PT89865B - Processo para a preparacao de composicoes de peliculas polimericas orientadas biaxialmente e opacas aperfeicoadas - Google Patents

Processo para a preparacao de composicoes de peliculas polimericas orientadas biaxialmente e opacas aperfeicoadas Download PDF

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Description

MOBIL PLASTICS EUROPE, INC.
Processo para a preparaçao de composiçoes de películas polimêricas orientadas biaxialmente e opacas aperfeiçoa das
A presente invenção diz respeito a estruturas para películas polimêricas de opacidade aperfeiçoada; mais particularmente, a presente invenção refere-se a películas pigmentadas e à sua fabricação.
pedido de patente de invenção europeia copendente 87307442 (publicação n2 258020) descreve e reivindica uma estrutura para películas que compreende:
a) Uma camada interior com vazios, compreendendo uma matriz constituída por i) um material polimêrico termoplástico em que se dispersam ii) partículas sólidas que iniciam a formação de vazios que são uma fase distinta do material polimêrico termoplástico da matriz e em volta dessas partículas situam-se vazios opacificantes e uma quantidade mínima iii) de um pigmento que absorve a luz; e
b) pelo menos uma película exterior transparente que adere à superfícis da película interior com vazios compreendendo um material polimêrico termoplástico que é suficientemente espessa para evitar substancialmente que as asperezas da camada interior se manifestem, /'
X sendo a transmissão luminosa de estrutura menor do que cerca de 15%.
A presente invenção procura proporcionar películas de opacidade melhorada em relação a uma carga de pig mentos comparável ou de opacidade comparável para uma mais reduzida carga de pigmentos.
Por consequência, portanto, de acordo com um aspecto da presente invenção, proporciona-se uma película polimérica, opaca, orientada biaxialmente, que compreende uma matriz de (i) um material termoplástico em que se encontram dispersas (ii) partículas sólidas que iniciam a formação de vazios que constituem uma fase distinta do material polimérico termoplástico de matriz e junto de cujas partículas se situam vazios opacificantes e uma quantidade mínima de (iii) um pigmento que obsorve luz, que compreende partículas de pigmento de morfologia lamelar.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, proporciona-se também um processo para a preparação de uma película como se definiu antes, processo, esse que compreende:
a mistura, preferivelmente mediante fusão con junta de uma proporção maior de (i) com uma proporção menor de (ii);
o aquecimento da mistura até uma temperatura superior ao ponto de fusão de (i);
a dispersão uniforme de (ii) através de (i), preferivelmente sob a forma de micro-esferas;
a dispersão uniforme de uma quantidade mini- 3 i
ma, apropriadamente compreendida entre 0,2 e 12% em peso, preferivelmente compreendida entre 0,5 e 5% em peso de (iii) na referida dispersSo;
a formação de uma película dessa mistura; e a orientação biaxial da película a uma temperatura e com uma proporção de deformação eficazes para formar vazios opacificantes. A orientação biaxial realizasse de acordo com uma maneira de proceder convencional, por exem pio, tal como se referiu na patente de invençSo norte-americana número 4 377 616, depositada pela requerente.
Aa partículas de pigmento de morfologia lamelar (pigmento lamelar) podem compreender um pigmento orgânico, preferivelmente grafite, ou um pigmento inorgânico, tal como um silicato, apropriadamente um silicato que tenha uma tendência pronunciada para clivar numa direcção planar preferida, por exemplo, mica. A grafite é um pigmento lamelar particularmente preferido. 0 pigmento lamelar deve ter um tamanho médio de partículas que por si só seria insuficiente para provocar a formação de vazios na matriz; isso depende da natureza da matriz e das condições de processamento, especialmente a temperatura de deformação e a quantidade de pigmento existente na matriz. A expressão formação de vazios na matriz tal como ê usada na presente memória descritiva designa a criação de um espaço no interior da matriz. No entanto, obtêm-se bons resultados quando o pigmento lamelar tem um tamanho médio de partículas compreendido entre 0,2 e 2,0 micrómetros, preferivelmente entre 0,5 e 1,0 micrómetros. 0 pigmento lamelar pode estar presente em uma quantidade compreendida entre 0,2 e 12% em peso, apropriadamente entre 0,5 e 5% em peso da película, preferivelmente entre 0,1 e 2,0% em peso da película. A película pode também conter um pigmento não lamelar que pode compreender um pigmento que reflecte a luz, por exemplo titânia. Estes pigmentos podem ser escolhidos dos convencionalmente utilizados no tingimento e/ou coloração de resinas sintéticas, revestimentos industriais e tintas e pode ser orgânico ou inorgânico. Os corantes apropriados e os materiais são facilmente disponíveis. Uma lista dos vários pigmentos ê referida no volume 17, páginas 788 - 889, de Kirk^Othmer Encyclopedia of Chemical Technol - ogy, 3- Edição, C. 1982 Alguns exemplos de pigmentos são constituídos por negro-de-fumo, óxido de ferro castanho e azul da prússia.
Os materiais poliméricos termoplásticos (i) que se verificou.serem úteis para a preparaçao das matrizes da película de acordo com a presente invenção incluem poliolefinas. Uma classe preferida destas poliolefinas ê formada por poliolefinas semicristalinas quais se pode incorporar ura elevado grau de orientação biaxial por estiramento eficaz (para distinguir do repuxamento) tanto na direcção da máquina como na direcção transversal. Os exemplos incluem homopoliolefinas, tais como polietileno, especialmente polietileno linear e polipropileno, sendo preferido o polipropileno.
As partículas para iniciação dos vazios (ii) podem compreender um material orgânico ou inorgânico e, preferivelmente, tem um ponto de fusão mais alto e/ou uma maior temperatura de transição vítrea do que (i). Preferivelmente, o material compreende um material polimérico, apropriadamen5 te um material que é cofusível com o material polirnérico ter moplástico da matriz. Também ae prevê que as partículas que iniciam os vazios possam ser pré-formadas e, em seguida, uniformemente dispersas numa massa fundida do material polimérico da matriz, por exemplo, de polipropileno. Este facto tem a vantagem de não se ter de submeter o material polimérico da matriz à temperatura de fusão de um polímero de ponto de fusão muito mais elevado, minimizando dessa forma a sua degradação térmica. Por uma questão de conveniência e para controlo da formulação mais preciso, podem empregar-se cargas mestras. São exemplos de materiais políméricos que podem constituir a fase dispersa no material termoplástico polirnérico, preferivelmente polipropileno, da matriz incluem poli-ésteres, especialmente poli-ésteres de ácidos carboxilicos, tais como politereftalato de butileno e politereftalato de etileno; policarbonatos; poli-sulfonas; poli-acetatos; polímeros de ésteres acrílicos e nylon. Os materiais inorgânicos incluem materiais sólidos ou ocos, vidro pré-for mado, esferas de metal ou de produtos cerâmicos. De facto, pode ser utilizado qualquer material que possa ser transformado em esferas ou outras formas apropriadas sem provocar a degradação térmica do material central.
As partículas sólidas que iniciam os vazios podem ter qualquer forma, embora se prefira que sejam substancialmente esféricas. Preferivelmente, as partículas sólidas que iniciam os vazios têm um tamanho médio compreendido entre 0,5 e 10 micrómetros, preferivelmente entre 0,75 e 4 micrómetros. Quando essas partículas são esféricas, veri-
f .w ficou-se que podem produzir, por deformação biaxial da película, uma distribuição estatística de vazios de lentes geral mente biconvexas com as duas maiores dimensões médias superiores a 30 micrómetros. As partículas de iniciação dos vazios podem encontrar-se presentes numa quantidade de até 20% em peso da película, preferivelmente entre 2 e 10% em peso da película.
A invenção também proporciona uma estrutura para películas que compreende (a), como camada interna, uma película tal como se definiu anteriormente na presente memória descritiva e (b) pelo menos uma camada pelicular tran£ parente que adere â superfície da camada interna com vazios, compreendendo um material polimérico termoplástico e sendo substancialmente suficientemente espessa para evitar que as asperezas da camada interna se manifestem, sendo a transmissão luminosa da estrutura menor do que cerca de 15%. Preferivelmente, a estrutura da película compreende três ou mais camadas. A fim de se conseguir obter uma estrutura de película de acordo com a presente invenção é importante que exLs ta uma relação particular entre a espessura da camada interna e a espessura da camada ou camadas exteriores. Prefere-se que a espessura da camada interna seja de cerca de 30, preferivelmente compreendida entre 40 e 95% da espessura da estrutura.
Nessa estrutura da película, o pigmento lamelar pode encontrar-se presente apenas na camada interna. A camada exterior ou cada camada exterior pode ser transparente ou pode compreender um pigmento não lamelar. Pelo menos, uma camada exterior pode compreender o mesmo material polimérico que a matriz da camada interior com vazios.
A presente invenção também proporciona um processo para a prepararção dessa estrutura da película que compreende simultaneamente ou subsquentemente à operação de formação da película fazer aderir a pelo menos uma superfície daquela película (a) uma camada transparente exterior (b). Apropriadamente, a operação de formação da camada aderente efectua-se por laminação ou co-extrução. A orientação biaxial é efectuada, preferivelmente, depois da adesão de (b) e de (a) e é efectuada, de preferência, simultaneamente nas duas direcções, apropriadamente a uma temperatura acima de 100°C.
Os seguintes Exemplos ilustram a presente invenção:
EXEMPLOS 1-8
Preparou-se uma estrutura de película de polipropileno por co-extrusão convencional, orientada biaxialmente, de três camadas com cavidades, com a espessura nominal compreendida entre 30 e 35 micrómetros, com a excepção de a camada interna conter carga, como se indica no Quadro I seguinte. Preparou-se também uma camada de controlo sem conter carga.
QUADRO I
Exemplo Grafite (%) Carga(% em peso) Mica (%) Feo0o(%) Transmissão da luz (%)
Controlo o 1 0,8y<t 1,9/A -c—- 20,1
1 - 1,07 - - - 3,4
2 - 1,25 - - - 2,5
3 - 1,25 0,1 - - 2,5
4 - 1,0 0,25 - - 3,0
5 - 1,25 - 0,1 - 3,2
6 - 1,25 ' - - 0,1 2,3
7 - 2,00 - - 1,2
8 - 1,0 - - - 3,1
Vê-se que a inclusão de pouco mais de 1% de carga lamelar reduz a transmissão da luz da película formada de quase 1 para 10. A película obtida por co-extrusão assemelha-se a uma folha de alumínio com excepção de adieiA onalmente apresentar uma aparência de cetim lustroso. Consegue-se esta aparência enquanto se mantém a cedência, o peso unitário, a densidade, a espessura e a taxa de transmissão de vapor de água (WVTR) em valores comparáveis, por vezes marginalmente melhores e aumentando o brilho; e tudo isso com referência a uma película branca convencional com cavidades.
Rodem incorporar-se na película cargas maiores de pigmento lamelar de absorção de luz, caao se preten- 9 /
cia, como se ilustra no Exemplo 9-20
EXEMPLOS 9-20
Prepararam-se várias estruturas de película de polipropileno obtidas por co-extrusão da mesma maneira que nos Exemplos 1-8, com a excepção de se terem utilizado maiores cargas lamelares, como se especifica no Quadro
2. A transmissão de luz dessas películas foi também medida e os resultados encontram-se resumidos no Quadro 2.
QUADRO II
Exemplo Carga(% em peso)
Graf 3 Lte (%) Mica (%) Fen0-,(%) Transmissão da luz (%)
0,5/4 0,8/^ 1,9/^ •ll J ' f
9 1,5 - - - - 1,0
10 2,0 - - - - 0,4
11 - 1,5 - - -
12 - 2,0 - - -
13 - 3,0 - - -
14 - - 1,0 - -
15 - 1,0 1,0 - -
16 - - 2,0 - -
17 - 1,0 - - 1,0
18* - 2,0 - - -
19* - 2,0 - - -
20* - 2,0 - - -
Estes Exemplos têm, respectivamente, 0,5, x
1,0% e 2,0% de pigmento incorporado numa camada exterior formada por co-extrusão a fim de conseguir uma cor ou uma tonalidade escolhidas.
Verificou-se que, quando se utiliza grafite como pigmento laminar, essencialmente não há passagem de luz, particularmente luz ultravioleta, directa ou indirecta, através dessa película. Isso reduz muito a incidência de formação de ranço em produtos alimentares, quando embalados com esse tipo de película.

Claims (31)

1, - Processo para a preparação de uma película polimérica, orientada biaxialmente, opaca que compreende uma matriz constituída por i - um material polimérico termoplástico, em que se dispersam ii - partículas sólidas que iniciam vazios e que constituem uma fase distinta da do material termoplástico da matriz em volta das quais se encontram situados vazios opacificantes e uma quantidade menor de iii - um pigmento que absorve a luz, caracterizado pelo facto de o pigmento que absorve a luz compreender partículas de pigmento de morfologia lamelar.
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte-12rizado pelo facto de o pigmento lamelar compreender um pigmento orgânico.
3, - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o pigmento compreender grafite.
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o pigmento lamelar compreender um pigmento inorgânico.
5. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de o pigmento inorgânico compreender silicato.
6. - Processo de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo facto de o silicato compreender uma mica.
7. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o pigmento lamelar iii) ter uma dimensão média das partículas tal que, por si próprio, seria insuficiente para provocar a formação de vazios na matriz.
8.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o pigmento ter um tamanho médio das partículas compreendido entre 0,2 e 2,0 micrõmetros.
-139,- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o pigmento lamelar iii) se encontrar presente numa quantidade compreendida entre 0,2 e 12 % em peso da película.
10.- Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de o pigmento lamelar iii) se encontrar presente numa quantidade compreendida entre 0,5 e 5 % em peso da película.
11. — Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a película compreender também um pigmento não lamelar.
12. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o material polimérico termoplástico i) da matriz compreender uma poliolefina.
13. - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de a poliolefina compreender um material polimérico semicristalino.
14. - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de a poliolefina compreender polipropileno.
ZK
15. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de as partículas sólidas que iniciam os vazios ii) compreenderem um material orgânico ou inorgânico.
s
16. - Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo facto de o material compreender um material polimérico.
17. - Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de o material polimérico orgânico compreender um poliéster.
18.- Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo facto de o poliéster compreender poli-(tereftalato de butileno).
19.- Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de as partículas sólidas que iniciam os vazios ii) serem substanciaimente esféricas .
20.- Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de as partículas sólidas que iniciam os vazios ii) terem um tamanho médio das
-15partículas compreendido entre 0,5 e 10 micrómetros.
21.- Processo para a preparação de uma película cuja estrutura compreende a) como camada central, uma película de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores e
b) pelo menos, uma camada exterior transparente que adere ã superfície da camada com vazios compreendendo um material polimérico termoplástico e sendo suficientemente espessa para evitar substancialmente que as asprezas da camada central com vazios se manifeste, sendo a transmissão da luz da estrutura menor do que cerca de 15 %.
22. - Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo facto de a estrutura da película compreender três ou mais camadas.
23. - Processo de acordo com as reivindicações 21 ou 22, caracterizado pelo facto de, na estrutura da película, o pigmento lamelar (iii) se encontrar presente apenas na camada central.
24.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo facto de, numa camada exterior, se encontrar presente um pigmento não lamelar.
-1625. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 21 a 24, caracterizado pelo facto de, pelo menos, uma camada exterior b) imediatamente adjacente ã camada central com vazios a) compreender o mesmo material polimérico que a matriz da'camada central com vazios a).
26. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 21 a 25, caracterizado pelo facto de a espessura da camada central com vazios a) constituir entre 30 e 95 % da espessura da estrutura.
27. - Processo para a preparação de uma película de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de compreender misturar-se uma maior proporção de i) com uma menor proporção de ii);
aquecer-se a mistura a uma temperatura acima do ponto de fusão de i);
dispersar-se uniformemente ii) através de i); dispersar-se uniformemente uma menor quantidade de iii) na mistura;
formar-se uma película; e orientar-se biaxialmente a uma temperatura e a uma proporção de deformação efectivas para formar vazios opacificantes no seu interior.
28. - Processo de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo facto de se fundirem conjuntamente i) e ii).
29. - Processo para a preparação de uma estrutura de película de acordo com uma qualquer das reivindicações 21 a 26, caracterizado pelo facto de compreender, ou simultaneamente com a operação de formação da película ou subsequentemente à operação de formação da película, fazer-se aderir a pelo menos uma superfície daquela película a) uma camada exterior transparente
b) .
30. - Processo de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo facto de a operação de adesão se efectuar por laminação ou por co-extrusão.
31. - Processo de acordo com as reivindicações 2 9 ou 30, caracterizado pelo facto de se efectuar a orientação biaxial depois da adesão de b) a a).
32.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 27 a 31, caracterizado pelo facto de a orientação nas duas direcções se efectuar simultaneamente.
33.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 27 a 32, caracterizado pelo facto de a orientação se efectuar a uma temperatura superior a 100°C,
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