluem: (1) pode ser caro o desenho de um equipamento espe-cial; e (2) pode não ser praticável ou prática a mudança de procedimentospara a adição de acetal de sorbitol em uma usina de produção.

Uma segunda abordagem consiste no uso de uma pré-misturaque contém um diacetal selecionado de sorbitol como um componente e ou-tros aditivos em determinadas relações. As pré-misturas são normalmenteprovidas na forma de péletes ou de grânulos aglomerados para melhorar aspropriedades de fluxo. A literatura que apresenta esta abordagem inclui: Pa-tente U.S. nQ 6.673.856 (Mentink)1 Patente U.S. nQ 6.245.843 (Kobaiashi, etal.), e Pedido de patente coreano publicado n9 2003-0049512 ("Kwun"). Aflexibilidade operacional pode ser sacrificada devido à relação fixa entre adi-tivos diferentes. As pré-misturas desse tipo podem ter efeitos negativos nodesempenho óptico das peças de polímero clarificadas resultantes, tais co-mo salpicos ou manchas brancas indesejáveis em partes poliméricas acaba-das de poliolefinas que têm diacetais de sorbitol pré-misturados.

O documento Kwun descreve um método de solucionar os pro-blemas de fluxo e de injeção associados com os agentes de nucleação deacetal de sorbitol através do uso de lubrificantes orgânicos. O documentoKwun sugere revestir o acetal de sorbitol que contém o composto com um material orgânico (isto é "componente de lubrificação"). O documento Kwunsugere especificamente o empregar de lubrificantes orgânicos tais como osácidos R-COOH, em que R compreende cadeia de carbono C5-C22· São re-comendados revestimentos orgânicos do tipo "sabão de metal", como osrevestimentos mais eficazes para essa aplicação. Em um dos exemplos mostrados na patente, um grau de SiO2 hidrofílica na faixa de tamanho demícron foi usada em combinação com um agente lubrificante orgânico.

O que se faz necessário na indústria é uma maneira de melhoraras propriedades de fluxo de acetais de sorbitol em partículas sem o uso depré-misturas indesejáveis, solventes, lubrificantes orgânicos, e outros ainda.Um método e uma composição que podem ser aplicados sem a adição deum equipamento mecânico incômodo e caro seriam desejáveis. Uma com-posição ou um método de aplicar em polímeros compostos de acetal de sor-bitol em partículas de uma maneira tal que resulte um fluxo uniforme e inin-terrupto das tremonhas deve ser altamente desejável. Uma maneira de obterpeças poliméricas de alta qualidade e baixa turvação que sejam substanci-almente livres de manchas ou salpicos indesejáveis seria altamente desejá-vel. A invenção refere-se ao fluxo melhorado de compostos de acetal desorbitol, e é descrita mais adiante.

Breve Descrição dos Desenhos

As figuras 2 a 9 abaixo ilustram vários aspectos da invenção, aopasso que a figura 1 mostra o produto comercialmente conhecido.

A Figura 1 é uma fotomicrografia que mostra cristais do clarifica-dor de DMDBS comercialmente conhecido (agente clarificador da marca Mil-Iad 3988) de um tamanho de cristal de DMDBS (comprimento) de cerca de 3a 9 μm, tal como a partícula de cristal de DMDBS 9;

a figura 2 mostra DMDBS combinado com sílica na faixa de ta-manho de mícron, em que a sílica forma os agregados 16 que são freqüen-temente significativamente maiores do que as partículas de cristal deDMDBS 14;

a Figura 3 ilustra uma fotomicrografia de uma modalidade dainvenção de um DMDBS com sílica de tamanho de submícron, em que aspartículas de sílica de tamanho de submícron são significativamente meno-res do que a partícula de DMDBS 18, e, portanto, conferem propriedadesvantajosas e servem como um auxiliar de fluxo para a composição misturadade aditivo de DMDBS/sílica;

a Figura 4 é uma fotomicrografia que mostra uma partícula deDMDBS 18 da figura 3 que compara esquematicamente o tamanho e a con-figuração da partícula de DMDBS 18 aos aglomerados de partícula de sílicade tamanho de submícron 22, nas quais as partícula de sílica de tamanho desubmícron se aglomeram formar os aglomerados 20a-c, tal como mostradona figura 4;

a Figura 5 é um gráfico que mostra os valores da força de coe-são para os Exemplos 1-1 a 1-5, uma comparação do nível de carga para asílica de faixa de tamanho de mícron, incluindo um DMDBS comparativo4sem sílica, tal como aqui também descrito;

a Figura 6 é um gráfico que mostra os valores da força de coe-são para os Exemplos 2-1 a 2-2; uma comparação entre sílica hidrofóbica ehidrofílica para a sílica de faixa de tamanho de mícron, e tal como aqui tam-bém descrito;

a Figura 7 é um gráfico que mostra os valores da força de coe-são para os Exemplos 2-1, 2-2, 3-1 e 3-2, comparando o tamanho de submí-cron, o tamanho de mícron, a sílica hidrofóbica e hidrofílica, tal com aquitambém descrito; e

a Figura 8 é um gráfico que mostra os valores da força de coe-são para os Exemplos 4-1 a 4-5 tal como aqui também descrito; e

a Figura 9 é um gráfico que mostra os valores da força de coe-são para os Exemplos 5-1 e 5-2, que inclui dados sobre a eficácia da inven-ção tal como aplicada para o MDBS (bis(p-metilbenzilideno) sorbitol).

Descrição Detalhada da Invenção

Agora será feita referência às modalidades da invenção, um ouos mais exemplos das quais são apresentados a seguir. Cada exemplo éfornecido a título de explanação da invenção, e não como uma limitação dainvenção.

Foi descoberto que os compostos de sílica de faixa de tamanhode submícron que têm um tamanho reduzido de partícula podem conferirpropriedades excelentes de intensificação de fluxo quando misturados e u-sados com os compostos em pó de acetal de sorbitol.

Além disso, foi descoberto que em muitos exemplos uma sílicahidrofóbica misturada com os compostos de acetal de sorbitol confere pro-priedades intensificadas do fluxo para tal mistura, em comparação às mistu-ras que usam sílica hidrofílica (isto é, SiO2). Em geral, e em especial para asfaixas de tamanho de mícron, a sílica hidrofóbica melhora o fluxo de acetalde sorbitol mais do que a sílica hidrofílica.

Também foi descoberto que em alguns casos, a sílica de tama-nho de mícron melhora inesperadamente as propriedades do fluxo do pó deacetal de sorbitol quando a dosagem da sílica como uma porcentagem dacomposição aditiva total é maior do que cerca de 10% em peso. Isto é dese-jável, e inesperado, em parte porque alguns fabricantes de sílica recomen-dam usar menos de cerca de dois (2) por cento em peso de sílica para a fi-nalidade de ajudar no fluxo do pó. Vide, por exemplo, um endereço na inter-net para um fabricante: www.gracedavison.com/Products/Farmpc2.htm, querecomenda o uso de cerca de 0,25% a cerca de 1,0% de uma sílica hidrofíli-ca, Siloid 224 FP®. A descoberta no curso da invenção deste pedido de quebenefícios substanciais podem ocorrer acima de dez (10) por cento em pesode sílica (que é mais do que cinco vezes maior do que algumas das reco-mendações da indústria) é significativa e inesperada.

Na prática da invenção, a sílica pode propiciar benefícios de in-tensificação do fluxo na maior parte dos exemplos sem usar materiais lubrifi-cantes orgânicos. A sílica de tamanho de submícron confere desejavelmenteum índice de reflexão óptica relativamente perto daquele das poliolefinas, efoi verificado que isto é muito desejável na obtenção de valores apropriadosda turvação a artigos poliméricos acabados. Desse modo, o uso da sílica detamanho de submícron em compostos de acetal de sorbitol minimiza a quan-tidade de efeitos adversos indesejáveis sobre o desempenho óptico (isto é,níveis de turvação) quando aplicada em um polímero ou em um artigo poli-mérico de manufatura.

Alguns tipos de sílica melhoram significativamente as proprieda-des de fluxo de compostos de acetal de sorbitol sob condições apropriadas.As condições apropriadas podem incluir um ou mais dos seguintes: (1) cargasuficiente (mais alta do que a dosagem convencional da sílica como um au-xiliar de fluxo), e (2) natureza química da superfície da sílica (a sílica hidro-fóbica é geralmente melhor do que a sílica hidrofílica), e (3) uma faixa apro-priada do tamanho de partícula (sílica de tamanho de partícula de submí-cron). Um ou mais desses fatores podem ser empregados para o fluxo me-lhorado.

A invenção apresenta composições aditivas diferentes que com-preendem um composto de acetal de sorbitol e uma sílica que tem pelo me-nos uma das seguintes propriedades:A sílica pode ser hidrofóbica, tal como aqui definido mais adiante(propriedade A).

A sílica pode ser um componente de sílica de tamanho de sub-mícron, tal como aqui definido mais adiante (propriedade B).

A sílica pode ser um componente de sílica, em que o dito com-ponente de sílica contém uma fração da sílica que fornece pelo menos 1%em peso da dita composição aditiva de partículas de sílica, e a dita fração desílica de 1% tem partículas com um tamanho real de partícula de menos de1 μm (propriedade C).

A sílica pode ser um componente de sílica, em que o dito com-ponente de sílica tem um valor de Mv menor do que cerca de 20 μιτι e umvalor de D90 menor do que cerca de 50 μιτι, e em que a porcentagem empeso da dita sílica na composição aditiva é igual ou maior do que cerca de10 % (propriedade D).

A sílica pode ter somente uma dessas propriedades ou proprie-dades A e Β; A e C; A e D; A, B e C; A, B e D; B e C; B, C e D; B e D; C e D;ou A, B, C e D em combinação. Além disso, cada uma das respectivas com-posições aditivas pode estar substancialmente livre de agentes lubrificantesorgânicos.

Componente de Sílica de Tamanho de Submícron.

Uma composição aditiva pode ser provida em um outro aspectoda invenção que compreende um composto de acetal de sorbitol e um com-ponente de sílica, em que o dito componente de sílica tem um valor de diâ-metro médio volumétrico (Mv) de menos de cerca de 0,6 μm e um valor deD90 de menos de cerca de 1 μm. O "valor de D90" significa que a fração desílica da composição aditiva nesta modalidade particular da invenção é talque noventa (90) % (% em volume) das partículas de sílica reais são meno-res do que cerca de 1 μm no diâmetro. Em outras modalidade da invenção,um valor de Mv de menos de cerca de 0,4 μm e um valor de D90 de menosde cerca de 0,6 μm são empregados. Em uma outra modalidade, o valor deMv fica compreendido na faixa de 0,1 a 0,3 μm, e o valor de D90 fica com-preendido na faixa de 0,3 a 0,5 μm. Em outras modalidades, a porcentagemem peso de sílica na composição aditiva é de cerca de 0,5% a cerca de30%, ou de cerca de 0,5% a cerca de 10%, ou alternativamente, de cerca de1% a cerca de 5%. Um artigo polimérico ou copolimérico de manufatura quecompreende tais composições também pode ser produzido na prática dainvenção.

Quantidade Mínima Limite de Sílica na Faixa de Tamanho de Submícron.

Em ainda um outro aspecto da invenção, é apresentada umamistura de um composto de acetal de sorbitol e sílica. A sílica nesta modali-dade particular pode ter diversas frações, com base no tamanho da partícu-la. No entanto, pelo menos uma fração de sílica provê mais de 1% em pesoda composição aditiva total e também exibe um tamanho de partícula real(Mv) de menos de 1 μηι. Isto é, foi verificado que, se pelo menos 1% em pe-so da composição aditiva total (isto é, DBS/sílica) compreender uma sílicaque tem um tamanho de menos de 1 μηι, a mistura confere inesperadamen-te propriedades superiores de fluxo. Além disso, em algumas modalidadesda invenção, tal composição aditiva também pode conferir um valor de D10de menos de cerca de 0,5 μηι; o que significa que 10% das partículas desílica são menores do que cerca de 0,5 μιτι no diâmetro. Essa sílica pode serhidrofóbica, em uma modalidade. A porcentagem em peso da sílica na com-posição aditiva também pode ficar compreendida entre cerca de 0,5% e30%, ou alternativamente entre 0,5% e 10%. Um artigo polimérico feito aousar tal composição aditiva também é desejável.Cargas de Sílica Relativamente MaioresH

Em uma outra modalidade da invenção, é apresentada umacomposição aditiva em que a composição compreende um composto deacetal de sorbitol e um componente de sílica, em que o componente de sílicatem um valor de Mv da faixa de tamanho menor do que cerca de 20 μιτι eum valor de D90 menor do que cerca de 50 μιτι; e também em que a porcen-tagem em peso de sílica na composição aditiva total é igual ou maior do quecerca de 10%. O componente de sílica também pode prover um valor de Mvmenor do que cerca de 10 μιτι, e um valor de D90 menor do que cerca de 25μιτι, em uma modalidade da invenção. A porcentagem em peso de sílica nacomposição aditiva pode ficar compreendida entre cerca de 10% e 30% emainda uma outra modalidade. A sílica também pode ser hidrofóbica, comouma opção, e os artigos poliméricos podem ser manufaturados ao usar talcomposição.

Em uma modalidade, a invenção apresenta uma composiçãoaditiva de acetal de sorbitol/sílica que é substancialmente livre de agenteslubrificantes orgânicos, tais como sabões de metal de ácido esteárico e ou-tros ainda. Isto é, é possível obter uma intensificação de fluxo inesperada esuperior em composições de acetal de sorbitol, na maior parte dos casos,sem o uso de lubrificantes orgânicos e/ou sabões de metal, ou pré-misturas.

Na prática da invenção, também é contemplado um método deempregar algumas das composições aqui apresentadas na manufatura deuma poliolefina, polímero, ou copolímero. Artigos formados, artigos molda-dos, e outros ainda, podem ser produzidos ao usar tais composições aditivas.

Fluidez do Pó

Uma definição de fluidez do pó é a capacidade de um pó de fluir.A fluidez do pó é normalmente descrita por diversas propriedades mensurá-veis do fluxo, incluindo a força de coesão, o atrito interno, o atrito de parede,a força de cisalhamento, a resistência ã tração, a densidade nominal, e apermeabilidade. A força de coesão é um dos mais importantes parâmetrosempregados para descrever a fluidez do pó. Os pós com fracas proprieda-des de fluxo podem desenvolver determinados problemas de fluxo, tais co-mo "a formação de uma ponte", "os furos de ratos", e "o transbordamento",no equipamento de alimentação da tremonha.

Sílica

A sílica é o dióxido de silício de ocorrência natural (S1O2) em vá-rias formas cristalinas e amorfas. A sílica também pode ser sintetizada qui-micamente. Com base nos processos diferentes empregados para a sínteseda sílica, diversos tipos de sílica estão comercialmente disponíveis, e podemser empregados, dependendo da modalidade particular a ser obtida:

(1) sílica defumada, a qual é manufaturada em um processo pirogênicode fase gasosa através da reação de tetracloreto de silício em umachama de oxigênio-hidrogênio acima de 1 .OOO0C para oferecer umapureza excepcional;

(2) sílica precipitada, a qual é produzida em um processo a úmido atra-vés da acidificação de uma solução de silicato de sódio sob condi-ções que normalmente não conduzem a um gel; e

(3) sílica-gel, o qual é produzido através da acidificação de uma soluçãode silicato de sódio sob condições para conduzir à formação do gel epara obter uma estrutura porosa após a secagem.

O tamanho de partícula primário médio da sílica defumada variade cerca de 5 nm a cerca de 50 nm, e as partícula de sílica defumada primá-ria formam agregados em uma estrutura firmemente fundidos na faixa detamanho de 100 nm a 1 μιτι. Por outro lado, o tamanho médio de partículada sílica precipitada varia de 4 μιτι a cerca de 15 μιτι, ao passo que aqueledo sílica-gel, incluindo a forma especial denominada "aerogel", pode ser decerca de 4 pm ou mais.Sílicas Hidrofílica e Hidrofóbica

Com base na natureza química após o tratamento de superfície,a sílica é distinguida em dois tipos na indústria: hidrofílica e hidrofóbica, in-dependente do tamanho de partícula da sílica. A sílica hidrofílica em geralrefere-se ao tipo sem tratamento de superfície após a síntese química e exi-be uma afinidade com a água devido à presença dos grupos de silanol nasuperfície. A sílica hidrofílica pode ser umedecida com água. Sem o trata-mento de superfície, a sílica amorfa sintética é naturalmente hidrofílica. Asílica vendida na indústria é tipicamente identificada claramente pelo fabri-cante se é sílica hidrofílica ou hidrofóbica.

Os materiais hidrofóbicos são repelentes da água. Em geral, osmateriais hidrofóbicos não absorvem quantidades significativas de água (istoé, menos de cerca de 1,5%) e não ficam imediatamente umedecidos com a água. Um teste simples de umedecimento com a água é normalmente usadopara determinar se uma amostra é hidrofóbica. A sílica hidrofóbica é modifi-cada quimicamente, e pode ser determinada pela análise de FTIR.Os graus comerciais da sílica hidrofílica incluem as linhas deprodutos Aerosil® e Sipernat® da Degussa AG, e a linha de produtos Cab-o-sil® da Cabot. A sílica hidrofóbica refere-se ao tipo de sílica cuja superfície émodificada quimicamente ao reagir os grupos de silanol na superfície comvários silanos, silazanos e siloxanos. A sílica hidrofóbica normalmente nãopode ser umedecida com a água. Os graus comerciais da sílica hidrofóbicaincluem a linha de produtos Aerosil® da série "R" e a linha de produtoss Si-pernat® da série "D" da Degussa AG, e a linha de produtos Cab-o-sil® dasérie "TG", e a linha de produtos Nanogel® da Cabot.

Em um aspecto da invenção, a composição aditiva compreendeum composto de acetal de sorbitol e uma sílica hidrofóbica. A carga de sílicaem tal composição aditiva pode em alguns casos ficar compreendida na fai-xa de cerca de 0,5% a cerca de 30%, ou de cerca de 0,5% a cerca de 10%,e algumas vezes de cerca de 1% a cerca de 5%. Um artigo polimérico oucopolimérico pode ser manufaturado ao usar a composição aditiva.

A diferenciação entre a sílica hidrofílica e a sílica hidrofóbica po-de ser eficazmente obtida ao medir parâmetros diferentes tais como a iso-termia da adsorção de vapor de umidade, o ângulo de contato, a umectabili-dade, o teor de carbono, ou a espectroscopia infravermelha, para citar al-guns deles.

Geometria da Sílica

A sílica amorfa sintética existe tipicamente como um pó brancofinamente dividido. Esse pó consiste em partículas individuais com formatose dimensões irregulares. No estado seco, é verificado que os pós de sílicasão aglomerados soltos de partículas. O umedecimento do pó com um agen-te umectante, e a aplicação de energia de dispersão, facilitam a avaliaçãomicroscópica das partículas de sílica desaglomeradas. Essas partículas va-riam no tamanho. Métodos estatísticos devem ser empregados para descre-ver quantitativamente a população.

Um exame adicional do pó de sílica ao usar microscopia eletrô-nica revela que as partículas compreendem partículas primárias que sãofundidas ou aglutinadas sem folga. A partícula de sílica amorfa sintética pri-mária tende a ser esférica no formato e varia no tamanho de cerca de 5 a500 nm dependendo do processo de manufatura usado para preparar o pó.

Os aglomerados dessas partículas primárias formam as partículas individu-ais ou agregados. Desse modo, o pó de sílica consiste em aglomerados sol-tos de agregados de partículas primárias. Cargas eletrostáticas fracas, assimcomo forças mecânicas, mantêm o aglomerado unido. Para a finalidade deanálise, é útil dispersar o pó em um líquido por meio de agitação e aplicaçãode energia ultra-sônica. Isto irá produzir uma dispersão líquida que é estávelno tamanho e apropriada para a análise.

Vários tipos de sílica podem ser empregados na presente inven-ção. Os exemplos e as tabelas aqui listam diversos tipos de sílica que podemser usados na prática da presente invenção. A prática e o âmbito da invenção,no entanto, não ficam limitados somente a esses tipos aqui recitados.

A Tabela 1 aqui lista os graus de sílica que foram empregadasnos exemplos da invenção e seus parâmetros de tamanho de partícula. Paraas finalidades do presente relatório descritivo e das reivindicações aqui a-presentadas, as medições de partículas de submícrons são feitas através dedispersão de luz dinâmica, e as medições das partículas de tamanho de mí-cron (maiores do que cerca de 1 μιη) são medidas através de difração a Ia-ser, tal como indicado na Tabela 1. Aerosil® 300, Aerosil® R812, Aerosil®150 e Aerosil® R972 são sílica defumada da Degussa AG. HDK H15 é umasílica hidrofóbica defumada da Wacker-Chemie gmbH. Sipernat® D13 e Si-pemat® 22LS são sílica precipitada da Degussa AG. Syloid® 244 é um síli-ca-gel hidrofílica da Grace Davison. No entanto, esses graus particulares desílica são meramente exemplos da sílica que pode ser empregada, e a in-venção não fica limitada a nenhum fabricante ou tipo, ou grau de sílica.

Análise do Tamanho da Partícula

A microscopia óptica é uma técnica fundamental para a análisede tamanho da partícula. Se uma única partícula for vista a uma ampliaçãode 500 vezes, é possível estimar para baixo o diâmetro em cerca de 0,8 μιτιpor meio da comparação a uma grade calibrada. Observações também po-dem ser feitas sobre o formato das partículas e se elas são transparentes,absorventes, ou reflexivas. Essas observações preliminares são úteis para aseleção de um instrumento para medir com exatidão a população inteira daspartículas em uma amostra de pó.

A peneiração a úmido ultra-sônica envolve o uso de crivos deprecisão eletroformados com aberturas tão pequenas quanto 5 μιη. Tipica-mente, uma amostra de 1 grama do pó é umedecido com cerca de 1 litro defluido dispersante e a suspensão é filtrada lentamente através do crivo sobvibração. As partículas com tamanho excessivo, que são demasiadamentegrandes para passar através do crivo, são secadas e pesadas de modo queum valor percentual para a população com tamanho excessivo possa sercalculado. A peneiração a úmido ultra-sônica é uma técnica para medir aextremidade graúda de uma distribuição de partícula fina, mas, tal como amicroscopia óptica, não é um método prático para medir toda a distribuiçãode modo que uma média ou um tamanho médio de partícula possa ser co-nhecido. No entanto, ambas a microscopia e a peneiração são métodos pre-liminares úteis para determinar a faixa de tamanho de uma amostra de pó,de modo que um método apropriado pode ser selecionado.Difração a Laser

A difração a laser é uma técnica comum usada para medir a dis-tribuição de tamanho de um pó. Uma amostra é dispersada em um líquido epassada através de uma célula transparente onde é iluminada por um laser.O padrão de dispersão do laser é detectado por uma disposição de fotodio-dos sensíveis à luz. O padrão de dispersão é relacionado à distribuição dotamanho das partículas expostas ao feixe laser, uma vez que as partículaspequenas dispersam a luz monocromática a grandes ângulos e as partículasgrandes a dispersam a ângulos pequenos. Esse fenômeno é conhecido co-mo a difração de Fraunhofer e é a base teórica para os instrumentos comer-ciais de difração a laser.

A faixa de detecção para instrumentos de difração a laser é tãolarga quanto 1 a 2.000 pm. Alguns instrumentos também empregam a teoriade Mie para compensar os erros com partículas pequenas para estender afaixa de detecção inferior de 1 a 0,1 μιτι. Os instrumentos de difração a lasermedem uma distribuição de tamanho de partículas com base no volume.Para partícula os formatos irregulares, os diâmetros relatados são diâmetrosesféricos equivalentes.

Os dados de um instrumento de difração a laser são apresenta-dos freqüentemente como um histograma e os seguintes parâmetros estatís-ticos são calculados para descrever a distribuição de tamanho do pó.

Diâmetro Médio Volumétrico (Mv) - O diâmetro de partícula mé-dio aritmético ponderado volumétrico (também conhecido como diâmetro demomento volumétrico ou D (4, 3).

Décimo percentil (D10) - O diâmetro de partícula que correspon-de a 10% da distribuição com base no volume cumulativo.

Qüinquaqésimo percentil (D50) - O diâmetro de partícula quecorresponde a 50% da distribuição com base no volume cumulativo.

Nonaaésimo percentil (D90) - o diâmetro de partícula que cor-responde a 90% da distribuição com base no volume cumulativo.

Dispersão de Luz Dinâmica

As dispersão de luz dinâmica é um outro método popular usadopara medir a distribuição de tamanho de partículas finas. A técnica usa umlaser de diodo para iluminar partículas em uma suspensão para desenvolvera informação de mudança de freqüência óptica para medir as partículas quevariam no tamanho de 0,001 a 6 μm. As partículas em suspensão ficam emum movimento aleatório constante (movimento browniano) em conseqüênciadas interações e colisões em com as moléculas do fluido de suspensão. Nateoria de Stokes-Einstein do movimento browniano, o movimento das partí-culas é determinado pela viscosidade do fluido de suspensão. O tamanho dapartícula pode ser determinado a partir de uma medição do movimento dapartícula em um fluido de temperatura e viscosidade conhecidas. A disper-são de luz dinâmica emprega métodos ópticos para medir o movimento daspartículas. As partículas pequenas têm uma alta velocidade e causam umagrande mudança na freqüência, ao passo que as partículas grandes se mo-vem mais lentamente e causam pequenas mudanças na freqüência na fontede luz de iluminação. O movimento aleatório das partículas, medido com opassar do tempo, pode ser iluminado por um laser e ser usado para formaruma distribuição das mudanças da freqüência óptica que podem ser usadaspara calcular a distribuição de tamanho do pó.

A distribuição de tamanho medida com a dispersão de luz dinâ-mica é baseada no volume. É comum usar valores estatísticos tais como amédia (Mv)1 o décimo percentil (D10), o qüinquagésimo percentil (D50), e ononagésimo percentil (D90) para descrever a distribuição de tamanho departícula. A dispersão de luz dinâmica é superior à difração a laser para amedição dos pós com uma faixa de tamanho predominantemente abaixo de1 μm. A difração a laser é um método preferido para analisar os pós quecontêm partículas com mais de cerca de 6 μm no tamanho.

Métodos Analíticos

Ambas as técnicas de difração a laser e de dispersão e luz di-nâmica requerem que o pó seja aglomerado e dispersado em um fluido. A-través da experimentação, foi determinado que o álcool isopropílico (IPA) éum agente umectante apropriado para a sílica amorfa sintética hidrofílica ehidrofóbica. O pó é umedecido em primeiro lugar com o IPA sob agitação eentão é dispersado com energia ultra-sônica. As propriedades físicas para oIPA e a sílica são listadas abaixo.

Indice de Refração do IPA - 1,38Viscosidade do IPA @ 15°C - 2,86 cpViscosidade do IPA @ 30°C - 1,77 cpíndice de Refração da sílica - 1,46Formato da Partícula de sílica - Não-esféricoOpacidade da Partícula de Sílica - Transparente

Mais especificamente, 0,75 a 1 grama do pó é adicionado a 30ml de IPA filtrado em um béquer de vidro de 50 ml. A suspensão é agitadacom uma espátula até que o pó da sílica fique umedecido pelo IPA. O bé-quer é sonicado ao usar uma sonda ultra-sônica de 750 watts de 0,95 cm(3/8") de diâmetro por 3 minutos a um ajuste de potência de 5%. A micros-copia óptica e a peneiração ultra-sônica a úmido são usadas para avaliar aqualidade da dispersão e estimar a faixa de tamanho das partícula na popu-lação para cada amostra de pó de sílica.

A dispersão de luz dinâmica é um método apropriado para mediros pós de sílica de submícron neste caso. O instrumento Nanotrac 150 ma-nufaturado pela Microtrac, Inc. é um dispositivo de dispersão de luz dinâmica comercialmente disponível com uma faixa de detecção de 0,0008 a 6,5 μιτι.Uma amostra de sílica dispersada em IPA é adicionada à célula de amostrasdo Nanotrac 150 e uma medição é feita em duplicata por um intervalo detempo de 200 segundos. A distribuição de tamanho de partícula é calculadacom um computador ao usar o software Microtrac Flex versão 10.3.0.

A difração a laser é aqui usada para as medições apresentadasno presente relatório descritivo e nas reivindicações que são maiores do quecerca de 1 μιτι, e a difração a laser é geralmente útil para uma faixa de de-tecção de cerca de 0,1 a 2.000 μιτι. Os pós da sílica com uma fração signifi-cativa da população de tamanho maior do que 6 μητι ficam além da faixa su-perior de detecção da dispersão de luz dinâmica, ao passo que podem seranalisados de imediato pela difração a laser. O Microtrac S3500 é um ins-trumento comercialmente disponível de difração a laser manufaturado pelaMicrotrac, Inc. O instrumento usa um sistema de três Iasers e um sistema decirculação de amostra externo para gerar uma distribuição de tamanho combase no volume. Os pós de sílica são analisados ao serem primeiramentedispersos em IPA usando uma sonda ultra-sônica e transferindo então umaamostra representativa da dispersão ao sistema de circulação de amostraque contém IPA. A suspensão diluída circula através de uma célula de a-mostra, onde as partículas são iluminadas pela luz a laser. O padrão de di-fração para três intervalos de tempo de 30 segundos é registrado e a distri-buição de tamanho é calculada por um computador ao usar o software Mi-crotrac Flex versão 10.3.0.

Além dos parâmetros estatísticos baseados no volume normal,um tamanho de partícula médio baseado no número (Mn) é calculado e re-gistrado. O Mn confere um peso maior às partícula menores na distribuição eé mostrado com o tamanho de partícula médio baseado no volume para fina-lidades comparativas.<table>table see original document page 17</column></row><table>Diacetais de sorbitol (compostos de acetal de sorbitol)

Os agentes clarificadores de interesse para o uso com a sílicaparticular aqui descrita incluem diacetais de sorbitóis e xilitóis que têm a fór-mula geral (I)

<formula>formula see original document page 18</formula>

onde Ri, R2, R3, R4, R5, Re, R7, Re, Rg e Ri0 são os mesmos ou diferentes ecada um deles representa um átomo de hidrogênio, um grupo alquila quetêm 1 a 8 átomos de carbono, um grupo alcóxi que tem 1 a 4 átomos de car-bono, um grupo alcóxi carbonila que tem 1 a 4 carbonos, um átomo de halo-gênio, um grupo hidróxi, um grupo alquiltio que tem 1 a 6 átomos, um grupoalquilsulfóxi que tem 1 a 6 átomos de carbono, ou um grupo alquila de 4 ou 5membros que forma um anel carbocíclico com os átomos de carbono adja-centes do anel insaturado original; e η representa 0 ou 1. São de interesseparticular os agentes clarificadores onde η é 1 e R-|, R2, R3, R4, R5, ^6, R7,R8, Rg e R10 são selecionados entre alquila C1-4, cloro, bromo, tioéter e umgrupo alquila de 4 membros que forma um anel carbocíclico com os átomosde carbono adjacentes do anel insaturado original. Os exemplos de clarifica-dores específicos incluem: dibenzilideno sorbitol, bis(p-metilbenzilideno)sor-bitol, bis(o-metilbenzilideno)sorbitol, bis(p-etilbenzilideno)sorbitol, bis(3,4-di-metilbenzilideno) sorbitol, bis(3,4-dietilbenzilideno)sorbitol, bis(5,,6',7',8,-tetra-idro-2-naftilideno)sorbitol, bis(trimetilbenzilideno)xilitol, e bis(trimetilbenzilide-no)sorbitol.

Também dentro do âmbito da presente invenção são incluídosos compostos feitos com uma mistura de aldeídos, incluindo benzaldeídossubstituídos e não-substituídos, e outros ainda.Os agentes clarificadores de interesse também incluem diacetaisde sorbitóis e xilitóis que têm um não-hidrogênio substituído no primeiro car-bono (isto é, C-1) da cadeia de sorbitol, tal como mostrado na fórmula geral(II):

<formula>formula see original document page 19</formula>

onde R pode ser selecionado do grupo que consiste em: alquenilas, alquilas,alcóxis, hidroxilalquilas, e haloalquilas, e os seus derivados; R1, R2, R3, R4,Rs, Re, R7, R8, R9 e R10 são os mesmos ou diferentes e cada um deles re-presenta um átomo de hidrogênio, um grupo alquila que tem 1 a 8 átomos decarbono, um grupo alcóxi que tem 1 a 4 átomos de carbono, um grupo alcóxicarbonila que tem 1 a 4 carbonos, um átomo de halogênio, um grupo hidróxi,um grupo alquiltio que tem 1 a 6 átomos, um grupo alquilsulfóxi que tem 1 a6 átomos de carbono, ou um grupo alquila de 3 ou 5 membros que forma umanel carbocíclico com os átomos de carbono adjacentes do anel insaturadooriginal; e η representa 0 ou 1.

São de interesse particular os clarificadores onde R é metila,etila, propila, butila, alila, ou crotila, e R1, R2, R3, R4, R5, Re, R7, Re, R9 e R10são selecionados entre alquila C1-4, cloro, bromo, tioéter e um grupo alquilade 4 membros que forma um anel carbocíclico com os átomos de carbonoadjacentes do anel insaturado original.

Os exemplos dos clarificadores específicos que podem ser mis-turados com a sílica e ser empregados na prática da invenção incluem:1,3:2,4-bis(4-etilbenzilideno)-1 -alil sorbitol, 1,3:2,4-bis(3'-metil-4'-flúor-benzili-deno)-1-propil sorbitol, 1,3:2,4-bis(5,6,7',8'-tetraidro-2-naftaldeidobenzilide-no)-1-alil-xilitol, bis-1,3:2-4-(3',4'-dimetilbenzilideno)-1-metil-sorbitol, e 1,3:2,4-bis(3',4,-dimetilbenzilideno)-1-propil-xilitol.

Um clarificador de acetal de sorbitol que pode ser empregado éo Millad® 3988, o qual é manufaturado e distribuído pela Milliken & Companyde Spartanburg1 Carolina do Sul. A sua identidade química é 1,3:2,4-bis(3,4-dimetilbenzilideno) sorbitol, e é conhecido como "DMDBS". O Millad® 3988usado no presente relatório descritivo é o grau comercial, o qual é manufatu-rado com uma etapa de moagem através de um moinho de jatos de ar paraobter o tamanho de partícula ultrafino das partícula (d97 de 30 micra ou me-nos, e um tamanho médio de partícula de 15 micra ou menos) que é útil paraatingir o seu poder de clarificação pleno.

Uma descoberta surpreendente na invenção é que há "encaixe"ou sinergia entre a partícula de sílica e a partícula de acetal de sorbitol pri-mária, o que é inesperado.

Um segundo exemplo, Millad® 3940, é manufaturado e distribuí-15 do pela Milliken & Company de Spartanburg, Carolina do Sul. A sua identi-dade química é 1,3:2,4-bis(4-metilbenzilideno) sorbitol, e algumas vezes éconhecido como MDBS. O Millad® 3940 usado no presente relatório descri-tivo é o grau comercial. A prática e o âmbito da presente invenção, no entan-to, não ficam limitados a esses dois exemplos.20 Polímeros e Copolímeros Termoplásticos

As poliolefinas são usadas extensamente em aplicações de arti-gos incluindo recipientes de uso doméstico, frascos, copos, seringas, tubula-ções, películas, e outros ainda, através de vários métodos de processamen-to tais como a moldagem a injeção, a moldagem a sopro com extrusão, a25 termoformação, e o vazamento. Em muitas aplicações, a transparência ouclaridade de tais peças de plástico são desejadas. Clarificadores tais comoMillad® 3988 são usados nessas aplicações para conferir aos artigos deplástico as propriedades ópticas desejadas. Os polímeros típicos usandoagentes clarificadores ou de nucleação incluem o homopolímero de polipro-30 pileno (HPP), o copolímero randômico de polipropileno (RCP) e o copolímerode impacto de polipropileno (ICP). O Millad® 3988 também clarifica algumasresinas de polietileno, tais como o polietileno de baixa densidade linear(LLDPE), o polietileno de baixa densidade (LDPE), e o polietileno de altadensidade (HDPE).

A poliolefina empregada nos exemplos neste caso é ProfaxSA849, que é um copolímero randômico de polipropileno sferipol com cercade 12 MFR (g/10 minuto). A prática e o âmbito da invenção, no entanto, nãoficam limitados a RCP SA849, ou nem mesmo a nenhum polímero ou polio-lefina particular. Muitos outros graus de poliolefina podem ser empregadoscom sucesso na prática da invenção.

Medição da Fluidez

Para quantificar o efeito da sílica na redução da força de coesãode DMDBS1 e desse modo melhorar a fluidez do pó, testes de cisalhamentode anel de Jenike-Schulze foram realizados para determinar a força de coe-são dos seguintes exemplos de acordo com a norma D6773-02 da ASTM.Os dados mostrados nas tabelas e figuras relacionados aos exemplos indi-cam a relação entre a força de coesão dos pós como uma função da pres-são de consolidação. Tipicamente, à medida que um pó é comprimido, a suaforça de coesão aumenta. A melhoria da fluidez em uma determinada formu-lação de pó é demonstrada por uma linha mais baixa no gráfico em compa-ração com o controle comparativo (vide as figuras 5 a 9).

Exemplo Comparativo

DMDBS a 100% é usado como exemplo comparativo para to-dos os jogos de exemplos. O seus dados da força de coesão são listadosnas tabelas a seguir. Este exemplo á executado ao agitar DMDBS (50 g) àtemperatura ambiente por 20 segundos ao usar um processador de alimen-tos do grau de consumidor que tem uma bacia com um diâmetro de 11 cme uma altura de 10 cm. O picador de alimento tem uma lâmina em forma deS afiada com um diâmetro de 10 cm e gira a cerca de 1.500 rpm quandoroda.

NÍVEIS DE CARGA DE MISTURAS DE SÍLICA HIDROFÍLICA DA SÍLICAUSANDO SÍLICA DE TAMANHO DE MICRON

Exemplos 1-1 a 1-5

A Tabela 2 e a Figura 5 ilustram os dados da força de coesãodas formulações que contêm DMDBS e sílica de tamanho de mícron hidrofí-Iica Syloid® 244 (Mv =10,8) (faixa da sílica de tamanho de mícron) a umamassa total constante de 50 g e várias relações entre elas. Cada formulaçãoé misturada à temperatura ambiente por 20 segundos ao usar um processa-dor de alimento de grau de consumidor que tem uma bacia com um diâmetrode 11 cm e uma altura de 10 cm.

Tabela 2: Dados da força de coesão de formulações de pós hidrofílicos deDMDBS e Syloid® 244 (hidrofílic. tamanho de mícron)

<table>table see original document page 22</column></row><table>

A comparação pode ser observada entre a força de coesão devárias misturas de DMDBS/sílica para a sílica de tamanho de mícron. Podeser observado na Tabela 2 que a força de coesão diminui significativamente,quando mais de cerca de 10 por cento em peso de tal sílica é empregado, oque é altamente desejável. A diminuição da força de coesão corresponde aum aumento na fluidez da composição aditiva.

Os Exemplos 1-2, 1-3, 1-4 e 1-5 mostram que, para a sílica detamanho de mícron, as relações de peso entre cerca de 10 e cerca de 30 porcento em peso têm um desempenho particularmente bom, reduzindo a forçade coesão, e, portanto, propriedades de fluxo incrementadas. Desse modo,este exemplo ilustra que os níveis de carga na faixa de cerca de 10 a 30%são completamente úteis. Um nível de carga entre de cerca de 10 e cerca de20 por cento tem um desempenho muito bom, tal como mostrado pelas li-nhas mais inferiores na figura 5 (Exemplos 1-3 e 1-4).

SÍLICA HIDROFÓBICA VERSUS HIDROFÍLICA:EFEITOS QUANDO É USADA SÍLICA DE TAMANHO DE MÍCRONExemplos 2-1 e 2-2

A Tabela 3 e a Figura 6 ilustram os dados da força de coesãodas formulações que contêm DMDBS e vários graus de sílica de tamanho demícron a uma massa total constante de 50 g e uma relação constante de97:3 entre DMDBS e o grau de sílica correspondente. Cada formulação émisturada à temperatura ambiente por 20 segundos ao usar um processadorde alimento de grau de consumidor que tem uma bacia com um diâmetro de11 cm e uma altura de 10 cm.

Os dados gerados e indicados na Tabela 3 mostram que paraessa carga de sílica em questão (3 por cento), uma sílica hidrofóbica resultaem um valor da força de coesão mais baixo (maior fluidez) do que a sílicahidrofílica (comparar 26 a 29, e 48 a 54, a seguir). Isto é visto graficamentena figura 6, em que a linha mais inferior no gráfico representa o exemplo hi-drofóbico, 2-1.

Tabela 3: Dados da forca de coesão das formulações de pós de DMDBS egraus de sílica hidrofóbica ou hidrofílica de tamanho de mícron

<table>table see original document page 23</column></row><table>

SÍLICA HIDROFÍLICA VERSUS HIDROFÓBICA:EFEITOS EM FAIXAS DE TAMANHOS DE SUBMÍCRON E MÍCRON

Exemplos 3-1 e 3-2

A Tabela 4 e a Figura 7 ilustram os dados da força de coesãodas formulações que contêm DMDBS e vários graus de sílica de tamanhosde submícron e mícron a uma massa total constante de 50 g e uma relaçãoconstante de 97:3 entre DMDBS 7 e o grau de sílica correspondente. Cadaformulação é misturada à temperatura ambiente por 20 segundos ao usarum processador de alimento de grau de consumidor que tem uma bacia comum diâmetro de 11 cm e uma altura de 10 cm. As duas formulações (Exem-plos 2-1 e 2-2) que contêm DMDBS e graus de sílica do tamanho de mícrontambém são incluídas aqui para fins de comparação.

Tabela 4. Dados da forca de coesão das formulações de pós de DMDBS egraus de sílica de tamanho de submícron ou de tamanho ou de mícron

Exemplos Graus de sílica Pressão de consolidação 1 (psf)/força de coesão 1 (psf) Pressão de consolidação 2 (psf)/força de coesão 2 (psf)

<table>table see original document page 24</column></row><table>

Os dados acima mostram que a sílica na faixa de tamanho desubmícron geralmente tem um desempenho melhor do que a sílica de tama-nho de mícron. Os Exemplos 3-1 e 3-2, tal como visto na figura 7, conferema força de coesão mais baixa, e, portanto, a fluidez maior da composiçãoaditiva.

Além disso, para tamanhos de mícron (isto é, 2-1 e 2-2), a sílicahidrofóbica (2-1) teve um desempenho melhor do que a sílica hidrofílica (2-2), tal como mostrado na parte superior da Figura 7.

COMPARAÇÕES DO NÍVEL DE CARGA PARA PARTÍCULAS DE SÍLICADE TAMANHO DE SUBMÍCRON HIDROFÓBICAExemplos 4-1 a 4-5

Os Exemplos 4-1 a 4-5 (vide a figura 8) são destinados a umaexperimentação em uma escala piloto maior para avaliar a praticabilidade daaplicação da invenção, e para comparar os níveis de carga de sílica para aspartículas de sílica de tamanho de submícron na mistura.

A Tabela 5 e a Figura 8 ilustram os dados da força de coesãodas formulações que contêm DMDBS e sílica de tamanho de submícron hi-drofóbica Aerosil® R972 (uma sílica de tamanho de submícron defumadahidrofóbica) a uma massa total constante de 10 kg e cinco relações diferen-tes entre elas. Cada formulação foi misturada à temperatura ambiente por 30segundos ao usar um misturador de batelada Lodige Model FKM 130 equi-pado com pás Becker e picadores de alta velocidade.

Tabela 5: Dados de coesão da forca de formulações de pós de DMDBS eAerosil® R972 (hidrofóbica. tamanho de submícron) do misturador de escalapiloto

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Os níveis de carga empregados estavam entre 1% e 5%. Os re-sultados indicam que o nível de carga de 5% era superior, e em general,uma vez que os níveis de carga aumentaram de 1 a 5 por cento, a força decoesão tendeu a diminuir (o que se correlaciona com melhores resultados,isto é, uma quantidade melhorada de fluidez). A Figura 8 mostra que os re-sultados melhorados (isto é, a linha inferior) de uma fluidez maior (força decoesão mais baixa) são aparentes a cerca de 5% de carga para este exem-plo de sílica na faixa de tamanho de submícron.AGENTE DE NUCLEAÇÂO À BASE DE MDBS:Exemplos 5-1 e 5-2

Os Exemplos 5-1 a 5-2 empregam o MDBS, bis(p-metilbenzili-deno) sorbitol, vendido pela Milliken & Company como agente de nucleaçãoda marca Millad® 3940 (que também é conhecido como "MDBS"). Outroscompostos de acetal de sorbitol poderiam ser empregados igualmente bemna prática da invenção, e a invenção é aplicável para essencialmente qual-quer composto de acetal de sorbitol.

A Tabela 6 e a Figura 9 ilustram os dados da força de coesãodas formulações que contêm MDBS e sílica de tamanho de submícron hidro-fóbica Aerosil® R972 a uma massa total constante de 50 g em duas relaçõesdiferentes. Cada formulação é misturada à temperatura ambiente por 20 se-gundos ao usar um processador de alimento de grau de consumidor que temuma bacia com um diâmetro de 11 cm e uma altura de 10 cm.

Os resultados indicam que 3% de sílica incrementaram substan-cialmente as propriedades de coesão da mistura de MDBS/sílica, reduzindoa força de coesão, e melhorando desse modo a fluidez.

Tabela 6: Dados da forca de coesão de formulações de pós de MDBS e Ae-rosil® R972 (hidrofóbica. tamanho de submícron)

Exemplos MDBS/Aerosil R972 (% em peso) Pressão de consolidação 1 (psf)/força de coesão 1 (psf) Pressão de consolidação 2 (psf)/força de coesão 2 (psf)5-1 100/0 51/45 92/705-2 97/3 46/36 93/66

Medições da TurvaçãoExemplos 6-1 e 6-15

Para examinar se a incorporação da sílica no pó de DMDBS te-

ria o impacto negativo na turvação dos artigos polimérico produzidos ao usartal mistura, diversas formulações que contêm DMDBS e várias classes desílica em relações diferentes foram testadas quanto à sua função de clarifi-cação em um grau de copolímero randômico de polipropileno (tal como mos-trado na Tabela 7). Os resultados abaixo indicam que os níveis de turvaçãopara as amostras de sílica são menores do que a amostra de controle quenão usou a sílica (isto é, o Exemplo 6-1), que não mostra nenhum efeito in-desejável sobre a turvação pelo uso dos graus de sílica indicados.

A condição de processamento padrão compreende as seguintesetapas:H

a) cada composição de polímero é composta de flocos de copo-límero randômico de polipropileno (12 MFR) 1.000 g, Irganox® 1010 (antio-xidante primário, disponível junto à Ciba) 0,5 g (500 ppm), Irgafos® 168 (an-tioxidante secundário, disponível junto à Ciba) 1 g (1.000 ppm), estearato decálcio (removedor de ácido) 0,8 g (800 ppm), DMDBS 2 g (2.000 ppm), esílica a várias cargas (vide a Tabela 7 para graus e níveis de uso de sílica);

b) misturação de todos os componentes em um misturador dealta intensidade à temperatura ambiente por 1 minuto;

c) combinação da mistura ao usar um extrusor de uma só roscaa cerca de 230°C;

d) moldagem da resina combinada em placas de 2 χ 3 χ 0,05polegada a uma temperatura de fusão de cerca de 230°C;

e) pelo menos 12 placas são coletadas para a leitura da turva-ção de acordo com a norma D1003-92 da ASTM ao usar um medidor de tur-vação BYK Gardner haze-gard plus; e

f) as placas de amostra são submetidas à detecção de manchasbrancas sob um microscópio óptico vertical Olimpus BX51.

Tabela 7: Desempenho óptico das formulações de polipropileno que contêm2.000 ppm de DMDBS versus o grau e a carga de sílica

<table>table see original document page 27</column></row><table><table>table see original document page 28</column></row><table>

Conclusões Técnicas

Há pelo menos três fatores chaves independentes que dominamo potencial da melhoria da fluidez da sílica para compostos de acetal de sor-bitol. As invenções aqui identificadas correspondem em alguns casos àsdescobertas que estão relacionadas a tais fatores.

Os fatores importantes no desempenho da fluidez de composi-ções aditivas do composto de sílica/acetal de sorbitol são:

1) a carga (por cento em peso) de sílica nas composições aditivas;

2) a capacidade hidrofóbica da sílica empregada; e

3) o tamanho de partícula das partículas de sílica empregadas nas com-posições aditivas.

Carga

Tal como mostrado na Tabela 2 e na Figura 5, o Syloid® 244não melhora as propriedades de fluxo de misturas aditivas de pó de DMDBSaté que a sua dosagem seja mais alta do que cerca de 10% em peso daformulação aditiva total da composição. Isto é um tanto inesperado, uma vezque os fabricantes de sílica na indústria recomendam cerca de 2% de sílicaquando a sílica é empregada como um auxiliar de fluxo granular ou em pó.

Desse modo, um nível de 10% ou uma carga maior é inesperado.

Capacidade Hidrofóbica

Um outro fator importante na melhoria do fluxo é a naturezaquímica da superfície da sílica usada. Tal como sugerido na Tabela 3 e naFigura 6, a sílica hidrofóbica (Sipernat® D13) trabalha muito melhor do que asílica hidrofílica (Sipernat® 22LS) (vide a Tabela 1). Junto com os resultadosda Tabela 2 e da Figura 5, pode se chegar a uma conclusão que as cargasraramente elevados de sílica podem ser abaixadas a alguma extensão se anatureza química da superfície correta da sílica for escolhida (capacidadehidrofóbica). O Sipernat® D13 trabalha a uma carga de 3% em peso (aindamais alta do que a carga convencional) comparável ao Syloid® 244 a umacarga de 20% em peso. Embora não se queira ficar limitado pelo mecanis-mo, acredita-se que pode haver uma compatibilidade maior entre a superfí-cie da partícula de DMDBS e a superfície da partícula de sílica hidrofóbica, oque pode conduzir a uma melhoria mais eficaz da fluidez para os graus desílica hidrofóbica. Em geral, a sílica hidrofóbica exibe um desempenho me-lhorado em comparação à sílica hidrofílica, em especial a cargas de submí-cron.

Tamanho de Partícula

Um outro fator chave que controla o potencial de fluidez paracomposições aditivas de compostos de acetal de sorbitol com sílica é o ta-manho de partícula da sílica empregada. A Tabela 4 e a Figura 7 demonstrao desempenho de melhor de fluxo de dois graus diferentes de sílica defuma-da. A sílica defumada é de um tamanho de submícron, e significativamentemenor do que a sílica de tamanho de mícron. A sílica defumada em um bomdesempenho na prática da invenção.

Uma comparação foi feita entre esses dois graus de sílica, am-bas as quais ficam na faixa de tamanho de submícron, mas têm uma nature-za química de superfície diferente (o Aerosil® R972 é hidrofóbico, e o Aero-sil® 300 é hidrofílico). Ambas melhoram significativamente as propriedadesde fluxo do pó de DMDBS. Elas melhoram as propriedades de fluxo deDMDBS significativamente melhor do que os graus de sílica de tamanho demícron (Sipernat® D13 e Sipernat® 22LS).

Experimentação de Escala Piloto

Para otimizar o processo e verificar as descobertas, foi realizadauma experimentação de escala piloto que usa um misturador industrial. Osdados da força de coesão confirmaram as descobertas descritas acima. Aformulação de DMDBS com sílica tem propriedades de fluxo significativa-mente melhores do que DMDBS sem sílica. Ao mesmo tempo, a superfíciehidrofóbica e o tamanho de submícron do Aerosil® R972 (como um exem-plo) resulta em uma carga eficaz muito mais baixa do que o Syloid® 244(Tabela 2 e Figura 5).

É compreendido por um elemento versado na técnica que a pre-sente discussão é uma descrição apenas de modalidades exemplificadoras,e não se presta a limitar os aspectos mais amplos da presente invenção. Ainvenção é mostrada por meio de exemplo nas reivindicações anexas, masnão fica limitada a tais exemplos.

Claims (38)

1. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto de acetal de sorbitol, e(b) um componente de sílica, em que o dito componente de síli-ca tem um valor de Mv menor do que cerca de 0,6 μιτι e um valor de D90menor do que cerca de 1 μιη.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o ditocomponente de sílica também confere um valor de Mv menor do que cercade 0,4 μm e um valor de D90 menor do que cerca de 0,6 μηι.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o ditocomponente de sílica é substancialmente hidrofóbico.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que a por-centagem em peso de sílica na composição aditiva é de cerca de 0,5% acerca de 30%.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que a por-centagem em peso de sílica na composição aditiva é de cerca de 1% a cerca de 5%.

6. Artigo polimérico ou copolimérico de manufatura compreen-dendo a composição aditiva como definida na reivindicação 1.

7. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto de acetal de sorbitol, e(b) um componente de sílica, em que o dito componente de síli-ca contém uma fração de sílica, e a dita fração de sílica forma pelo menos-1% em peso de partículas que têm um tamanho de menos de 1 μηι.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, em que ocomponente de sílica confere um valor de D10 menor do que cerca de 0,5 μm.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 7, em que o ditocomponente de sílica é substancialmente hidrofóbico.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 7, em que aporcentagem em peso de sílica na composição aditiva é de cerca de 0,5% acerca de 30%.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 7, em que aporcentagem em peso de sílica na composição aditiva é de cerca de 0,5% acerca de 10%.

12. Artigo polimérico ou copolimérico de manufatura compreen-dendo a composição como definida na reivindicação 7.

13. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto de acetal de sorbitol,(b) um componente de sílica, em que o dito componente de síli-ca tem um valor de Mv menor do que cerca de 20 μπι e um valor de D90menor do que de cerca de 50 μιτι;(c) em que a porcentagem em peso de sílica na composição adi-tiva é igual ou maior do que cerca de 10%.

14. Composição, de acordo com a reivindicação 13, em que ocomponente de sílica também confere um valor de Mv menor do que cercade 10 μητ, e um valor D90 menor do que cerca de 25 μιτι.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 13, em que aporcentagem em peso de sílica na composição aditiva é de cerca de 10% acerca de 30%.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 13, em que adita sílica é hidrofóbica.

17. Artigo polimérico ou copolimérico de manufatura compreen-dendo a composição como definida na reivindicação 13.

18. Método para a produção de uma composição polimérica oucopolimérica nucleada, sendo que o dito método compreende as etapas de:provisão de um polímero ou copolímero;provisão de uma composição aditiva, em que a dita composiçãoaditiva compreende: um composto de acetal de sorbitol e um componente desílica, em que o dito componente de sílica tem um valor de Mv menor do quecerca de 0,6 μιη e um valor de D90 menor do que cerca de 1 μιτι;alimentação e dispersão da dita composição aditiva no dito polí-mero ou copolímero para formar um polímero ou copolímero nucleado.

19. Método para a produção de uma composição polimérica oucopolimérica nucleada, sendo que o dito método compreende as etapas de:provisão de um polímero ou copolímero;provisão de uma composição aditiva, em que a dita composiçãoaditiva tem um composto de acetal de sorbitol, o dito componente de sílicatem um valor de Mv menor do que cerca de 20 pm e um valor de D90 menordo que de cerca de 50 pm, e a porcentagem em peso de sílica na composi-ção aditiva é igual ou maior do que cerca de 10%; edispersão da dita composição aditiva no dito polímero ou copo-límero para formar um polímero ou copolímero nucleado,

20. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto de acetal de xilitol, e(b) um componente de sílica, em que o dito componente de síli-ca tem um valor de Mv menor do que cerca de 0,6 pm e um valor de D90menor do que cerca de 1 pm.

21. Composição à base de poliolefina compreendendo:(a) uma poliolefina,(b) um composto de acetal de sorbitol, e(c) um componente de sílica, em que o dito componente de sílicatem um valor de Mv menor do que cerca de 0,6 pm e um valor de D90 menordo que cerca de 1 pm.

22. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto de acetal de sorbitol, e(b) uma sílica substancialmente hidrofóbica.

23. Composição, de acordo com a reivindicação 22, em que aporcentagem em peso de sílica hidrofóbica na composição aditiva é de cercade 0,5% a cerca de 30%.

24. Composição, de acordo com a reivindicação 22, em que aporcentagem em peso de sílica hidrofóbica na composição aditiva é de cercade 1 % a cerca de 5%.

25. Artigo polimérico ou copolimérico de manufatura compreen-dendo a composição aditiva como definida na reivindicação 22.

26. Composição aditiva, de acordo com a reivindicação 22, emque a dita sílica confere um valor de Mv menor do que cerca de 0,6 μιτι e umvalor de D90 menor do que cerca de 1 μηι.

27. Composição, de acordo com a reivindicação 22, em que adita sílica também confere um valor de Mv menor do que cerca de 0,4 μηι eum valor de D90 menor do que cerca de 0,6 μιτι.

28. Composição, de acordo com a reivindicação 22, em que adita sílica confere um valor de Mv menor do que cerca de 20 μιτι e um valorde D90 menor do que de cerca de 50 μιτι.

29. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto dò acetal de sorbitol, e(b) um componente de sílica substancialmente hidrofóbico, emque o dito componente de sílica substancialmente hidrofóbico contém umafração de sílica que confere pelo menos 1% em peso da dita composiçãoaditiva de partículas de sílica de um tamanho menor do que 1 μην

30. Composição, de acordo com a reivindicação 29, em que odito componente de sílica confere um valor de D10 menor do que cerca de-0,5 μm.

31. Artigo polimérico ou copolimérico de manufatura compreen-dendo a composição como definida na reivindicação 29.

32. Composição aditiva de agente de nucleação que é substan-cialmente livre de agentes lubrificantes orgânicos, sendo que a dita compo-sição aditiva consiste essencialmente em:(a) um composto de acetal de sorbitol, e(b) um componente de sílica substancialmente hidrofóbico, emque o dito componente de sílica substancialmente hidrofóbico tem:um valor de Mv menor do que cerca de 20 μm, eum valor de D90 menor do que 50 μιτι, e em quea porcentagem em peso do componente de sílica substancial-mente hidrofóbico na composição aditiva é de cerca de 1% a cerca de 10%.

33. Método para a produção de uma composição polimérica oucopolimérica nucleada, sendo que o dito método compreende as etapas de:provisão de um polímero ou copolímero;provisão de uma composição aditiva, em que a dita composiçãoaditiva tem um composto de acetal de sorbitol e sílica hidrofóbica;alimentação e dispersão da dita composição aditiva no dito polí-mero ou copolímero para formar um polímero ou copolímero nucleado.

34. Composição aditiva compreendendo:(a) um composto de acetal de xilitol, e(b) sílica hidrofóbica.

35. Composição, de acordo com a reivindicação 34, em que aporcentagem em peso de sílica hidrofóbica na composição aditiva é de cercade 0,5% a cerca de 30%.

36. Composição, de acordo com a reivindicação 34, em que aporcentagem em peso de sílica hidrofóbica na composição aditiva é de cercade 0,5% a cerca de 10%.

37. Método para a produção de uma composição polimérica oucopolimérica nucleada, sendo que o dito método compreende as etapas de:provisão de um polímero ou copolímero;provisão de uma composição aditiva, em que a dita composiçãoaditiva tem um composto de acetal de xilitol e sílica hidrofóbica;alimentação e dispersão da dita composição aditiva no dito polí-mero ou copolímero para formar um polímero ou copolímero nucleado.

38. Composição à base de poliolefina compreendendo:(a) uma poliolefina,(b) um composto de acetal de sorbitol, e(c) uma sílica substancialmente hidrofóbica.