PT100040A - Processo de fabrico de recipientes constituidos por polietileno de elevada densidade que compreendem polietileno de baixa densidade linear e agentes anti-estaticos - Google Patents

Description

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PROCESSO DE FABRIGO DE RECIPIENTES CONSTIIUIDOS POR POLIETILENO DE ELEVADA DENSIDADE QUE COMPREENDEM POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE LINEAR E 1 AGENTES ANTI-EST&TIQOS ....... '

Descrevem-se recipientes feitos de polietileno de elevada densidade (HDPE) e com uma característica eléc- trica anti-estática melhorada. Descrevem-se em particu- g lar, recipientes feitos de HDPE incluindo polietileno de haixa densidade linear (LLDPE) e agentes anti-estáticos e que foram submetidos a um tratamento de oxidização de superfície.

ORIGENS DA INVENÇÃO 20 25 30 0 HDPE é uma matéria bem conhecida em embalagem particularmente para recipientes. Tem sido usada numa vasta gama de recipientes de embalagem como por exemplo caixas, barris, garrafas, tigelas boiões ou sacos. 0 HDPE é usado para recipientes de embalagem devido às suas características de material único e ao seu baixo preço. Proporciona muito boa estabilidade física e química e pro priedades desejáveis usadas na indústria de embalagem. Faculta em particular, fácil moldagem para várias formas assim como flexibilidade, de baixo peso, compatibilidade ambiental e outras vantagens. Contudo, vim aspecto negativo que não foi resolvido satisfatoriamente até agora foi a acumulação de cargas estáticas na superfície dos re cipientes de HDPE. Isto propõe um problema, em particular para a industria de embalagem. As cargas eléctricas na superfície dos recipientes de HDPE tendem a atrair pó que se acumula na superfície dos ditos recipientes. Além disso tais cargas eléctricas podem causar problemas no manuseamento dos recipientes, especialmente a quando da impressão sobre eles ou durante um processo de etiqueta-gem.

Este problema foi conhecido durante muito tempo na indústria tendo sido propostos vários métodos para o resolver. Uma forma particular de lidar com o problema re- -2-

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Case CM 357 side num tratamento de oxidação de superfície dos recipientes de HDPE. São utilizados fundamentalmente os tratamentos de flamejamento ou descarga eléctrica de coroa. Mesmo assim, o mecanismo particular não é totalmente com preendido: uma breve exposição da superfície do recipi ente, por exemplo, à chama melhora as características an-ti-estáticas.

Outro método bem conhecido e frequentemente posto em prática para melhorar as características de carga estática das superfícies dos recipientes de HDPE é o uso de um agente anti-estático. Estes agentes anti-estáti-cos são normalmente materiais orgânicos tendo uma extremidade polar e uma não-polar. Muitos agentes anti-está-ticos situam-se dentro dos grupos de amidas, aminas, ésteres, tais como estereatos, ou compostos de amónio quaternário. Exemplos são o dietanol amida láurica e as ami nas alifáticas. Foram apresentados outros anti-estáticos por exemplo em EP-A 313 066 ou GB 2 078 760. Há alguns agentes anti-estáticos st disposição no mercado, não tendo sido revelada a sua estrutura ou fórmula química.

Para actuação como pretendido o agente anti-está-tico é normalmente incorporado em quantidades de cerca de 1$ em peso do material total. Não se sabe de quantidades abaixo de 0,1¾ a veicularem um resultado satisfatório, mesmo assim é aconselhável reduzir a quantidade requerida de agentes anti-estáticos por razões económicas. Outro problema com agentes anti-estáticos é que têm um perfil de actuação ao longo do tempo. Sabe-se de alguns que manifestam a actuação anti-estática pretendida apenas após alguns dias, mas mantendo-as durante um longo período. Outros agentes anti-estáticos actuam quase imediatamente, mas deterioram-se mais rapidamente. -3- 1 1

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Descobriu-se agora que a adição de polietileno de baixa densidade linear (LLDPE) em combinação com níveis muito baixos de tratamento anti-estático e de oxidação de superfície dos recipientes de HDPE melhora drasticamente o comportamento anti-estático de tais recipientes. Acredita-se que proporcionando átomos de carbono terciários a partir do LLDPE que e oxidado, predispõe a superfície do recipiente de forma que os agentes anti-estáticos sejam distribuídos homogeneamente na superfície em vez de se acumularem em áreas ou regiões discretas. É, por isso, um objectivo da presente invenção facultar recipientes de embalagem de HDPE com caracterís-ticas anti-estáticas melhoradas. É ainda um objectivo da presente invenção reduzir as quantidades de agentes anti-estático necessário e proporcionar os recipientes de embalagem com um perfil de tempo uniforme da sua actu-ação anti-estática. Porém, um outro aspecto da invenção é facultar um processo para o fabrico de recipientes de HDPE com características anti-estáticas melhoradas.

Sumário da Invenção

De acordo com a invenção, são aqui apresentados recipientes que consistem principalmente em polietileno de elevada densidade (recipientes de HDPE) incluindo agentes anti-estáticos e também polietileno de baixa densidade li near (LLDPE) e que foram submetidos a um tratamento de oxidação de superfície. São preferidos os recipientes de HDPE incluindo LLDPE entre 3$ e 20$ em peso do material de recipiente e que foram submetidos a um tratamento de oxidação de superfície.

Se nada se referir em contrário, todas as percentagens são referentes ao peso do material de recipiente. -k- 35 1 1

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Descrição da Invenção

Os recipientes de HDPE podem ser feitos quase em qualquer forma que se deseje. Os exemplos mais comuns de tais recipientes são sacos, barris, garrafas, caixas, ti-jelas ou boiões. Os recipientes de HDPE, mais frequentemente usados na indústria de embalagem, são descritos como garrafas. Contudo, a invenção abrange qualquer recipiente de HDPE sujeito da seguinte descrição.

Além disso muitas vezes os recipientes tem de poder fechar e voltar a fechar ou incorporar meios para facilitar ou auxiliar na descarga dos recipientes. Para o propósito deste invento tais fechos e meios de descarga são considerados parte do recipiente desde que também sejam feitos essencialmente de HDPE.

De acordo com a presente invenção, descrevem-se recipientes feitos de pelo menos 75% de polietileno de elevada densidade (recipientes de HDPE), incluindo, ainda polietileno de baixa densidade linear (LLDPE) e um composto anti-estático, e que foram submetidos a um tratamen to de oxidação de superfície. Preferivelmente, a quantidade de LLDPE é entre yfo e 20%, mais preferencialmente en tre 5% e 10%. Foi avaliada a compatibilidade de HDPE e LLDPE em qualquer razão em "Thermal Analysis of Polyety-lene Blends" de N.K. Datta e A.W. Birley (Plastic and Rubber Processing and Applications 3*1982,pps, 237-245)· Foi também mostrado aí o efeito detrimental para com as propriedades mecânicas e não só das composições de HDPE com outros materiais plásticos, como por exemplo o poli-propileno e polietileno de baixa densidade. 0 composto anti-estático pode ser um agente anti--estático simples ou misturas de agentes anti-estáticos diferentes. -5- 30 1 5 10 15

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Preferem-se misturas de agentes anti-estáticos por que melhoram a actuação anti-estática ao longo do tempo, embora se requeiram quantidades inferiores do que oom um agente anti-estático simples. Em geral, os agentes anti-estáticos à disposição no mercado são adequados. A adequabilidade de agentes anti-estáticos e as quantidades mínimas requeridas podem ser rapidamente definidas através de um método descrito no exemplo que se segue. A quantidade preferida de composto anti-estático é de pelo menos 0,04$ para misturas de agentes anti-estáticos e pelo menos de 0,θ6°£ para agen tes anti-estáticos simples. Preferivelmente, o composto anti-estático deve ser uma mistura de agentes anti-estáticos.

Os ingredientes opcionais de material que podem ser usados para os ditos recipientes de HDPE incluem lubrificantes, pigmentos, estabilizadores, catalisadores, aditivos de processo. Tais ingredientes opcionais podem encontrar-se presentes numa quantidade total até 5$· Pode também haver impurezas, tais como monomeros, nestes recipientes acabados. É ainda essencial que os ditos recipientes de HDPE sejam submetidos a um tratamento de oxidação de superfície, São particularmente úteis os tratamentos de descar-ga electrica de coroa e de flamejamento como tratamentos de oxidação de superfície. 0 flamejamento é especialmente preferido para recipientes HDPE de força de auto-sus-tentação em particular em garrafas e tijelas. PROCESSO Na prespectiva de processo do presente invento for-necem-se os passos necessários para permitir o fabrico de 35 6—

recipientes de HDPE com características anti-estáticas melhoradas. Este processo inclui os passos des - mistura dos ingredientes do material de recipiente - formação de recipientes 10 submissão de recipientes a um tratamento de oxidação de superfície.

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 A mistura dos ingredientes do material de recipiente é feita preferivelmente com os ingredientes num estado de fusão ou plastificado. Contudo, a mistura pode também ser feita com ingredientes sólidos. A Conformação dos re cipientes depende largamente do objectivo do recipiente. Para os recipientes destinados à armazenagem de líquidos, utilizam-se frequentemente as técnicas de moldagem por sja pro ou moldagem por injecção. Contudo a conformação de recipiehtes inclui também a construção de recipientes a partir das partes facultadas individualmente.

EXEMPLOS

Para avaliar a actuação anti-estática dos recipientes poliméricos usou-se um método de classificação através do qual a actuação anti-estática das amostras testadas é representada por valores entre 0 e 100, sendo 100 o máximo e 0 a classificação minima desejável para a actua ção anti-estática. Segue-se uma breve descrição do método de classificação da actuação anti-estática.

As amostras testadas do material de recipiente de HDPE são produzidas através da mistura dos compostos do material e da utilização de uma técnica de moldagem de ex-trusão por sopro. As amostras de teste são então submetidas a um tratamento de oxidação de superfície através da -7- 1 A *4Ai 6^215 } Case CM 357 / ^ % 1 exposição a uma chama (tratamento de chama). Todos os exemplos são preparados através do uso de condições de preparação idênticas. 5 As amostras de teste recebem uma carga uniforme e consistente usando um método de não contacto num ambien 10 te de humidade relativa constante a tuna temperatura cons tante, 0 comportamento electroestático é controlado através de um Medidor de Campo electroestático (por exemplo um medidor de campo electroestático John Chumm). w7- Tira-se as seguintes medidas: 15 a g • i à Vr * voltagem de superfície depositada pelo método de não contacto Vq = voltagem de superfície tal como medida na primeira vez 1 20 Vg - voltagem de superfície no segundo minuto = voltagem de superfície no quarto minuto ( IO Ol Vg ss voltagem de superfície no sexto minuto A classificação de actuação anti-estática (APR) é finalmente calculada através da seguinte fórmula: 30 APR=63,Vl/V0 + 23, 3 (¾¾) + 8,6 (V0 -Vg) VB V0 + 3,2 (1ο-=ϊζ) * 1,2 (12=¾) * 0, k (Vk=V6) 35 V0 V2 Vk 3» -8- 6*f2l5 Case CM 357

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 61,215 AjMft Case CM 357 f & ^ \ 1 As medições podem ser repetidas após intervalos de tempo fixos para avaliar a actuação anti-estática ao longo do tempo. 5 As amostras para teste em forma de garrafa foram preparadas usando as seguintes composições e as seguintes condições (descritas no Quadro i). 10 15 s ? X V i 1 1 20 25 30 35 -9- 1 64215 Case CM 357

Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 sw_r- 5 10 15 20 25 30 1 CT\ 1 O •feR 1 o • 1 1 1 1 1 1 O 1 O H 1 ε ! •ri 1 (0 V- 1 0\ \R 1 sz; o | 1 1 « 1 O 1 1 • N 1 ε o 1 •ri 10 1 Os ^5- 1 s o 1 1 1 | 1 O 1 1 • H 1 ε o 1 •ri 1 to 1 CA 1 1 1 1 1 o 1Λ 1 | 1 • 1 ε o 1 •ri 1 to -d· \R 1 w 1 1 1 1 o 1Λ 1 1 1 • 1 ε o 1 •H 1 to V- 1 -3* 1 hs 1 1 1 o | \R 1 • 1 1 1 ε P 1 •ri 'sR 1 (0 'P 1 H 1 1 o 1 1 ΙΛ 1 1 1 ε • 1 •rl o 1 to 1 1 \o 'ti* 1 H I CD l 1 1 irs | 1 1 ε H • 1 •H o 1 to 0 0 ri \R ©> Ό \D G (ti 0 1 1 o 1 1 1 1 1 © ε G • rH •H & o ti ífi p 'SR vo © 1 o 1 1 1 1 1 1 u E • cd •ri o ft | (0 'íR l 1 p 0\ 1 1 1 1 O 1 1 1 o H 1 ε • 1 •ri o 1 !D \R 1 1 R 1 I I 1 1 1 oc 1 1 ε 1 •rl 1 to 'feR 1 Os 1 ε O o « 1 1 1 1 1 » 1 •ri • 1 to o 1 1 ε r l 1 1 1 1 1 1 1 1 •ri 1 1 <0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 « ©

I I I I I I I I I I I I I unes o pes H c\i ca J- »A m R P co co co co co P em <! < P , 1 1 1 , 1 G .1 o Ο Φ © ri 0 ·. G Ό H 43 d o © •ri 3 -P © © H cd Ph 0 o G ε ε •ri X 0 ÍCti © © © 43 -ri Φ f-i © o> B A A © cd Ό Pi •ri cd υ υ •H p cti •ri m V 43 η τ> H Pi G © B B O © ·Η o o R o ri o © ftO tn R G ffi O 43 o 10 1 1 1 1 1 • 35 10 15

Mod. 71 - 20.000 βκ. - 90/08 20 25 30 6^215 Case CM 357 A Ms . / 2'\m.'992í1/

Os agentes anti-estáticos AS1 TO AS5 têm as seguintes composições (descritas no Quadro XX )·

Quadro IX p AS1 : 0,09$ de Coles HAS30 g T> AS2 : 0,03$ de Armostat 300 + 0,03 $ de Coles HAS30AS3 ; 0,03$ de Armostat Λ300 + 0,03 $ de Lancrostat rldn n D ASh : 0,02$ de Armostat 300 + 0,02% de Coles HAS30 R,

p AS5 : 0,02$ de Armostat 300 + 0,02 $ de Lancrostat RLDN

As amostras de teste foram avaliadas pelo método descrito acima para a sua classificação de actuação anti* -estática. Os testes foram realizados a uma humidade relativa de 65$ e a 20°C, produzindo os seguintes números de APR com o decorrer do tempo (descrito no Quadro IXl)· 35 -11 1 6*1215 Case CM 357

Quadro III 5 10 15

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Dia a partir do fabrico: 0 1 2 3 k Garrafa de teste A 5 5 6 5 5 B 7 8 7 8 8 C 5 6 6 6 7 D 6 8 8 8 8 E 13 15 14 20 3b F 11 10 lb 16 17 G 1¾ 7 7 10 11 H 12 31 33 3b 32 I. 12 29 3b' bo bb J 7 7 8 9 10 X 8 19 2k 29 31 L 10 16 lb 22 2b M 9 11 10 17 20 N 10 i*t 16 25 3b 0 11 19 17 22 22

Toma-se evidente a partir destes resultados que os recipientes de HDPE incluindo um agente anti-estático e com LLDPE flamejado (tratamento de oxidação de superfície) têm uma actuação anti-estática substancialmente melhor do que a dos outros recipientes de HDPE. A combinação HDPE/ /LLDPE, é particularmente efectiva quando se usa sistemas anti-estáticos. 30

Lisboa, 21 ÂBR.1992

Por THE PROCTER & GAMBLE COMPANY

ENG.· MANUEl MONIZ PEREIRA

Adjunto do ΔΟΡΙ Eng.· Vasco leite

Arco da Conceição, 3-1.° - UCO IISBOA 35

Claims (1)

1. Mod. 71 - 20.000 ex. - 90/08 « Case CM 357 % 1 -REIVINDICAÇÕES- 5 1§. - Processo de fabrico de recipientes, por exemplo, garrafas, constituídos por polietileno de elevada den sidade, que compreendem compostos anti-estáticos e ainda polietileno de baixa densidade linear caracterizado por in cluir as seguintes fasess 10 - a mistura dos ingredientes da matéria do contentor - a formação do recipiente - a submissão dos recipientes a um tratamento de oxi dação de superfície. 20.000 ex. - 90/08 2§. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos compostos de matéria do recipiente serem misturados na condição de fundido ou plastificado , Mod. 71 - to O 3&· - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a formação dos recipientes ser efec-tuada por um processo de moldação por sopro ou por injec- ção. . - Processo de acordo com a reivindicação 1 a 3, 25 caracterizado por os recipientes incluírem - pelo menos 75$ em peso da matéria total do recipiente de polietileno de elevada densidade. 30 5-. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o dito polietileno de baixa densidade linear se encontrar presente entre 3$ e 20 $ em peso da matéria total do recipiente. 35 —13' — Mod. 71 · 20.000 ex. - 90/08

   6^215 Case CM 357 6S. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o dito polietileno de baixa densidade linear se encontrar presente de 5$ a 10$ em peso da matéria total do recipiente. 7δ· - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o composto anti-está-tico ser uma mistura de agentes anti-estáticos e se encon trar presente em 0,0hfo em peso da matéria total do recipi ente. 8£. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações ha 6, caracterizado por o dito composto anti-es-tático ser um agente anti-estático simples e se encontrar presente num valor acima de 0,06$ em peso da matéria total do recipiente. 9*. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o dito tratamento de oxidação da superfície ser um tratamento de coroa de des-carga electrica ou flamejante. 10*. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o dito tratamento de oxidação da superfície ser flamejante. Lisboa,21JBPu1992 Por THE PROCTER & GAMBLE COMPANY

   Adjunto do ΔΟΡΙ Eng.“ Vasco Leite Arco da Conceição, 3-1.° - 1100 LISBOA -14'- 35