BRPI0714491B1 - Processo para fabricar uma peça - Google Patents

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Thomas Seliskar James
David Oelberg James
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Dow Global Technologies Inc.
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Abstract

processo para fabricar uma peça. a presente invenção refere-se a um material polimérico, particularmente, um material termoplástico que inclui uma poliolefina termoplástica e um elastômero.

Description

(54) Título: PROCESSO PARA FABRICAR UMA PEÇA (73) Titular: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES INC., Sociedade Norte Americana. Endereço: Washington Street, 1790 Building, Midland, Ml 48674, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US) (72) Inventor: JAMES THOMAS SELISKAR; JAMES DAVID OELBERG
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 03/04/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 03/04/2018
Assinado digitalmente por:
Júlio César Castelo Branco Reis Moreira
Diretor de Patente
1/22
PROCESSO PARA FABRICAR UMA PEÇA.
[0001] A presente invenção refere-se a um material polimérico (por exemplo, um material termoplástico) e um processo para moldar e/ou usar o mesmo. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um material termoplástico que é uma mistura de uma ou mais poliolefinas termoplásticas e um ou mais elastômeros e a um processo para moldar e/ou usar o mesmo.
Histórico da invenção [0002] No campo de polímeros há uma necessidade contínua de materiais que tenham boas propriedades mecânicas, e que sejam relativamente baratos e eficientes para produzi-los. Devido aos custos de matérias-primas, custo de processamento, custos de energia e similares, crescentemente é desejável encontrar e produzir materiais poliméricos (por exemplo, termoplásticos) que exibam características desejáveis (por exemplo, boa resistência física, aspecto estético desejável, ou similares) mantendo ou atingindo custos relativamente menores. No campo de poliolefinas termoplásticas, por exemplo, seria desejável prover um material polimérico que exibisse características desejáveis tais como resistência, resistência ao risco e/ou mutilação, durabilidade, ductibilidade e/ou outras características adicionais ou alternativas sem a necessidade de se empregar ingredientes ou processos caros. Por exemplo, pode ser desejável evitar o uso de polímeros (por exemplo, enxertados) de custo relativamente alto ou relativamente muito processados, especialmente cargas ou agentes, ou outros ingredientes adicionais ou alternativos relativamente caros, processos ou similares mantendo ainda características desejáveis.
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2/22 [0003] Exemplos da literatura tratando da preparação neste campo incluem: patentes U.S. n2s 6.300.419, 6.869.993,
6.967.225, 6.734.253, 6.177.515, 6.251.997, 6.329.454, 6.689.841, 6.403.692 e publicação de patente U.S. 2006/0058434 todas as quais aqui se incorporam expressamente por referência.
Sumário da invenção [0004] Portanto, a presente invenção divulga um material polimérico e um processo para moldar o material polimérico numa peça. O material polimérico é uma composição polimérica compreendendo poliolefina termoplástica e elastômero poliolefínico. A poliolefina termoplástica inclui polipropileno e uma porção muito cristalina que é pelo menos 50% em peso da poliolefina termoplástica. Tipicamente, o elastômero poliolef ínico é cerca de 10% a cerca de 25% em peso da composição polimérica. A poliolefina termoplástica pode ser de cerca de 60% a cerca de 90% em peso da composição polimérica. A porção muito cristalina da poliolefina termoplástica pode substancialmente ser formada inteiramente de um ou mais polipropilenos e pode ter cristalinidade maior que cerca de 50%. O elastômero poliolefínico pode substancialmente ser formado inteiramente de um ou mais SLEPs, LEPs ou ambos. A composição polimérica pode estar substancialmente sem quaisquer polímeros enxertados, cargas calcinadas ou ambos. Igualmente, a composição polimérica pode incluir pelo menos cerca de 75% em peso de polipropileno. [0005] Numa incorporação, a porcentagem em peso (W) do elastômero poliolefínico dentro da composição polimérica varia com a MFR (M) da porção muito cristalina de poliolefina termoplástica de acordo com a seguinte equação:
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W = Ο, 43(Μ) + 15,8 na qual o elastômero poliolefínico está, tipicamente, numa faixa que se determina por (W) de acordo com a equação acima e cerca de ±30% do mesmo. A composição polimérica pode ser moldada numa peça, por exemplo por moldagem por injeção, e a peça pode ter uma superfície formada pela composição polimérica sendo que a superfície exibe uma resistência ao risco de pelo menos cerca de 7 Newton e possivelmente entre cerca de 10 e 12 Newton.
Descrição do desenho [0006] A Figura 1 é uma ilustração de um artigo exemplar de acordo com um aspecto da presente invenção.
Descrição detalhada da invenção [0007] A presente invenção refere-se a um material polimérico melhorado, processos para moldar e/ou usar o material e componentes ou peças moldadas do material polimérico e/ou pelos processos. O material polimérico compreende, tipicamente, poliolefina termoplástica, elastômero e um ou mais aditivos que podem incluir, sem limitação, carga, antioxidante, agente de moldagem, amina, amida, combinações dos mesmos ou outros. A poliolefina termoplástica pode compreender um ou mais termoplásticos, mas tipicamente inclui polipropileno (PP), polietileno (PE) ou ambos com pelo menos uma porção do polipropileno e/ou polietileno tendo uma cristalinidade relativamente elevada. O elastômero pode incluir uma variedade de elastômero, mas preferivelmente inclui um ou mais interpolímeros ou copolímeros de etileno lineares (também conhecidos como
LEPs) e/ou um ou mais interpolímeros ou copolímeros de etileno substancialmente lineares (também conhecidos como
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SLEPs). Quando aqui usados, os SLEPs tipicamente incluem os LEPs. Vantajosamente, o material polimérico pode ser empregado para moldar peças ou componentes com características desejáveis em custo relativamente baixo.
[0008] O material polimérico pode incluir uma variedade de polímeros tais como polímeros termoplásticos, polímeros termofixos, elastômeros ou qualquer combinação dos mesmos. Os materiais plásticos apropriados podem incluir, sem limitação, plásticos termofixos tais como poliuretano, epóxi ou silicone termofixo e termoplásticos tais como policarbonatos (PC), ABS, polipropileno (PP), poliestireno de alto impacto (HIPS), polietileno (PE), poliéster, poliacetil, elastômeros termoplásticos, poliuretanos termoplásticos (TPU), náilon, ionômero (por exemplo, SURLYN), poli(cloreto de vinila) (PVC) e incluindo misturas de dois ou mais destes termoplásticos e/ou termofixos tais como PC ou ABS. Obviamente, o material polimérico pode incluir outros polímeros ou aditivos dentro dos limites da abrangência da presente invenção.
[0009] De acordo com incorporações preferidas, o material polimérico inclui uma porção substancial de poliolefina termoplástica, e mais particularmente, inclui uma porção substancial de polipropileno, polietileno ou ambos. A composição ou material polimérico inclui, tipicamente, pelo menos cerca de 40% embora possivelmente menos, mais tipicamente pelo menos cerca de 60% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 75% em peso de polipropileno, polietileno ou uma combinação dos mesmos. O material polimérico inclui também tipicamente menos que cerca de 95% embora possivelmente mais, mais tipicamente menos que cerca de 90% e
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5/22 possivelmente menos que cerca de 85% em peso de polipropileno, polietileno (por exemplo, HDPE ou LDPE) ou uma combinação dos mesmos.
[0010] Uma porção substancial da poliolefina termoplástica da composição polimérica tipicamente é relativamente muito cristalina. Portanto, uma porcentagem relativamente alta do polipropileno, do polietileno ou de uma combinação dos mesmos, é isotática e/ou tem cristalinidade maior que determinados valores predeterminados. Tipicamente, a poliolefina termoplástica compreenderá ingredientes (por exemplo, polipropileno, polietileno ou ambos) nos quais pelo menos 50% mas possivelmente menos, mais tipicamente pelo menos 70% e ainda mais tipicamente pelo menos 85% em peso da poliolefina termoplástica tem uma cristalinidade maior que cerca de 60%, ainda mais tipicamente maior que cerca de 65% e ainda possivelmente maior que cerca de 75%.
[0011] Mede-se a porcentagem de cristalinidade por calorimetria diferencial de varredura (DSC), de acordo com ASTM D 3417. Uma amostra de 1 miligrama de polímero é fechada numa panela de DSC de alumínio. Coloca-se a amostra numa célula de DSC com um purga de nitrogênio de 25 cm3/min e resfria-se até -100°C. Estabelece-se uma história térmica padrão para amostra aquecendo a 10°C/min até 225°C. Depois, resfria-se a amostra (a 10°C/min) até -100°C e se re-aquece a 10°C/min até 225°C. Registra-se o calor de fusão observado na segunda varredura (ÁHObservado) · O calor de fusão observado refere-se ao grau de cristalinidade em porcentagem em peso, baseado no peso da amostra de polipropileno pela seguinte equação:
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6/22 % de cristalinidade =
Δη, observado x 100
ÁHpp isotático onde o calor de fusão para polipropileno isotático informado em B. Wunderlich, Macromolecular Physics, Volume 3, Crystal Melting, Academic Press, Nova Iorque, 1980, página 48, é de 165 J/g de polímero.
[0012] Tipicamente, prefere-se que a porção de cristalinidade relativamente elevada da poliolefina termoplástica compreenda pelo menos 60%, mais tipicamente pelo menos 75%, ainda mais tipicamente pelo menos 85% ou ainda inteiramente ou substancialmente inteiramente um ou mais polipropilenos (por exemplo, um tipo de polipropileno ou uma mistura de 2, 3, 4, ou mais polipropilenos) . Entretanto, a porcentagem da porção de cristalinidade relativamente elevada ou de outra porção da poliolefina termoplástica pode ser de polietileno (por exemplo, HDPE). Quando incluído, o polietileno compreende, tipicamente, entre cerca de 1% e cerca de 15% da poliolefina termoplástica.
[0013] A porção de cristalinidade relativamente elevada da poliolefina quer seja inteiramente de um ou mais polipropileno ou inclua polietileno ou outro, tipicamente tem uma taxa de fluxo de matéria fundida (MFR) dentro dos limites de uma faixa desejada. Essa MFR é tipicamente menor que cerca de 2 9 g/10 min, mais tipicamente menor que cerca de 22 g/10 min e ainda mais tipicamente menor que cerca de 20 g/10 min, mas é tipicamente maior que cerca de 0,1 g/10 min, mais tipicamente maior que cerca de 0,5 g/10 min e possivelmente maior que cerca de 4 g/10 min, embora possam ser possíveis valores maiores ou menores salvo se declarado diferentemente. [0014] Numa incorporação, prefere-se que a poliolefina
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7/22 termoplástica inclua um primeiro polipropileno tendo uma primeira ou menor MFR e um segundo polipropileno tendo uma segunda ou maior MFR. 0 primeiro polipropileno tem uma taxa de fluxo de matéria fundida (MFR) menor que cerca de 50 g/10 min (a 230°C, 2,16 kg) (por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 50 g/10 min, mais particularmente de cerca de 3 a cerca de 20 g/10 min, e ainda mais particularmente de cerca de 6 g/10 min a cerca de 13 g/10 min). O primeiro polipropileno pode ser um polipropileno puro ou um polipropileno misturado mas é, tipicamente, um homopolímero de polipropileno, embora não requerido, salvo se declarado diferentemente. O primeiro polipropileno, quando incluído, é tipicamente pelo menos cerca de 1%, mais tipicamente pelo menos cerca de 10% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 25%, mas tipicamente menos que cerda de 95%, mais tipicamente menos que cerca de 85% e ainda mais tipicamente menos que cerca de 7 0% em peso do material polimérico.
[0015] Quando incluído, o segundo polipropileno tem tipicamente uma taxa de fluxo de matéria fundida (MFR) menor que cerca de 70 g/10 min (a 230°C, 2,16 kg) (por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 55 g/10 min, mais particularmente de cerca de 5 a cerca de 45 g/10 min, e ainda mais particularmente de cerca de 25 g/10 min a cerca de 40 g/10 min). O segundo polipropileno pode ser um polipropileno puro ou um polipropileno misturado, mas é, tipicamente, um homopolímero de polipropileno, embora não requerido, salvo se declarado diferentemente. O segundo polipropileno, quando incluído, é tipicamente pelo menos cerca de 0,1%, mais tipicamente pelo menos cerca de 5% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 8%, mas tipicamente menos que cerda de
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8/22
60%, mais tipicamente menos que cerca de 40% e ainda mais tipicamente menos que cerca de 22% em peso do material polimérico.
[0016] Considera-se também que a poliolefina termoplástica pode compreender um ou mais graus de cristalinidades menores de polipropileno, polietileno ou ambos (isto é, graus de polipropileno tendo cristalinidade menor que as cristalinidades do primeiro e segundo polipropilenos), que pode ser isotático, sindiotático ou atático. Quando incluídos, tais materiais de cristalinidade menor compreenderão tipicamente pelo menos cerca de 0,5%, mais tipicamente pelo menos cerca de 2,0% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 6%, mas tipicamente menos que cerca de 25%, embora possivelmente mais, mais tipicamente menos que cerca de 16% e ainda mais tipicamente menos que cerca de 10% em peso do material polimérico total.
[0017] Vários polipropilenos apropriados como os polipropilenos de alta cristalinidade, o primeiro ou segundo polipropilenos, combinações dos mesmos ou os polipropilenos de cristalinidade menor são aqui listados e discutidos abaixo como PP-1, PP-2 e PP-3. Obviamente podem ser usados outros aqui descritos ou diferentes.
[0018] O elastômero do material polimérico pode compreender uma variedade de elastômeros, mas tipicamente inclui uma porção substancial de elastômero termoplástico e o elastômero termoplástico inclui, tipicamente, uma elastômeros de poliolefina e/ou alfa-olefina (por exemplo, SLEPs, LEPs ou ambos). O elastômero termoplástico pode estar puro ou misturado. São particularmente preferidos os polímeros de etileno lineares e substancialmente lineares (SLEPs). Os
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9/22 polímeros de etileno lineares e polímeros de etileno substancialmente lineares e seu método de preparação estão completamente descritos nas patentes U.S. n2s 5.272.236, 5.278.272, 3.645.992, 4.937.299, 4.701.432, 4.937.301, 4.935.397, 5.055.438, e em EP 129.368, EP 260.999 e WO 90/07526, as quais aqui se incorporam completamente por referência.
[0019] Quando aqui usado, um polímero de etileno substancialmente linear ou linear significa um homopolímero de etileno ou um copolímero de etileno e um ou mais comonômeros de alfa-olefinas tendo uma cadeia principal linear (isto é, nenhuma ligação cruzada), uma quantidade limitada e específica de ramificação de cadeia longa ou nenhuma ramificação de cadeia longa, uma distribuição estreita de peso molecular, uma distribuição estreita de composição (por exemplo, para copolímeros de alfa-olefinas) ou uma combinação dos mesmos. Discute-se mais explicação de tais polímeros na patente U.S. n2 6.403.692, que aqui se incorpora por referência para todos os propósitos.
[0020] Em incorporações preferidas, cada um do um ou mais elastômeros poliolefínicos incluirá um comonômero de alfaolefina. Alfa-olefinas ilustrativas incluem propileno, 1buteno, 1-hexeno, 4-metil-l-penteno, 1-hepteno, 1-octeno, 1deceno, 1-dodeceno, 1-hexadodeceno, 2-metil-l-buteno, 3metil-l-buteno, 3,3-dimetil-l-buteno, dietil-l-buteno, trimetil-l-buteno, 3-metil-l-penteno, etil-l-penteno, propil1-penteno, dimetil-l-penteno, metil-etil-l-penteno, dietil-1hexeno, trimetil-l-penteno, 3-metil-l-hexeno, dimetil-1hexeno, 3,5,5-trimetil-l-hexeno, metil-etil-l-hepteno, trimetil-l-hepteno, dimetil-octeno, etil-l-octeno, metil-1Petição 870170100532, de 21/12/2017, pág. 20/39
10/22 noneno, vinil-ciclopenteno, vinil-ciclo-hexeno e vinilnorborneno, onde a posição de ramificação alquila não está especificada, ela está geralmente na posição 3 ou superior do alceno e estireno. Desejavelmente a alfa-olefina é uma alfaolefina de C3-C2o ou de C3-Ci0. Os copolímeros preferidos incluem polímeros de PE, EB, etileno/hexeno-1 (EH) e EO. Os terpolímeros ilustrativos incluem um terpolímero de etileno/propileno/octeno assim como terpolímeros de etileno, uma alfa-olefina de C3-C2o e um dieno tal como diciclopentadieno, 1,4-hexadieno, piperileno ou 5-etilideno-2norborneno. Os elastômeros poliolefínicos pode ter densidades menores que cerca de 0, 9 g/cm3, taxas de fluxo de matéria fundida de cerca de 0,1 a cerca de 30 g/10 min (a 190°C, 2,16 kg), e mais especificamente de cerca de 0,5 a cerca de 25 g/10 min (a 190°C, 2,16 kg) e podem ter temperaturas de transição vítrea menores que cerca de -30°C, ou qualquer combinação dos mesmos. Opcionalmente, os materiais aqui usados são substancialmente livres de borracha de EPDM.
[0021] No material polimérico, o elastomero estará tipicamente presente numa quantidade menor que cerca de 60% em peso, mais particularmente menor que cerca de 50% em peso, e mais especificamente menor que cerca de 25% em peso, mas tipicamente é maior que cerca de 1% em peso, mais tipicamente maior que cerca de 7% em peso e ainda mais tipicamente maior que cerca de 10% em peso do material polimérico. Podem ser empregadas também quantidades maiores ou menores de elastomero, salvo se especificado diferentemente. Tipicamente, a preparação do elastomero é tal que o elastomero compreende uma quantidade substancial ou total de elastomero poliolefínico. Tipicamente, pelo menos 50%, embora
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11/22 possivelmente menos, mais tipicamente pelo menos cerca de 70% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 90% em peso do elastomero compreende um ou mais elastômeros poliolefínicos discutidos acima (Por exemplo, SLEP, LEP ou combinação de ambos). Considera-se também que o elastomero pode ser inteiramente, substancialmente inteiramente ou consistir essencialmente de um ou mais dos SLEPs, LEPs ou uma combinação dos mesmos aqui discutidos. Exemplos de um material apropriado que incluo ou consiste essencialmente de um elastomero são obteníveis comercialmente de The Dow Chemical Company sob a denominação comercial de ENGAGE® (por exemplo, incluindo EG-8100, EG-8150 e/ou EG-8200).
[0022] Em determinadas incorporações, para se alcançar resultados desejados, pode ser desejável que a quantidade de elastomero poliolefínico ou termoplástico (por exemplo, os SLEPs, LEPs, ou ambos) esteja dentro de uma faixa que dependa da taxa de fluxo de matéria fundida da porção relativamente muito cristalina da poliolefina termoplástica do material polimérico. Descobriu-se que, geralmente, é desejável a porcentagem em peso (W) do elastomero poliolefínico dentro do
material polimérico variar com a MFR (M) da porção muito
cristalina de poliolefina termoplástica de acordo com a
seguinte equação:
W = 0, 43 (M) + 15,8
[0023] Portanto, para uma dada MFR da porção muito
cristalina,a porcentagem em peso do elastomero termoplástico, e mais particularmente, do elastomero poliolefínico está tipicamente numa faixa que é determinada por (W) de acordo com a equação acima e cerca de ± 30%, mais tipicamente ± 20% e ainda mais tipicamente ± 10% e ainda possivelmente ± 5% da
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12/22 mesma. Por exemplo, para uma MFR (M) de 8, a porcentagem em peso (W) de elastômero poliolefínico é de 19,24% em peso ± 10% da mesma ou de cerca de 17,316% a cerca de 21,164% em peso do material polimérico. Descobriu-se que esta relação é particularmente útil quando quantidades e tipos de cargas forem usados de acordo com os ensinamentos daqui, embora a relação pode ser diferentemente útil também.
[0024] Vantajosamente, descobriu-se que propriedades desejadas (por exemplo, resistência ao risco ou mutilação e outras aqui discutidas ou diferentes) podem ser alcançadas através de um balanço apropriado de poliolefina termoplástica e elastômero poliolefínico, particularmente se esses ingredientes forem escolhidos apropriadamente sem a necessidade de polímeros enxertados. Portanto, considera-se que o material polimérico da presente invenção estará substancialmente sem quaisquer polímeros enxertados ou poderá consistir de polímeros não-enxertados. Entretanto, considerase também que tais ingredientes podem ser incluídos no material polimérico salvo se indicado diferentemente.
[0025] Como tal, considera-se que a poliolefina termoplástica e particularmente os um ou mais polipropilenos podem ser homopolímeros, polímeros puros ou ambos. Entretanto, considera-se adicionalmente que tais termos e tal material pode permitir algum grau de impureza que é tipicamente menor que 5%, mais tipicamente menor que 2% e ainda mais tipicamente menor que 0,8% em peso de qualquer componente especificado.
[0026] Salvo se declarado diferentemente, determina-se aqui taxa de fluxo de matéria fundida e índice de fusão por ISO 1133. Para polipropileno, polietileno ou combinações
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13/22 dos mesmos, os testes são a 230°C com um peso de 2,16 kg. Para elastômero, os testes são a 190°C e 2,16 kg.
[0027] O material polimérico pode também incluir carga. A carga pode ser pelo menos 4%, embora possivelmente menos, mais tipicamente pelo menos cerca de 9%, ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 14% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 17% em peso do material polimérico e também é tipicamente menos que cerca de 50%, embora possivelmente mais, mais tipicamente menos que cerca de 35%, ainda mais tipicamente menos que cerca de 25% e ainda mais tipicamente menos que cerca de 22% em peso do material polimérico.
[0028] A carga pode compreender múltiplos materiais de carga diferentes ou um único material de carga. Exemplos de materiais de carga apropriados incluem, sem limitação, argila, aramida, carbonato de cálcio, talco, caulim, mica, volastonita, contas de vidro ocas, óxido de titânio, sílica, negro de fumo, fibra de vidro, titanato de potássio, material de silicato, combinações dos mesmos ou similares que possam adquirir a forma de pós, plaquetas ou diferente. Um material de carga preferido é talco e, em incorporações preferidas, a carga compreende pelo menos cerca de 50%, mais tipicamente pelo menos cerca de 85% e ainda mais tipicamente pelo menos cerca de 95% de talco. Considera-se também que a carga pode compreender inteiramente talco sem quaisquer outros materiais de carga que estejam dentro do material polimérico. UM talco preferido é um talco em pó vendido sob a denominação comercial de JETFIL 7C, que é obtenível comercialmente de Luzenac Inc., 423 Wyecroft Rd., Oakville, ON.
[0029] Embora se considere que a carga pode incluir
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14/22 materiais de carga calcinados, numa incorporação preferida do material polimérico, a carga está substancialmente sem quaisquer materiais de carga calcinados ou consiste de ou consiste essencialmente de materiais de carga não-calcinados. Portanto, considera-se que o material polimérico, a carga ou ambos incluem menos que cerca de 5% em peso e mais preferivelmente menos que cerca de 1% em peso e ainda mais preferivelmente menos que cerca de 0,1% em peso e possivelmente totalmente sem qualquer material de carga calcinado.
[0030] Considera-se também que o material polimérico pode incluir uma variedade de outros aditivos tais como tensoativos, flexibilizadores, agentes de resistência, aditivos resistentes à ignição, estabilizantes, colorantes, antioxidantes, agentes antiestáticos, auxiliares de deslizamento (isto é, auxiliar de resistência ao deslizamento), melhoradores de fluxo, agentes nucleantes, incluindo agentes clarificantes, etc. São exemplos preferidos de aditivos: aditivos de resistência, tais como, mas não limitados a hidrocarbonetos halogenados, oligômeros de carbonato halogenado, éteres de glicidila halogenados, compostos orgânicos de fósforo, defina fluoradas, óxido de antimônio e sais metálicos de enxofre aromático, ou uma mistura dos mesmos pode ser usada. Adicionalmente, podem ser usados compostos que estabilizem composições termoplásticas contra degradação causada por, mas não limitada a calor, luz e oxigênio ou uma mistura dos mesmos. Um aditivo preferido é antioxidante, o qual, quando incluído, tipicamente é incluído numa porcentagem em peso relativamente pequena do material polimérico total (por exemplo, menos que cerca de 1 ou 2 por
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15/22 cento). Um antioxidante preferido é o antioxidante IRGANOX B225 obtenível comercialmente de Ciba Specialty Chemicals Corporation. 0 antioxidante IRGANOX B225 é um mistura de 1 parte de antioxidante IRGANOX 1010 e 1 parte de IRGAFOS 168 [fosfito de tris(2,4-terciobutil fenila)]. Outro aditivo preferido é um agente de moldagem (por exemplo, uma cera, um desmoldante ou auxiliar de deslizamento). Um agente de moldagem preferido é um composto contendo grupo amônia ou nitrogênio tal como uma amina ou uma amida. Um composto preferido contendo nitrogênio, que é uma cera, e uma erucamida vendida sob a denominação comercial de KENAMIDE ULTRA E, obtenível comercialmente de Chemtura Corporation, Middlebury, Connecticut.
[0031] Os vários componentes do material polimérico podem ser misturados e/ou compostos de acordo com uma variedade de protocolos. A preparação do material polimérico com carga desta invenção, pode ser executada por qualquer método de misturação apropriado conhecido na técnica, incluindo misturar a seco os componente individuais e subseqüentemente misturá-los fundidos, ou diretamente numa extrusora usada para produzir o artigo acabado (por exemplo, uma peça automotiva), ou misturá-los previamente numa extrusora separada (por exemplo, um misturador Banbury). Misturas a seco das composições também podem ser moldadas por injeção diretamente sem prévia misturação sob fusão.
[0032] Quando amolecidas ou fundidas pela aplicação de calor, as composições termoplásticas carregadas desta invenção podem ser moldadas em artigos usando técnicas convencionais tais como moldagem por compressão, moldagem por injeção, moldagem por injeção assistida por gás, calandragem,
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16/22 moldagem a vácuo, termoformação, extrusão e/ou moldagem por sopro, ou sozinhas ou combinadas. As composições termoplásticas carregadas também podem ser moldadas, fiadas, ou estiradas em películas, fibras, laminados de multicamadas ou folhas extrudadas, ou podem ser compostas com uma ou mais substâncias orgânicas ou inorgânicas, em qualquer máquina apropriada para tal propósito. As composições termoplásticas carregadas da presente invenção são preferivelmente moldadas por injeção.
[0033] Numa incorporação preferida, considera-se que os ingredientes do material polimérico são combinados de tal maneira que substancialmente todos ou todos os ingredientes outros que não a porção muito cristalina da poliolefina termoplástica são compostos juntos para formar uma mistura, seguido por compor a mistura com a porção muito cristalina. Por exemplo, uma mistura pode ser formada com a porção muito cristalina. Por exemplo, pode-se formar uma mistura do polipropileno de cristalinidade menor, do elastômero (por exemplo, LEPs, SLEPs ou ambos), do agente de moldagem (por exemplo, cera de erucamida) , do antioxidante ou qualquer mistura dos mesmos. Depois, a mistura pode ser combinada (por exemplo misturada ou misturada sob fusão) com a porção muito cristalina num tempo posterior tal como na moldagem do artigo (por exemplo, durante ou no exato momento da moldagem por injeção do material polimérico).
[0034] O material polimérico da presente invenção pode ser empregado com peça de uma variedade de artigos de manufatura, entretanto, já se descobriu ser particularmente apropriado para uso na moldagem de peças automotivas tais como um painel, faixa (por exemplo, faixa de pára-choque), guarnições
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17/22 automotivas, capôs automotivos, console (por exemplo, conjuntos para pisos ou cobertura central), viga de párachoque, pilar, painel de instrumentos, conjuntos de caixa de luvas incluindo portas, conjuntos de reforço de joelhos, conjuntos de fixadores de painel de instrumentos ou componentes estruturais. 0 material polimérico também pode ser usado para formar artigos tais como cobertura de carroceria ou capô de veículo para neve, ou cobertura de carroceria ou capô de jet-ski, um capô de qualquer veículo terrestre, pára-lama, painel ou carroceria, gabinete de dispositivo de equipamento elétrico, um gabinete de aparelho, um gabinete de freezer, móveis de jardim e gramado, chapas para edifícios e construções, calçados, botas, botas de esqui na neve, ou botas de patinação ou similares.
[0035] Numa incorporação preferida, molda-se o material polimérico para formar um painel e/ou quadro de instrumentos 10 de um veículo automotivo ilustrado na Figura 1 com uma superfície 12 visível do interior de um veículo completamente fabricado. Compreender-se-á que um ou mais pigmentos ou corantes poderão ser adicionados no material polimérico tal que as peças ou componentes sejam moldados em cores. Vantajosamente, um quadro ou painel de instrumentos ilustrado na Figura 1 pode ter múltiplas propriedades desejadas tais como resistência ao risco e mutilação quando formado do material polimérico da presente invenção.
[0036] Compreender-se-á que, em qualquer peça ou artigo formado com o material polimérico, podem ser adicionados ingredientes para adaptar o material para um uso particular (por exemplo, pode ser desejável adicionar um estabilizador de UV no material quando usado para formar um componente
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18/22 externo de um veículo).
[0037] Os exemplos seguintes ilustram vários aspectos da presente invenção. Os valores mostrados são aproximados e não devem ser considerados limitativos da invenção. São possíveis variações nos parâmetros de processo divulgados do começo ao fim deste pedido. Além disso, os resultados mostrados também podem variar (por exemplo, em +/- 10% ou +/- 25% do valor declarado ou ainda maior).
[0038] Os materiais resultantes dos ensinamentos aqui, terão qualquer combinação de pelo menos uma, duas (e mais especificamente pelo menos 3 ou todas) das seguintes propriedades, a saber: (1) módulo de flexão que varia de cerca de 1300 a cerca de 3000 MPa, mais especificamente de cerca de 1700 a cerca de 2500 MPa, e ainda mais especificamente de cerca de 1900 a cerca de 2300 MPa; (2) falha em modo dúctil (por exemplo, teste de impacto de dardo multiaxial (Impacto de dardo por instrumento)) maior que cerca de 90% das amostras, e mais especificamente, aproximadamente 100% (a -40°C, -30°C ou 0°C); (3) resistência ao risco de acordo com FLTM BN 108-13 de pelo menos cerca de 7 Newton, mais tipicamente de pelo menos 10, 12 ou 14 Newton (por exemplo, de pelo menos cerca de 15 Newton); e (4) distorção térmica sob carga (HDT) de acordo com ISO 75 maior que cerca de 180°F e mais tipicamente maior que cerca de 203 ou 211°F.
Exemplos [0039] Provêm-se exemplos de formulações de materiais poliméricos (os ingrediente das quais estão descritos mais completamente nos parágrafos seguintes às tabelas) de acordo com a presente invenção nas Tabelas I e II assim como das
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19/22 propriedades medidas para um dos materiais poliméricos abaixo:
Tabela I
Pelotas % em peso
PP-2 59, 5
S/LEP-1 17
PP-1 6
Pó
Talco-1 17
Erucamida 0, 3
Antioxidante 0, 2
Propriedades Valores
Número IDI 32F de falhas dúcteis 10/10
Energia total de IDI 32F in-lbs 417
Energia máxima in-lbs 257
ISO DTUL 66 psi plano (F) 219
Risco com dedo em Lt.Cashmere castanho 2 granulação 5 (Newton) 12
MFR (g/10 min) 6,9
Módulo de flexão (MPa) 2203
Resistência à flexão (MPa) 37
Tabela II
Ingredientes % em peso
PP-2 25-85
PP-3 1-40
PP-1 1-10
S/LEP-1 10-25
Talco-1 5-20
Antioxidante 0,01-0,5
Auxiliar de deslizamento (por exemplo, erucamida) 0,01-0,5
[0040] Deve-se entender que vários ingredientes podem ser substituídos, adicionados ou removidos das formulações acima sem se afastar da abrangência da presente invenção. Além disso, considera-se que as porcentagens em peso dos ingredientes acima e os valores das propriedades listadas podem variar até ou mais que ± 5%, ± 10%, ± 25% ou ± 50% dos valores listados. Por exemplo, um valor de 10 ± 10% resulta
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20/22 numa faixa de 9 a 11.
[0041] PP-1 é um copolímero de polipropileno de alto impacto tendo um conteúdo de etileno de cerca de 12%, uma densidade de 0,89 g/cm3, uma taxa de fluxo de matéria fundida de 1,2 g/10 min a 230°C e uma carga aplicada de 2,16 kg; PP2 é um homopolímero de polipropileno isotático obtenível como propileno Dow D118.01 de The Dow Chemical Company tendo uma densidade de 0,90 g/cm3 e uma taxa de fluxo de matéria fundida de 8 g/10 min a 230°C e uma carga aplicada de 2,16 kg; PP-3 é um homopolímero de polipropileno isotático obtenível como D221 de The Dow Chemical Company tendo uma densidade de 0, 90 g/cm3 e uma taxa de fluxo de matéria fundida de 35 g/10 min a 230°C e uma carga aplicada de 2,16 kg; S/LEP-1 é um copolímero de etileno/octeno substancialmente linear obtenível como ENGAGE® EG 8200 de The Dow Chemical Company tendo uma densidade de 0,87 g/cm3, uma taxa de fluxo de matéria fundida de 5 g/10 min a 190°C e uma carga aplicada de 2,16 kg, uma distribuição de peso molecular de 2,1 e CBDI maior que 50; Talco-1 é um talco mineral nãocalcinado obtenível comercialmente como JETFIL™ 7C de Luzenac tendo um tamanho médio de partícula de 1,5 mícrons e um tamanho máximo de partícula de 10 a 12 mícrons; Erucamida é um agente de resistência ao risco ou deslizamento formado por uma amida de ácido graxo insaturado com a fórmula C22H43NO e referida também como cis-13-docosenóico amida, (Z)-13docosenamida, erucilamida, (Z)-docos-13-enamida e obtenível como KEMAMIDE™ de Witco; e IRGANOX™ B 225 FF é uma mistura a 1:1 de IRGANOX™ 1010 e antioxidante fosfito de tris(2,4-diterciobutil fenila) obtenível de Ciba Geigy na forma de flocos.
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21/22 [0042] Teste, salvo se declarado diferentemente, é preferivelmente executado de acordo com as seguintes especificações: (1) Determina-se a taxa de fluxo de matéria fundida (MFR) de acordo com ISO 1133 num aparelho Kayness operando a 230°C e uma carga aplicada de 2,16 kg; (2) Determina-se o módulo tangenciaí de flexão de acordo com ISO 178. Executa-se o teste usando um analisador mecânico United; (3) Mede-se densidade de acordo com ISO 1183; (4) Determina-se distorção térmica sob carga (HDT) numa máquina Ceast HDT 300 Vicat de acordo com ISO 175 onde as amostras de teste são não-recozidas e testadas sob uma pressão aplicada de 0,45 MPa; (5) Determina-se impacto de dardo com instrumento de acordo com ASTM D 3763 usando um analisador de impacto com instrumento MTS 810 em impacto de 15 milhas por hora (MPH). Os resultados de teste foram determinados a 0°C. As amostras foram inspecionadas e julgadas como quebradiças ou fraturas dúcteis, e os resultados são informados como número de amostras com comportamento dúctil; e (6) Determinam-se os níveis de resistência ao risco de acordo com o método de teste de laboratório Ford (FLTM BN108-13). O aparelho consiste de uma plataforma móvel ligadas a cinco vigas (de 250 mm de comprimento) . Numa extremidade de cada viga se fixa um pino para riscar. Na ponta de cada pino há uma esfera de aço endurecido muito polida (de diâmetro (1,0 +/- 0,l)mm). Carrega-se cada pino com um peso que exerce uma força sobre a superfície de uma placa de teste. Quatro níveis de força dos seguintes podem ser selecionados: 15 Newton (N), 12 N, 10 N, 7 N e 3 N. Dirigidas por ar comprimido, as vigas puxam os pinos através da superfície da placa, o que geram riscos ou brancos de riscos. Mantém-se uma velocidade de
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22/22 deslizamento de 100 mm/s. Todos os testes são executados em temperatura ambiente em placas de teste acondicionadas a 25°C por mais de 24 h antes do teste. Registra-se o valor máximo de força que não produz branco de risco.
[0043] Entenda-se que a descrição acima pretende ser ilustrativa e não restritiva. Muitas incorporações bem como muitas aplicações além das providas pelos exemplos tornar-seão óbvias para aqueles treinados na técnica após a leitura da descrição acima. Portanto, a abrangência da invenção deve ser determinada não com referência à descrição acima, mas em vez disso deve ser determinada com referência às reivindicações anexas, juntamente com a abrangência total de equivalente aos quais tais reivindicações têm o direito. Incorporam-se por referência para todos os propósitos, as divulgações de todos os artigos e referências, incluindo publicações e pedidos de patentes. Nas reivindicações seguintes, a omissão de qualquer aspecto de assunto que está aqui divulgado não é uma declaração em que se nega conhecimento de tal assunto, nem deve ser considerado que os inventores não consideraram tal assunto como sendo parte do assunto inventivo divulgado.
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Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para fabricar uma peça, caracterizado pelo fato de compreender a provisão de uma composição polimérica que inclui:
    (a) pelo menos 40% em peso de uma poliolefina termoplástica, baseado no peso total da composição polimérica incluindo um ou mais polipropilenos presentes numa concentração de pelo menos 95% em peso, baseado no peso total da poliolefina termoplástica, sendo que o um ou mais polipropilenos incluem uma porção de cristalinidade relativamente elevada, consistindo de homopolímeros de polipropileno, tendo uma cristalinidade maior que 65%, e uma porção de cristalinidade inferior, tendo uma cristalinidade menor que a porção de cristalinidade relativamente elevada, sendo que a concentração da porção de cristalinidade relativamente elevada é de pelo menos 70% em peso, baseada no peso total da poliolefina termoplástica, a porção de cristalinidade inferior é um polipropileno de cristalinidade inferior e está presente numa concentração de 2 a 16 por cento em peso com base no peso total da composição polimérica, e a porção de cristalinidade relativamente elevada tem uma taxa de fluxo de matéria fundida de 4 a 29 g/10 min medida a 230°C/2,16 kg;
    (b) de 10% a 50% em peso de um elastomero poliolef ínico, baseado no peso total da composição polimérica, sendo que o elastomero poliolefínico tem uma taxa de fluxo de matéria fundida, medida a 190°C/2,16 kg, de 0,5 a 25 g/10 min e é formado de um ou mais SLEPs (copolímeros ou interpolímeros de etileno lineares), LEPs (copolímeros de etileno lineares ou interpolímeros), ou ambos e consiste de copolímeros de etileno e um ou mais comonômeros alfa-olefínicos; e
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  2. 2/4 (c) pelo menos 9% em peso de carga, baseado no peso total da composição polimérica;
    sendo que a composição polimérica está sem quaisquer polímeros enxertados, a composição polimérica está sem quaisquer cargas calcinadas ou contém menos de 0,1 por cento em peso de material das cargas calcinadas, com base no peso total da composição polimérica;
    a composição polimérica está livre de borracha de EPDM; e a moldagem de uma composição polimérica numa peça; sendo que a peça tem uma superfície formada pela composição polimérica e a superfície exibe uma resistência ao risco de pelo menos 7 Newtons, conforme medido de acordo com FLTM BN108-13.
    2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a poliolefina termoplástica ser pelo menos 60% em peso da composição polimérica.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a carga incluir talco, sendo que o talco esta presente numa concentração de pelo menos 80% em peso, baseada no peso total da carga.
  4. 4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma etapa de juntar alguns dos ingredientes da composição polimérica para formar uma mistura incluindo o elastômero poliolefínico e a carga, em que a mistura está livre da porção altamente cristalina da poliolefina termoplástica.
  5. 5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de a porcentagem em peso (M) do elastômero poliolefínico dentro da composição polimérica variar com a taxa de fluxo de matéria fundida (M) em unidades de g/10 min e medida a 230°C/2,16 kg da porção altamente
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    3/4 cristalina da poliolefina termoplástica de acordo com a seguinte equação:
    W = 0, 43(M) + 15,8 sendo que o elastomero poliolefínico está tipicamente numa faixa que é determinada por (W) de acordo com a equação acima e ± 30% da mesma.
  6. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a composição polimérica incluir o polipropileno de cristalinidade inferior numa concentração de 2% em peso a menos do que 10% em peso, baseado no peso total da composição polimérica.
  7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a porção de cristalinidade relativamente elevada consistir de um polipropileno tendo uma taxa de fluxo de matéria fundida de 4 a 20 g/10 min medida a 230°C/2,16 kg.
  8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a poliolefina termoplástica, o elastomero poliolefínico e a carga constituírem toda a composição polimérica.
  9. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a porção de cristalinidade relativamente elevada consistir de homopolímeros de polipropileno incluindo pelo menos 10% em peso de um primeiro homopolímero de polipropileno, baseado no peso total da composição polimérica e pelo menos 8% em peso de um segundo homopolímero de polipropileno, baseado no peso total da composição polimérica, sendo que o primeiro homopolímero de polipropileno tem uma taxa de fluxo de matéria fundida de 3 a 20 g/10 min e o segundo homopolímero de polipropileno tem uma taxa de fluxo de matéria fundida de 25 a 40 g/10 min, sendo
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    4/4 que a taxa de fluxo de matéria fundida é medida a 230°C/2,16 kg.
  10. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a superfície exibir uma resistência ao risco de pelo menos 12 N (Newton), conforme medido de acordo com FLTM BN108-13.
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