PT96878A - Processo para a producao de peliculas e laminados de polimero de propileno - Google Patents
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Description
72 267 HM 3993 ~2
MEMÓRIA DESCRITIVA.
Sabe-se que os homopolímeros e copolímeros de propileno podem ser facilmente transformados em películas e calandrados, obtendo-se assim películas e laminados com excelentes propriedades mecânicas, particularmente boa rigidez e considerável Inércia química.
No entanto, os produtos referidos têm a desvantagem de ter baixa resistência ao impacto, particularmente a baixas temperaturas. De forma a ultrapassar esta desvantagem, foi sugerido misturar polietileno com polímeros de propileno, tal como descrito, por exemplo, na Patente dâ Qrã-Bretanha NQ. 1139889, a qual indica o uso de uma mistura de polipropileno/LDPE (polietileno de baixa densidade) de forma a obter películas com melhor resistência ao impacto.
Agora há uma necessidade para películas e laminados de polipropileno que, além de terem boa resistência ao impacto, também tenham boas propriedades elásticas e de macieza. Presentemente, estão a estabelecer-se na indústria do polipropileno os produtos feitos de misturas heterofásicas de polímeros cristalinos de propileno e copolímeros de olefinas elastoméricas obtidas por polimerização estereoespecífica sequencial. Estes produtos possuem um compromisso satisfatório entre as propriedades elásticas e a resistência mecânica e podem ser facilmente transformados em artigos fabricados usando os equipamentos e os processos usados normalmente para materiais termoplásticos. No entanto, quando as referidas composições heterofásicas são transformadas em películas ou calandradas, existem muitas dificuldades, devidas principalmente à formação de "olhos ("fisheyes"), rasgamento das películas e laminados durante o processamento, ou à formação de superfícies ásperas.
Todos estes inconvenientes causam dificuldades durante o processo de fabricação e impedem frequentemente a obtenção de produtos com interesse prático. b b
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Os Requerentes verificaram agora, que as películas e os laminados de polipropileno tendo propriedades elásticas e boa macieza podem ser facilmente preparados por transformação em película ou calandragem de composições heterofásicas de polímero de propileno compreendendo: A) 10-60 partes em peso, preferivelmente 20-50 partes em peso de homopolímero de polipropileno tendo um índice isotáctico superior a 90, preferivelmente de 95 a 98, ou de um copolímero cristalino de propileno com etileno e/ou outras alfa-olefinas tais como buteno ou 4-metil-l-penteno, contendo mais do que 85% em peso de propileno e tendo um índice isotáctico superior a 85; B) 10-40 partes, em peso, de um copolímero contendo predominantemente etileno, o qual é insolúvel em xileno à temperatura ambiente; C) 30-60 partes, em peso, preferivelmente 30-50 partes, em peso, de um copolímero amorfo de etileno-propileno, contendo opcionalmente proporções menores, preferivelmente de 1 a 10% em peso, de um dieno o qual é solúvel em xileno à temperatura ambiente e contém 40-70% em peso de etileno; tendo as referidas composições do polímero de etileno uma razão entre as viscosidades intrínsecas, em tetra-hidro--naftaleno a 135^0, da porção solúvel em xileno e da porção insolúvel em xileno à temperatura ambiente de 0,8 a 1,2.
Os processos que podem convenientemente ser usados para a transformação em película e calandragem são aqueles conhecidos na arte. A calandragem é preferivelmente usada para produzir folhas e folhas finas (i.e. laminados tendo uma espessura de pelo menos 100 pm), enquanto que para a produção de películas (i.e. laminados tendo uma espessura inferior a 100 -4- 72 267 HM 3993 P.m) é preferível, usar o processo de extrusão com sopragem, extrusão com moldagem ou extrusão com esticamento biorienta-do.
As composições heterofásicas de poli mero usadas no processo do presente invento são preparadas através de polimerização sequencial em dois ou mais passos, usando catalisadores de Ziegler-Natta altamente específicos. O componente (A) forma-se durante o primeiro passo de polimerização, preferivelmente no monómero liquido, enquanto que os componentes (B) e (C) se formam durante os subsequentes passos de polimerização, na presença do componente (ft) formado no primeiro passo. Tipicamente, o componente (B) é um copolimero semi-cristalino, essencialmente linear.
Em particular, é possível usar catalisadores compreendendo o produto da reacção de um componente sólido contendo um composto de titânio tendo pelo menos um átomo de halogéneo ligado ao Ti e um composto dador de electrões (dador interno) suportado em cloreto de magnésio com um composto Al-trialquilo e um dador de electrões (dador externo). 0 composto de titânio preferido usado, é o TiCl^. 0 dador interno é preferivelmente seleccionado do grupo constituído por alquilo, ftalatos de arilo e ciclo-alquilo, tais como, por exemplo, o ftalato de diisobutilo, de di-n--butilo e di-n-octilo. 0 dador externo é preferivelmente seleccionado entre compostos de silício contendo um ou mais grupos -0R, onde R é um radical hidrocarboneto. Exemplos específicos são o difenildimetoxissilano, o diciclo-hexildimetoxissilano, o metil-terc-butildimetoxissilano, o diisopropildimetoxissilano e o feniltrietoxissilano.
Exemplos de catalisadores e processos de polimerização adequados para a preparação das composições heterofásicas de polipropileno acima mencionadas são descritos no pedido de Patente Europeia EP-A-0400333, publicado. 72 267 HM 3993
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De forma a obter películas e laminados isentos de "olhos" e tendo propriedades mecânicas e elásticas satisfatórias, como mencionado acima, nas composições heterofásicas usadas, a razão entre a viscosidade intrínseca, em tetra--hidronaftaleno a 135°C, da porção solúvel em xileno e da porção insolúvel em xileno à temperatura ambiente, (daqui em diante indicada como "razão de viscosidade") deve ser mantida dentro de uma estreita gama de 0,8 a 1,2, incluindo 0,8 a 1, e , preferivelmente, a cerca de 1.
Dentro da referida gama também é possível operar a altas velocidades de transformação em película e calandragem e evitar inconvenientes tais como adesão da folha aos rolos. ftlém disso, a presença da fracção (B) numa quantidade de pelo menos 10 partes em peso, permite a obtenção de películas e laminados que não embranquecem quando dobrados.
As composições heterofásicas tendo razões de viscosidade superiores a 1,2 podem ser usadas no caso de co--extrusão com sopragem ou com moldagem desde que representem as camadas que não contêm a pelicula compósita que é obtida dos ditos processos de co-extrusão, 0 processo do presente invento é caracterizado por uma larga flexibilidade, na medida em que é possível modificar a formulação da composição heterofásica usada, com o propósito de modificar as propriedades fisicas e químicas do produto acabado.
Em particular é possíveli - adicionar cargas orgânicas e inorgânicas, mesmo em quantidades muito grandes; óleos - adicionar plastificantes e diluentes, tais como minerais e óleos naturais; -6- 72 267 HM 3993 adicionar compostos que conferem propriedades de auto-extinção aos produtos.
As películas e laminados obtidos pelo processo do presente invento e que constituem um objectivo adicional do presente invento, possuem propriedades valiosas que os tornam apropriados para aplicações das quais os polímeros de olefinas foram, até agora, excluídos, ou para as quais, até ã data, não tiveram comportamentos completamente satisfatórios.
Em particular, as películas e laminados do presente invento têm as seguintes propriedades: 1) Módulo de flexão relativamente baixo, o que os torna macios e resilientes. 0 valor do módulo é, além disso, não muito sensível à temperatura, quando comparado com, por exemplo, composições à base de PVC. Portanto, a gama de temperaturas na qual podem ser usados convenientemente é muito larga, de -60 a 120°C. 2) Sedosos ao toque, o que é particularmente agradável. 3) Elevada permeabilidade ao oxigénio e ao vapor. 4) Elevada resistência ao impacto mesmo a temperaturas muito abaixo de O^C. 5) Podem ser esterilizados a 120°C. 6) Podem ser termo-soldados uns aos outros, a polietileno ou a polipropileno a uma temperatura de 135 a ÍSO^C. Também é possível, por mistura das composições heterofá-sicas acima mencionadas com LDPE ou LLDPE, numa larga gama, tipicamente de 20 a 40%, baixar a temperatura de termo-soldadura para cerca de 100°C, mantendo ainda boas propriedades mecânicas.
Finalmente, as películas e laminados do presente invento podem sofrer uma série de operações subsequentes, tais como: gravação em relevo da superfície por aquecimento da superfície a cerca de ÍSO^C e sua compressão
72 267 HM 3993 -/- contra o rolo de gravação; impressão, após ter-se tornado a superfície sensível à tinta através de oxidação (por exemplo à chama) ou por tratamentos de ionização (por exemplo tratamento de descarga de corona); acoplamento com tecido ou película, particularmente polipropileno, por aquecimento da superfície a 150o--160°C e compressão; - co-extrusão com outros materiais poliméricos ou metálicos (por exemplo película de alumínio); tratamentos de metalização (deposição de uma camada de alumínio através de evaporação sob vácuo, por exemplo); aplicação de uma camada de adesivo em uma das duas faces da película, produzindo assim uma película adesiva; termo-conformação e produção de bolhas ("blisters"); - obtenção de laminados compósitos de metal-polímero.
Estes tratamentos subsequentes podem ser aplicados quer em linha, imediatamente após o fabrico da película ou laminado, ou numa altura subsequente.
Os exemplos seguintes são dados de forma a ilustrar e não a limitar o presente invento.
Exemplo 1 A produção de película foi realizada num aparelho industrial para a produção de película por tecnologia de moldagem, partindo de dois materiais feitos de composições heterofásicas de propileno, cujas características são as seguintes:
—8- Composiçao A 72 267 HM 3993
Composição B 0,5 46 46,3 3,56 53,8 2,79 1,28 - I.F. da composição total g/IO min (230*0; 2,16 Kg) 0,8 - % total de C2 41 - % de polímero solúvel em xileno a 23*0 41,9 - V-1. da fracção solúvel em xileno dl/g 2,78 - % de polímero insolúvel em xileno a 23°C 58,1 - V-I- da fracção insolúvel em xileno, dl/g 2,64 - Razão de viscosidade 1,05 * comparação I»F. = índice de fusão V-I- = viscosidade intrínseca em tetra-hidronaftaleno a 135*0 0 aparelho era um extrusor com um diâmetro de 60 mm e uma razão comprimento/diâmetro (L/D) = 35, com uma matriz plana com 1150 mm de comprimento e uma distância entre extremidades de 0,8 mm- 0 perfil de temperatura do extrusor é entre 180 e 290*0, enquanto as flanges, o filtro, o gargalo e a matriz são mantidos a 300°c,
Usando a composição A, foram atingidas as condições operatórias "1" indicadas abaixo e foi possível melhorar as referidas condições até se conseguirem as condições "2", enquanto que usando a composição B era impossível atingir condições melhores do que as “3”. 72 267 HM 3993
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Condições 1 2 3 - Polímero A A B - Pressão na matriz kPa 16000 22000 22000 - Absorção de energia*» A 45 57 50 - Velocidade linear, m/min 21 50 8 - Espessura mínima da película obtida, pm < 12 < 12 45 - Aparência da película homogénea homogénea presença de "olhos" (*) energia fornecida ao parafuso do extrusor. .....2......(comparativo)
Para fins de comparação» uma'composição heterofásica de polipropileno C, a qual tem uma fluidez em fusão superior às composições A e B do Exemplo 1» foi alimentada a um aparelho industrial para co-extrusâo com moldagem equipado com três extrusores, tendo uma largura máxima de película de 1700 mm e uma capacidade máxima de enrolamento de película de 300 m/min.
As principais características estruturais da composição C são: - I.F. da composição total» g/10 min (2302»16 kg) 7.1 - % de C2 total 41»8 - % de polímero solúvel em xileno a 23°0 41„7 - V.I. da fracção solúvel em xileno» dl/g 2„1 - % de polímero insolúvel em xileno a 23°C 58»3 ~ V.I. da fracção insolúvel em xileno» dl/g 1»55 ~ razão de viscosidade 1»35 A temperatura de extrusão na matriz era de 240 C» A espessura mínima da película que foi produzida com regularidade era 40 pm e continha "olhos". Abaixo desta espessura começaram a desenvolvei—se heterogeneidades ao ponto de produzir lacerações na película. 72 267 HM 3993 10-
Usando a capacidade de co-extrusâo do apareiho, foi produzida uma película de camada tripla com uma espessura total de 25 μιτι, onde as duas camadas exteriores, cada uma com 4 pm de espessura, eram feitas da composição c, e a camada interna, de 17 μιη de espessura, era polietileno de baixa densidade, com um I»F_ (190°C; 2,16 Kg) de 2 g/10 min„ A película de camada tripla assim obtida apresentava uma homogeneidade óptima» Além disso, foi rapidamente atingida uma velocidade de enrolamento de 200 m/min»
Exemplo.....3
Foi usado um aparelho de escala piloto DOLCI de extrusão com sopragem, o qual tinha as seguintes caracte-rísticas; - diâmetro do extrusor = 45 mm; - L/D =22; ~ matriz em anel com 50 mm de diâmetro, com uma distância entre extremidades de 0,5 mm»
As composições heterofásicas que se seguem indicadas por D, E e F foram alimentadas na forma de pelotas; D E* 0,8 6,5 44 45 46,2 40,6 2,55 2,51 53,8 59,0 2,33 1,78 1,09 1,41 F* 15 43 41,8 1,87 57,2 1,36 1,38
Composição - I.F. (230°C; 2,16 Kg), g/10 min - % total de etileno
- % de solúvel em xileno a 23°C - V«I. do solúvel em xilenò, dl/g
- % de insolúvel em xileno a 23°C ~ V.I. do insolúvel em xileno, dl/g - razão de viscosidade * comparação
As condições do processo de extrusão com sopragem foram; 190°C-220°C 200 °C—190 °C 20 rpm - Temperatura do parafuso; - Temperatura da matriz; - Velocidade do parafuso; ** 72 267 HM 3993 -11- - Capacidade, em kg/h; 5,0 (composição D), 6,2 (composição E); 5,6 (composição F).
Foram observadas as seguintes características: ™ A espessura mínima à qual a composição F pode ser moldada com sopragem é 150 pm. A uma espessura abaixo desta existem buracos, falta de homogeneidade, e, subsequentemente, colapso da bolha. A falta de homogeneidade é também evidente em grandes espessuras onde a superfície da película tem aparência de "casca de laranja". 0 filme parece papel. 0 mínimo ao qual a composição E pode ser moldada com sopragem é 20 pm. A operação é mais regular e constante do que no caso da composição F. 0 "toque" do filme, embora melhor do que no caso da composição F, é ainda, de certa forma, como o do papel e a superfície apresenta irregularidades. - A espessura mínima à qual a composição D pode ser moldada com sopragem é 10 pm. Esta é a espessura mínima que pode ser produzida pelo equipamento usado. 0 material é homogéneo mesmo com espesuras abaixo de 10 pm (isto é demonstrado estirando manualmente 200-300% o filme de 10 pm). A operação é muito regular e constante; a película apresenta-se sedosa e agradável.
Exemplo 4
Foi avaliada a capacidade de estiramento de algumas películas usando um esticador de películas TM LQNG de laboratório, começando com pedaços de película medindo 5x5 cm e com 570 pm de espessura, aquecidos a temperaturas adequadas e esticados simultaneamente em duas direcções ortogonais, de forma a obter uma espessura final de 20 pm.
Sob estas condições .a razão de estiramento é 1:6:6. As composições heterofásicas de polímero de propileno usadas
72 267 HM 3993 -12- são referidas abaixo como G, H e I: Composição G H* I" - I.F. (230°C: 2,16 kg), g/10 min 0,95 6,3 10 - % total de etileno 42,3 41,8 42,2 - % de solúvel em xileno a 23°C 45,3 43,9 44,1 - V.I. do solúvel em xileno, dl/g 2,9 2,36 2,24 - % de insolúvel em xileno a 23°C 54,7 56,0 55,9 -V.I. do solúvel em xileno, dl/g 2,4 1,88 1,59 - razão de viscosidade 1,2 1,26 1,40 comparação As composições de estiramento foram as segui ntes: Composição G H I - Temperatura de estiramento, °c 150 135 150 130 150 130 - Tempo de pré-aquecimento, seg 30 30 15 15 15 30 - Pressão de estiramento, kPa 3000 3000 2000 2000 2000 2000 - Velocidade máx. de estira- mento, cm/seg 7,6 7,6 5,0 2,0 1,5 1,5 A velocidade máxima de estiramento é o ponto no qual ocorre laceração e quebra do filme. A velocidade de 7,6 cm/seg (3 polegadas/seg), corresponde a 9000%*/min>, o que representa as condições industriais para a produção de película de polipropileno com orientação biaxial.
Pode ver-se que apenas a composição G atinge estas condições, enquanto as outras duas estão abaixo.
Exemplo 5 A capacidade de calandragem de alguns materiais polimé-ricos é avaliada com um misturador de laboratório aberto tendo dois rolos de rotação oposta.
Vf
Vf
72 267 HM 3993
Foram avaliadas a composição A do Exemplo l (I™F. = 0*8; razão de viscosidade = 1*05)* e a composição C do Exemplo 2 (I„F™ - 7*1; razão de viscosidade = 1,35)™ A composição A comporta-se perfeitamente a uma temperatura de 175^0 a 185°C- A folha que é obtida a esta temperatura. é homogénea e estável até 30 minutos* não se degrada* nem é pegajosa, e pode ser estirada até uma espessura muito fina, mesmo até 10 μπι. A composição C, a uma temperatura de 175° a 185°C, adere imediatamente aos rolos™ Se a temperatura é reduzida para 165°C já não adere aos rolos* mas ao material falta obviamente homogeneidade* visto que a fracção cristalina não funde™ Se o polímero é aquecido enquanto é processado nos rolos, existe um ponto no qual a folha passa de opaca para transparente (fusão da fracção cristalina), mas adere imediatamente aos rolos™ A composição A também foi processada através de uma calandra industrial formando-se assim folhas de espessura que pode ser regulada entre 0,15 e 1*5 mm, gravadas em relevo* em linha à saída da calandra* com um padrão que imita o couro natural™
Os couros sintéticos obtidos desta forma mostraram um óptimo "toque" e flexibilidade, e boas características mecânicas numa larga gama de temperaturas de -60 a 120°C™
Claims (5)
- -14- R Ε I V I Ν.....D.....I.....C....A.....Ç....Õ.....E S 1 - Processo para a produção de uma película ou laminado de polímero de propileno, caracterízado por compreender a preparação em película ou calandragem de uma composição heterofásíca de polímero de propileno compreendendo:: A) 10-60 partes, em peso, de hornopolímero de polipropileno tendo um índice isotáctico superior a 90 ou de um copolímero cristalino de propileno com etileno e/ou outras alfa-olefinas contendo mais do que 85%, em peso, de propileno e tendo um índice isotáctico superior a 85; B) 10-40 partes, em peso, de um copolímero contendo predominantemente etileno, o qual é insolúvel em xileno à temperatura ambiente; C) 30-60 partes, em peso, de um copolímero amorfo de etileno-propileno, o qual é solúvel em xileno à temperatura ambiente e contém 40-70% em peso de etileno; tendo a referida composição de polímero de propileno uma razão entre as viscosidades intrínsecas, em tetra-hidro-naftaleno a 135°C, da porção solúvel em xileno e da porção insolúvel em xileno, à temperatura ambiente, de 0,8 a 1,2.
- 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado por o componente (A) ser um copolímero cristalino de propileno com buteno ou 4-metil-l-penteno.
- 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado por o componente (C) conter adicionalmente quantidades menores de um dieno.
- 4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado por se produzir uma película com uma espessura inferior a 100 pm. -15- Η 72 267 * HM 3993
- 5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado por se produzir um laminado com uma espessura de pelo menos, 100 M.m« Lisboa, ZS. FEV 1991 Por HIMONT INCORPORATED - O AGENTE OFICIAL - o ADJUNTO7 Í
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