PT104150A

PT104150A - Processo de revestimento de grânulos de borracha por filme polimérico e grânulos de borracha revestidos e obtidos por este processo

Info

Publication number: PT104150A
Application number: PT104150A
Authority: PT
Inventors: Joao Carlos Moura Bordado; Vasco Manuel Quintino P Santos; Marta Sofia Guilherme Candeias; Mariana Fonseca Amaro; Helena Isabel Vilela Da Mota; Ines Valente Mendes Raposeiro; Isabel Rute Afonso Veloso
Original assignee: Inst Superior Tecnico
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-01
Also published as: WO2010014024A1; US20110189485A1; EP2337812A1; CA2732691A1; BRPI0822974A2

Abstract

O GRANULADO DE BORRACHA, GERALMENTE OBTIDO A PARTIR DE PNEUS DE BORRACHA RECICLADOS, TEM VINDO A SER UTILIZADO COM SUCESSO COMO CAMADA FLEXÍVEL SUPERIOR NA CONSTRUCÇÃO DE CAMPOS DE FUTEBOL DE RELVA SINTÉTICA. A PRESENTE INVENÇÃO TEM COMO OBJECTIVO O COBRIMENTO DE GRÂNULOS DE BORRACHA COM UMA CAMADA FUNCIONAL EXTREMAMENTE ADERENTE RESULTANDO GRÂNULOS REVESTIDOS. O NOVO PROCESSO PARA REVESTIR GRÂNULOS DE BORRACHA COM UMA CAMADA POLIMÉRICA FUNCIONAL, UTILIZA UM TAMBOR ROTATIVO MOVIDO POR UM MOTOR DE VELOCIDADE VARIÁVEL E UMA PRÉ- MISTURA DA MISTURA POLIMÉRICA FILMIFICÁVEL A UTILIZAR NO REVESTIMENTO. O PROCESSO DE REVESTIMENTO INCLUI UMA PRÉ-MISTURA DOS VÁRIOS INGREDIENTES NUM RESERVATÓRIO MISTURADOR SEGUIDA DA SUA MISTURA COM OS GRÂNULOS DE BORRACHA.

Description

DE BORRACHA POR FILME

PROCESSO DE REVESTIMENTO DE

POLIMERICO

E

DE BORRACHA REVESTIDOS OBTIDOS POR ESTE PROCESSO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Estado da Técnica 0 granulado de borracha, geralmente obtido a partir de pneus de borracha reciclados, tem vindo a ser utilizado com sucesso como camada flexível superior na construcção de campos de futebol de relva sintética.

Os grânulos de borracha atribuem à camada superior a desejada resiliência e a "sensação de relva natural" mas apresentam também um vasto número de inconvenientes, parcialmente superados pela a presente invenção. A superfície da borracha em presença de radiação ultravioleta, sobretudo se se verificarem baixas concentrações de ozono, tende a degradar-se, formando pequenos grânulos e libertando negro de fumo, que inclui a presença de partículas inaláveis. A fricção causada pelo impacto repetido dos jogadores aumenta a abrasão mecânica resultando também na formação de poeiras.

Durante muitos anos, a composição da borracha de pneus incluía óleos aromáticos e derivados de benzotiazol bem como compostos com zinco, sendo que estes eram lentamente lixiviados a partir dos grânulos para o solo.

Os óleos poliaromáticos são actualmente alvo de particular atenção devido a presença de componentes carcinogénicos que podem migrar através da pele em casos de contacto prolongado.

Apesar da presença de óleos na superfície e das características "auto-desmoldantes" da borracha, foi possível desenvolver composições de polímeros líquidos extremamente hidrofóbicos que molham bem a superfície da borracha, com valores surpreendentes de ângulo de contacto.

Os primeiros filmes poliméricos foram preparados sobre superfícies de vidro de forma a correlacionar as propriedades de barreira com a composição para uma gama de espessura entre 10 e 80 mícron. O processo de revestimento apresenta actualmente vários problemas que tiveram de ser solucionados, onde se destaca a tendência do fluido polimérico de actuar como um agente de agregação de grânulos, resultando na formação de agregados, os quais não se pretendem que existam. A velocidade de agitação, a geometria do equipamento do revestimento e a cinética de secagem tem de ser ajustados para permitir a produção de granulados de borracha cobertos sem formação de agregados. 2. Descrição da Técnica Previamente Existente

Existem várias descrições da técnica previamente existente em relação a grânulos revestidas com materiais orgânicos e inorgânicos. Porém, aparentemente, nunca foram descritas grânulos de borracha revestidos com uma camada funcional, como a que é objecto do presente registo

Kuraray Co., Ltd., C.A 98:157436t descreve esferas, grânulos, fibras, folhas e tubos de vidro, carvão activado, silica, alumina ou substâncias de elevado peso molecular revestidas com co-polímeros de acrilatos e de ácidos carboxílicos ou aminas para formar transportadores adsorventes selectivos ou suportes para uso em eléctrodos selectivos ou em colunas cromatográficas.

Sakuma et al., C.A. 111:74363c, descreve esferas de vidro ou de polímero revestidas com hidroxiapatite para uso como fase estacionária em colunas de cromatografia. A patente EP-A-0266580 descreve um método para revestir grânulos sólidas com um gel hidrofílico, preferencialmente agarose, usadas em vários processos de separação que ocorrem em colunas de enchimento baseadas em grupos de adsorção, por exemplo, grupos para troca iónica, grupos hidrofóbicos ou grupos bioespecíficos ligados quimicamente a um gel. Tal revestimento poderá ser obtido por mistura dos grânulos sólidos e hidrofilicos com a substância formadora de gel acima da temperatura de gelificação, no qual, cada grânulo fica individualmente revestido, separados uns dos outros sendo depois arrefecido abaixo da temperatura de gelificação, essencialmente para estabilizar 3 os grânulos de modo a suportar elevadas pressões, por exemplo, para aplicações em HPLC.

Geralmente, todos os grânulos revestidos acima mencionados, são obtidos por revestimento de cada grânulo individual com o mesmo material. A patente U.S. Pat. No. 4,698,317 descreve grânulos ocos, micro-esféricos de vidro tendo poros abertos. Estes são preparados por aspersão de uma solução decomposta termicamente, num solvente orgânico aquoso, onde a composição em água promove a formação de poros abertos. A patente U.S. Pat. No. 2,797,201 descreve grânulos ocos, substancialmente esféricos, tendo uma superfície fina e resistente. Estes grânulos são preparados através de um tratamento térmico de gotículas de uma solução, a qual consiste num material formador de um filme. Este material pode ser constituído, por exemplo, por um polímero orgânico como a resina de fenol formaldeído, e, opcionalmente, também por um agente de expansão, isto é, um promotor da formação de gás a elevadas temperaturas durante o tratamento térmico. A patente GB 2151601B descreve grânulos ocos e porosos, constituídos por um material inorgânico e ainda um material compósito compreendendo partículas que suportam uma determinada substância, tal como um gel orgânico cromatográfico.

Os grânulos ocos e porosos podem ser formados revestindo um material interno removível, por exemplo, esferas de resina orgânica ou esferas de alginato, com material inorgânico, sendo depois aquecidas para remover o material interior.

Adicionalmente, a patente GB 2151602B descreve grânulos muito semelhantes onde um material magnético, como o óxido de ferro, óxido de níguel ou óxido de cobalto, é incorporado na cavidade inorgânica do grânulo. A patente GB-A-219625 descreve uma drageia sólida para fins farmacêuticos para administração oral, constituída por uma matriz de ligantes convencionais que incluem amido e celulose, ou seus derivados, e um excipiente f armaceuticamente aceitável *3$^ inclui compostos inorgânicos como sais, óxidos ou hidróxidos de um metal, como por exemplo sulfato de bário ou óxido de ferro, adequados para administração oral a humanos e para uma libertação controlada do princípio activo no estômago do paciente. A drageia descrita é composta por grânulos sólidos, por um ligante e por um excipiente solúvel nos fluidos estomacais que permita uma rápida desintegração após a ingestão. A patente U.S. No. 4142969 descreve uma composição de um óleo especificamente hidrofóbico que inclui uma mistura de espumas de vidro, consistindo em perlite, uma fibra celulósica , uma camada impermeabilizante, consistindo em asfalto, e um método para absorver compostos oleaginosos como por exemplo, removendo selectivamente óleo da superfície de água. Os constituintes desta mistura são homogeneamente misturados por um processo húmido, sendo posteriormente secos num forno até essencialmente toda a humidade ser removida, formando-se um material poroso de baixa densidade. Nesta patente, nada é descrito ou sugerido sobre o controlo da densidade incorporando grânulos de alta ou baixa densidades, nem sobre a funcionalidade e efeito barreira do revestimento. A patente W.O. 00/78852 A2 descreve um processo de agregação de grânulos finos de borracha com um ligante polimérico. Nesse caso, obtêm-se os grânulos agregados e não grânulos soltos e o processo é completamente diferente do descrito nesta patente. A patente EP 1422345 Al descreve um processo para revestir grãos de areia, não incluindo grânulos de borracha. O processo é completamente diferente do descrito nesta patente, uma vez que envolve uma secagem por mudança de fase do revestimento depois deste ser fundido e aplicado nos grãos, em vez de uma secagem por reacção química em que há reticulação do revestimento a superfície dos grãos. A patente U.S. No. 4381345 descreve um processo para revestir grãos de areia diferente daquele descrito no actual registo já que é utilizado um composto halogenado e também um pó metálico. A patente W.O. 02/097194 Al refere-se a agregação de flocos de plástico com um ligante mas tanto o material como o processo utilizados são completamente diferentes dos considerados na presente patente.

Grânulos de Borracha Funcionais A presente invenção tem como objectivo o cobrimento de grânulos de borracha com uma camada funcional extremamente aderente resultando grânulos revestidos.

De acordo com a invenção, este processo tem como matérias-primas granulado de borracha e uma formulação de um fluido reactivo que contém uma série de ingredientes: a) Granulado de borracha com uma gama adequada de granulometrias. b) Uma resina líquida com uma estrutura macromolecular hidrofóbica que facilmente molha a superfície da borracha. c) Um pigmento orgânico óleofílico isento de metais. d) Partículas finamente moídas de retardante de chama do tipo de polifosfato ou qualquer outro tipo de retardante de chama isento de átomos de halogéneo. e) Um óleo flexibilizante a usar como promotor de adesão e de forma a aumentar a flexibilidade do filme de revestimento. f) Um reticulante reactivo de modo a reticular a camada de revestimento, permitindo o controlo da cinética de secagem da superfície, bem como da sua dureza final. g) Um protector de radiação ultravioleta do tipo HALS. O processo de revestimento inclui uma pré-mistura dos ingredientes b até g num reservatório misturador seguida da sua mistura com os grânulos de borracha.

NNAVMMíIííMMM 0 reactor de velocidade de rotação variável e com pás fixas no seu interior é inicialmente carregado com granulado de borracha. A sua rotação inicia-se a uma baixa velocidade, abaixo das 10 rotações por minuto. A pré-mistura, com viscosidade e o tempo de endurecimento ajustados, é adicionada gradualmente sobre a superfície da borracha sob rotação continua em três etapas. A velocidade de rotação é então ajustada etapa a etapa de forma a minimizar a aglomeração dos grânulos de borracha. São retiradas amostras com diferentes intervalos de tempo de modo a permitir um controlo da camada viscosa remanescente. O reactor é descarregado quando a camada viscosa remanescente já não apresenta pegajosidade residual.

Lisboa, 30 de Julho de 2008.

Claims

1. Processo para revestir grânulos de borracha com uma camada polimérica funcional, caracterizado por utilizar um tambor rotativo movido por um motor de velocidade variável e uma pré-mistura da mistura polimérica filmificável a utilizar no revestimento.

2. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por os grânulos de borracha serem revestidos terem diâmetros médios desde 0,1 mm até diâmetros médios de 5 mm, preferencialmente entre 0,5 mm e 1, 8 mm.

3. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por a pré-mistura utilizada para o revestimento tem na sua composição um ou mais polímeros no estado líquido e um componente com acção reticulante.

4. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por o líquido polimérico utilizado tem uma estrutura macromolecular seleccionada dentro das seguintes famílias de polímeros: Resinas Alquídicas; Resinas de Poli(cloreto de vinilo); Resinas de Uretano-alquídicas; Resinas de Poliuretano-ureia; Resinas Poliéster com funcionalidade reactiva; ou ainda outras estruturas macromoleculares de baixo grau de reticulação e massa molecular media inferior a 10 000 Dalton.

5. Processo de acordo com a reinvindicação 1 e 3, caracterizado por o componente responsável pela reticulação e seleccionado de entre os compostos pertencentes aos grupos: Isocianatos Polifuncionais; Dímeros de Ceteno hidrofóbicos; Quasi-prepolimeros de isocianato; Poli(cloretos de acrilo).

6. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por o filme polimérico de revestimento apresenta um efeito de barreira em relação a óleos, zinco, e outros componentes lábeis presentes em maior ou menor teor nos grânulos de borracha.

7. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por os grânulos de borracha revestidos apresentarem um efeito de retardação da propagação de chama por utilização na composição de retardantes de chama isentos de halogéneos e predominantemente pertencentes aos grupos dos polifosfatos de amónio e das argilas cristalinas.

8. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por o filme de revestimento apresenta uma alta aderência à borracha e uma flexibilidade semelhante ao substrato, o que se reflecte numa melhorada resistência à abrasão.

9. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por na camada pigmentada se utilizarem exclusivamente pigmentos orgânicos isentos de metais, e absorvedores de radiação de ultravioleta que minimiza as alterações de cor por exposição à radiação ultravioleta, nomeadamente a do espectro de radiaçao solar bem como à da radiação de lâmpada de xénon.

10. Processo de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado por os grânulos revestidos apresentarem um grau de esfericidade melhorada e regularidade de forma, devido a um processo de aplicação de liquido e da respectiva tensão superficial antes de ocorrer o estado de gel, e virtualmente isentos de pó ou poeiras que são agregados no filme polimérico durante o processo de revestimento. Lisboa, 10 de Outubro de 2008.