PT1761591T

PT1761591T - Material de espuma plástica e uso do mesmo

Info

Publication number: PT1761591T
Application number: PT57428559T
Authority: PT
Inventors: Ohlinger Rainer; Wempe Thomas
Original assignee: Benecke-Kaliko Ag
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2016-09-13
Also published as: WO2005113655A1; JP2007538124A; EP1761591B1; JP5068165B2; PL1761591T3; DE102004025157A1; ES2595514T3; EP1761591A1

Description

DESCRIÇÃO "MATERIAL DE ESPUMA PLÁSTICA E USO DO MESMO" A invenção diz respeito a um material de espuma plástica à base de poliolef inas, as quais contêm 50 a 90% peso de plástico à base de polipropileno, com um indice de fluidez MFI (230 °C/2,16 kg) de 0,5 a 0,9 g/10 min, e 10 a 50% peso de um plástico à base de polietileno com um indice de fluidez MFI (190 °C/2,16 kg) entre 0,5 e 1,9 g/10 min; o material de espuma plástica apresenta uma densidade de 0,03 a 0,2 g/cm3. A invenção também diz respeito à utilização deste material de espuma plástica em veículos motorizados, aviões e afins, em especial para o fabrico de revestimentos interiores ou partes destes. A EP 0 704 476 Bl descreve materiais de espumas plásticas do tipo descrito anteriormente. Este documento descreve um material de espuma plástica consistindo numa composição à base de poliolefina, a qual consiste em: entre 40 e 95% peso de plásticos à base de polipropileno com um índice de fluidez (MFI) de 0,05 a 12 g/10 min, entre 5 e 60% peso de plásticos à base de polietileno com um índice de fluidez (MFI) de 2 a 50 g/10 min. O material de espuma plástica contém entre 20 e 65% peso de um componente reticulado e tem uma densidade de 0,02 a 0,2 g/cm3. O componente reticulado deve consistir em 55 a 95% peso de polipropileno reticulado e 5 a 45% peso de polietileno reticulado. Em geral, um material deste tipo é fabricado tal como se segue: cerca de 40 a 95% peso de um plástico à base de polipropileno e cerca de 5 a 60% peso de um plástico à base de polietileno, são misturados com um agente de reticulação e um agente de formação de espuma, para o fabrico da composição do plástico. Daqui é preparado, por exemplo, um filme, através de extrusão. A este aplica-se uma fonte de radiação, para se obter um filme reticulado. A dosagem da fonte de radiação ionizante deve corresponder a um valor entre 1,0 a 6,0 Mrad. O tratamento ionizante é continuado até que a parte reticulada da composição de plástico seja igual a 20 a 65% peso. Inclui-se o aquecimento do plástico reticulado, de forma a obter uma densidade de 0,02 a 0,2 g/cm3. Isto pode ser feito num forno de formação de espuma, a uma temperatura de cerca de 250 °C, através do que o agente de formação de espuma utilizado é decomposto termicamente, para permitir que o material de espuma plástica se forme.

Os ensinamentos técnicos conhecidos determinam que um material de espuma plástica deve ser fabricado de forma a apresentar boas propriedades de moldagem, de forma a que o mesmo possa ser aplicado facilmente na superfície de substratos, boa resistência térmica, melhor expansibilidade a temperaturas elevadas, e boas propriedades de tratamento secundário. De acordo com a divulgação da EP 0 704 476 Bl, as condições aqui referidas devem ser rigorosamente respeitadas. Isto é válido para os valores de MFI do plástico à base de polietileno. Caso o valor de MFI da espuma à base de polietileno seja menor do que 2 g/10 min, ocorrem efeitos desvantajosos em relação aos processos de moldagem. Neste caso, não deve, por isso, ser possível produzir os produtos desejados a partir do material de espuma plástica. Além disso, a extrusão do material de espuma plástica também não deve ser possível quando o valor de MFI do plástico à base de polietileno se encontra abaixo do valor crítico de 2 g/10 min. Um valor de MFI de cerca de 2g/10 min deve afetar em especial a aparência global do material de espuma plástica. Além disso, também é afetada a compatibilidade entre o polietileno e o polipropileno ou um material à base dos mesmos. Assim, a partir da EP 0 704 476 podem ser retiradas instruções rigorosas, que o valor de MFI da poliolefina ou copolimero de poliolefina para a produção do conhecido material de espuma plástica, não deve baixar abaixo de 2 g/10 min, uma vez que desse modo não se forma o produto desejado.

Surpreendentemente, foi demonstrado que o problema anteriormente mencionado não ocorre, quando se baixa o valor de MFI para o polietileno ou para um plástico à base de polietileno, com base nos ensinamentos da EP 0 704 476 Bl anteriormente referidos, para menos de 2 g/10 min, quando se procede de acordo com as procedimentos do método apresentados em detalhe a seguir, de acordo com os Exemplos do presente pedido de patente. A razão para isto é apresentada em detalhe mais tarde. São conhecidos, a partir da JP 08 059872 A, materiais de espuma, por exemplo para acabamentos interiores na indústria automóvel, à base de propileno e polietileno. Na JP 08 059872 A não são mencionados quaisquer lubrificantes. Além disso, e principalmente, o MFI dos polietilenos utilizados não é referido explicitamente, de forma que o perito na especialidade tem como objetivo, em especial com base nas indicações da EP 0 704 476 Al, um MFI > 2g/10 min.

Assim, o objetivo da invenção, é um material de espuma plástica à base de poliolefinas, as quais contêm de 50 a 90% peso de plástico à base de polipropileno com um índice de fluidez MFI (230 °C/2,16 kg) de 0,5 a 0,9 g/10 min, e de 10 a 50% peso de plástico à base de polietileno com um índice de fluidez MFI (190 °C/2,16 kg) de 0,5 a 1,9 g/10 min, e o material de espuma plástica apresenta uma densidade de 0,03 a 0,2 g/cm3, e contém 20 a 70% peso de componente de poliolefina reticulada e um lubrificante; o material de espuma plástica é obtido através de reticulação com uma fonte de radiação ionizante e em que o plástico à base de polietileno é disperso numa matriz continua na base do plástico à base de polipropileno.

De forma vantajosa, a invenção pode ser complementada de várias formas: as vantagens ainda mencionadas a seguir são conseguidas, em especial, quando o componente de poliolefinas reticuladas se baseia em 55 a 95% peso de plástico à base de polipropileno e 5 a 45% peso de plástico à base de polietileno. Um intervalo especialmente preferido corresponde a valores entre cerca de 60 e 80% peso de polipropileno e 40 a 20% peso e polietileno. O intervalo válido aqui é amplo, com 20 a 70% peso de componente de poliolefina reticulada. O intervalo preferido para o material de espuma plástica é cerca de 30 a 60% peso de poliolefina reticulada.

Existem diferentes métodos para determinar o componente reticulado da poliolefina do material de espuma plástica de acordo com a invenção. Uma possibilidade consiste em captar a quantidade de gel correspondente, em que a porção de polímero reticulado é determinada com auxílio de uma extração com xileno. Isto é feito a uma temperatura de 145 °C. O componente reticulado insolúvel pode, após secagem, ser relacionado com a quantidade de espuma pesada após secagem. A distribuição percentual do componente reticulado do plástico à base de polietileno e do plástico à base de polipropileno pode ser feita como se segue: o resto referido é obtido após extração por cromatografia gasosa, em que se realiza uma hidrogenção e uma técnica de degradação térmica. O resíduo referido, obtido através de extração com xileno, é degradado termicamente a 700 °C. Depois é adicionado hidrogénio gasoso para hidrogenar o gás decomposto termicamente. O gás hidrogenado é analisado com um cromatógrafo gasoso (cromatografo gasoso do tipo hidrogenação, fabricado pela empresa Yanagimoto Seisaushoaka). Além disso, a distribuição percentual referida do material de partida reticulado pode ser determinada por espetroscopia de ressonância nuclear C13. Assim, a quantidade de átomos de C terciários, tal como existem em polipropileno, pode ser determinada qualitativamente na parte de gel insolúvel e seca do material de espuma. De forma útil, são também utilizadas curvas de calibração, criadas a partir das resinas de partida utilizadas, de copolimeros estatísticos de polipropileno com etileno e copolimeros de polietileno lineares com a-olefinas.

De forma especialmente preferida, o plástico à base de polipropileno existe na forma de polipropileno e/ou um copolímero de propileno com outros comonómeros insaturados, em especial, etileno. 0 mesmo se aplica ao polietileno, ou seja, é preferido que o plástico à base de polietileno esteja presente na forma de polietileno e/ou um copolímero de etileno com um outro comonómero insaturado, em especial uma oí-olefina. Os comonómeros insaturados preferidos incluem buteno, hexeno e octeno.

Podem ser adicionados diferentes aditivos ao material de espuma plástica de acordo com a invenção. Exemplos são resinas de hidrocarbonetos com um ponto de fusão de 110 a 160 °C, preferencialmente de 125 a 150 °C. Sais de cálcio, ácido palmítico e ácido oleico, assim como misturas dos sais com os ácidos e ésteres de ácidos, assim como antioxidantes.

Estes aditivos podem já estar incorporados nos diferentes materiais de partida na forma do plástico à base de polipropileno e/ou do plástico à base de polietileno; no entanto, eles são adicionados quase sempre durante o fabrico dos compostos de copolimero.

Foi já anteriormente mencionado que, no material de espuma plástica de acordo com a invenção, os componentes do plástico à base de polietileno e os componentes do plástico à base de polipropileno podem estar presentes separadamente. Demonstrou-se assim que a parte à base de polipropileno constitui a fase continua, enquanto o componente do plástico à base de polietileno representa a parte dispersa.

Considera-se vantajoso quando o indice de fluidez MFI (190 °C/2,16 kg) do plástico à base de polietileno se encontra entre 0,7 e 1,5 g/10 min, em especial entre 0,8 e 1,2 g/10 min.

Na produção do material de espuma plástica, procede-se essencialmente de acordo com a invenção, tal como apresentado adiante, juntamente com os esclarecimentos da divulgação da EP 0 704 476 BI. De seguida, será ainda abordada uma reflexão adicional relevante. Assim, produz-se um filme ou outra forma moldada a partir do material de partida, por exemplo, através de extrusão. Segue-se uma reticulação com uma fonte de radiação ionizante, em especial na forma de uma fonte de feixe de eletrões. O tipo de agente de reticulação que é incorporado no material de partida é decisivo para a qualidade do produto. Em todo o caso, é preferido um destes agentes. Aqui, demonstrou-se que são especialmente vantajosos os agentes de reticulação na forma de divinilbenzeno, etilvinilbenzeno, trimetilolpropanotriacrilato, trimetilolpropanotrimetacrilato, 1,6-hexanodioldiacrilato, 1,2,4-trialil-trimetilato e/ou trialilisocianurato. Para a finalidade da invenção, também é necessário que na produção do material de espuma plástica pretendido seja incorporado um agente de formação de espuma, que é destruído termicamente.

Trata-se aqui preferencialmente de uma azodicarbonamida, sendo especialmente apropriada uma azodicarbonamida na forma de 1,1-azobisformamida, benzolsulfonil-hidrazida e/ou toluolsulfonil-hidrazida.

Em casos individuais, é adequado, tal como já mencionado, incorporar aditivos no material. Isto pode incluir, por exemplo, agentes de enchimento ou pigmentos, em especial na forma de silicato de alumínio e potássio, talco, cal, caulino, óxidos metálicos, em especial dióxido de titânio e/ou fuligem. De especial significado são, no contexto da invenção, lubrificantes, os quais são incorporados no material de partida do material de espuma plástica de acordo com a invenção. Neste caso, pode tratar-se de um lubrificante interno ou externo. Também podem ser usados lubrificantes dos dois tipos. Demonstraram-se como lubrificantes internos especialmente vantajosos, ceras de hidrocarbonetos com um ponto de fusão de 110 a 160 °C, preferencialmente entre 125 e 150 °C, assim como éster de ácido esteárico, éster de ácido palmítico e sais de cálcio destes ácidos orgânicos. Como lubrificante externo especialmente apropriado pode usar-se um lubrificante de combinação sólido, contendo sabão metálico, com componentes de elevado peso molecular (ésteres complexos) (ponto de fusão: 105 a 115 °C).

Em relação à quantidade do lubrificante utilizado, a invenção não está sujeita a qualquer restrição significativa. É preferido que o lubrificante interno e o lubrificante externo estejam presentes no material de espuma plástica final em quantidades de 1 a 5% peso, em especial numa quantidade de cerca de 0,3 a 2,0% peso. Põe-se a questão técnica de porque é que se conseguiu, procedendo de acordo com a invenção, formar um material plástico vantajoso, quando se utilizou um plástico à base de polietileno com um índice de fusão MFI (190 °C/2,16 kg) menor do que 2g/10 min, embora isto seja exatamente o oposto das informações dadas pela EP 0 704 476 Bl. Isto pode ser justificado pela utilização dos lubrificantes referidos, no contexto da invenção. Pode assim assumir-se que a utilização de auxiliares de fluidez ou lubrificantes no composto de polipropileno/polietileno, no qual é utilizado, para além de um plástico à base de polipropileno de elevado peso molecular (peso molecular > 250000), um plástico à base de polietileno, a entrada de energia na extrusão numa extrusora de duas roscas pode ser reduzida de tal forma que a temperatura do material da mistura do composto é mantida abaixo de 185 °C, e evita-se assim uma decomposição precoce do agente de expansão sensivel à temperatura, por exemplo, azodicarbonamida, durante a extrusão. Como lubrificante ou auxiliar de fluidez podem ser usados sais de metais alcalinos do ácido esteárico, do ácido palmítico ou do ácido oleico, assim como as suas amidas e ésteres. Além disso, também podem ser utilizadas resinas de hidrocarbonetos com elevado ponto de fusão, com um ponto de fusão entre 115 e 150 °C. Adicionalmente às

considerações relativamente aos lubrificantes ou agentes auxiliares de fluidez, deve ser lembrado que as zonas de fusão e de mistura da extrusora devem ser concebidas de tal forma que resulta uma fusão suficiente e segura do granulado utilizado, e as energias de mistura e de fusão são tão limitadas, que é assegurada uma temperatura de controlo segura da mistura de composto a 185 °C. A alimentação especifica de energia através do motor da rosca dupla não deve subir acima de 0,145 kwh/kg. A seguir, é fornecida uma explicação técnica para o facto de ser possível, ao contrário do que é do conhecimento geral do estado da técnica, por a invenção em prática com sucesso. No entanto, não se trata de uma explicação tecnológica limitativa, na medida em que outras possibilidades permanecem abertas. O material de espuma plástica de acordo com a invenção pode ser trabalhado de forma convencional para laminados decorativos com películas decorativas granuladas. Estes laminados são transformados, em geral, através do processo de termoformagem em superfícies decorativas de componentes de construção. No entanto, eles também podem ser prensados na forma de placa ou submetidos a back-injection com materiais termoplásticos, em ferramentas apropriadas para o fabrico de componentes de construção.

Basicamente, o material de espuma plástica de acordo com a invenção é especialmente apropriado para o fabrico de laminados de espuma, os quais podem ser utilizados em aviões e veículos motorizados, como materiais de acabamento superficial de revestimentos interiores, em especial de caixas de fusíveis ou painéis de instrumentos, de pilares, de revestimentos laterais, de revestimentos de portas ou tampos de veículos motorizados. O seu processamento realiza-se por um processo de termoformagem, de prensagem ou back-injection. Aqui demonstrou-se que o material de espuma plástica de acordo com a invenção tem valores de expansibilidade melhores, tanto a temperaturas baixas como à temperatura ambiente, em comparação com produtos comparáveis fabricados segundo o estado da técnica, e nos quais o plástico à base de polietileno tem um valor de MFI (190 °C/2,16 kg) maior do que 2 g/min, o que demonstram as seguintes experiências de comparação.

Além disso, a vantagem particular da invenção é que esta fornece uma possibilidade de maior flexibilidade para o trabalhador, incluindo as vantagens que são excluídas de acordo com o estado da técnica, quando se usa plástico à base de polietileno com um valor de MFI (190 °C/2,16 g) menor do que 2 g/min. A invenção é explicada em maior detalhe através dos seguintes Exemplos comparativos.

Exemplos 1 a 5 (Produção de materiais de espuma plástica)

Foi utilizada uma extrusora de duas roscas (controlo de temperatura 160 a 185 °C / rotações 140 U/min). A composição de plástico foi extrudida na forma de um filme com espessura de 1 mm. Esta é reticulada através da ação de radiação eletrónica de uma fonte de radiação beta (equipamento 1,8 MIV) . Nos diferentes exemplos, o feixe aplicado corresponde a: Exemplo 1 2,00 [Ma/m/min] quatro vezes, Exemplo 2 1,75 [mA/m/min] quatro vezes, Exemplo 3 1,5 [mA/m/min] quatro vezes, Exemplo 4 1,75 [mA/m/min] quatro vezes, Exemplo 5 2,5 [mA/m/min] quatro vezes. Todos os dados de corrente são válidos para uma distância de varrimento de 1 m. Isto é seguido pela formação de espuma, a 270 °C, do filme compacto reticulado num forno de ar quente. As formulações dos Exemplos de comparação 1 a 5 (dados em partes peso) são apresentadas na Tabela I a seguir.

Tabela I

As propriedades da espuma do material de espuma plástica obtido de acordo com os Exemplos 1 a 5 ilustrados, de acordo com a invenção, são apresentadas na Tabela II a seguir:

Tabela II

Podem ser produzidos material de espuma plástica que, relativamente a caracteristicas essenciais, possuem valor prático.

Exemplos de Comparação 1 e 2 (produção e propriedades)

As formulações dos Exemplos de Comparação 1 e 2 são apresentadas na tabela III a seguir:

Tabela III

A preparação dos filmes para comparação é feita através de extrusão, em conformidade com os Exemplos 1 a 5, e da reticulação num equipamento 1,8 MeV, em que é válido para o Exemplo de comparação 1 2,0 [mA/m/min] quatro vezes, e para 0 Exemplo de comparação 2 2,1 [mA/m/min] quatro vezes. A formação de espuma também ocorre de acordo com os Exemplos 1 a 5. Na Tabela IV seguinte são apresentadas as propriedades de espuma dos materiais de espuma plástica preparados de acordo com os Exemplos de Comparação 1 e 2:

Tabela IV

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material de espuma plástica à base de poliolefinas, compreendendo de 50 a 90% peso de plástico à base de polipropileno com um índice de fluidez MFI (230 °C/2,16 kg), de 0,5 a 0,9 g/10 min , e de 10 a 50% peso de plástico à base de polietileno, com um índice de fluidez MFI (190 °C/2,16 kg) de 0,5 a 1,9 g/10 min, em que o material de espuma plástica tem uma densidade de 0,03 a 0,2 g/cm3, e compreende um componente de poliolefina reticulada de 20 a 70% peso, e compreende um lubrificante; o material de espuma plástica pode ser obtido por reticulação através de uma fonte de radiação ionizante, e o plástico à base de polietileno foi disperso numa matriz contínua na base do plástico à base de polipropileno.
2. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 1, em que o componente de poliolefina reticulada compreende de 55 a 95% peso de plástico à base de polipropileno reticulado, e de 5 a 45% peso de plástico à base de polietileno reticulado.
3. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o plástico à base de polipropileno toma a forma de polipropileno e/ou um copolímero de propileno com outro comonómero insaturado.
4. Material de espuma plástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o plástico à base de polietileno toma a forma de polietileno e/ou de um copolímero de etileno com outro comonómero insaturado.
5. Material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um agente de reticulação.
6. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 5, em que o agente de reticulação é selecionado de: divinilbenzeno, etilvinilbenzeno, trimetilolpropanotriacrilato, trimetilolpropanotrimetacrilato, 1,6- hexanodioldiacrilato, trialil 1,2,4-trimetilato e/ou trialilisocianurato.
7. Material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, o qual pode ser obtido através da utilização de um agente de formação de espuma que é degradado termicamente.
8. Material de espuma plástico de acordo com a reivindicação 7, em que o agente de formação de espuma é um composto azodicarbonamida.
9. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 8, em que a azodicarbonamida é 1,1-azobisformamida, benzenosulfanil-hidrazida e/ou toluenosulfonil-hidrazina.
10. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 1, em que o índice de fluidez MFI (190 °C/2,16 kg) do plástico à base de polietileno é cerca de 0,7 a 1,5 g/10 min.
11. Material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um antioxidante.
12. Material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por conter um agente de enchimento.
13. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 12, em que o agente de enchimento toma a forma de silicato de alumínio e potássio, talco, cal, caulino, óxidos metálicos, em particular dióxido de titânio e/ou fuligem.
14. Material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um lubrificante interno e/ou externo.
15. Material de espuma plástica de acordo com a reivindicação 14, em que o lubrificante interno é uma cera parafínica com elevado ponto de fusão e/ou o lubrificante externo é uma combinação de lubrificantes contendo sabão metálico.
16. Material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma quantidade de cerca de 1 a 5% peso do lubrificante.
17. Utilização de um material de espuma plástica de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, como moldes termoformados, em aviões, veículos motorizados, para revestimentos interiores de veículos motorizados ou partes destes, para revestimentos laterais, revestimentos de portas ou tampos e/ou revestimentos exteriores de veículos motorizados.