BRPI0804785A2 - blenda polimérica, processos para a sua preparação e para sua incorporação e/ou adesão sobre superfìcies diversas - Google Patents

Abstract

Blenda Polimérica, Processos para a sua Preparação e para sua Incorporação e/ou Adesão sobre Superfícies Diversas. A presente invenção proporciona biendas poliméricas melhoradas e um processo para a preparação das referidas biendas. As referidas biendas são termoplásticas, poliolefínicas, têm elevada estabilidade dimensional, são opcionalmente aderentes, proporcionando melhorada incorporação sobre superfícies diversas e reciclagem total. As blendas da invenção são particularmente úteis na produção de artigos de elevada estabilidade dimensional sem necessidade de reticulação convencional, ao contrário das demais biendas poliolefínicas elastoméricas e termoplásticas (TPEs) conhecidas.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

Blenda Polimérica, Processos para a sua Preparação e para sua Incorporaçãoe/ou Adesão sobre Superfícies Diversas

Campo da Invenção

A presente invenção é relacionada a blendas poliméricas e a processospara a preparação das referidas blendas. Também é descrito um processo deincorporação e/ou adesão das referidas blendas sobre superfícies diversas. Noprocesso de preparação das blendas poliméricas da invenção, são utilizadasextrusoras, que sob condições adequadas proporcionam a obtenção deblendas opcionalmente aderentes, úteis na produção de artigos de elevadaestabilidade dimensional sem necessidade de reticulação convencional, aocontrário das demais blendas poliolefínicas elastoméricas e termoplásticas(TPEs) conhecidas. Na presente invenção, a incorporação de blendaspoliméricas sobre superfícies diversas, ou a produção de artigos contendo asreferidas blendas, apresenta vantagens industriais substanciais, notadamenteem função da capacidade de conformação direta sem necessidade deestabilização pós-conformação.

Antecedentes da Invenção

No âmbito patentário, diversos documentos revelam blendas poliméricastermoplásticas, bem como os respectivos processos de produção das mesmas.

O documento US 3,868,433 intitulado "Thermoplastic adhesivecompositions", de Exxon Research and Engineering Company, revelacomposições termoplásticas adesivas, tais como hot melts contendocomponentes convencionais. Tais composições são melhoradasconsideravelmente pela inclusão de um ácido ou derivado de ácidopoliolefínico, particularmente substâncias de ácido acrílico de polipropileno,polietileno e/ou etileno/propileno. Alternativamente, as composições adesivaspodem ser preparadas com um constituinte poliolefínico substituído. Acomposição do referido documento é uma composição adesiva de fusão aquente que compreende uma mistura de:

- 5 a 95% em peso de um componente-base poliolefínico termoplástico defusão quente convencional;

- 95 a 5% em peso de um polímero poliolefínico C2 a C8, com MFR de 10 a300, substituído com 0,1 a 50% em peso de um monômero em uma reação emextrusora na qual o referido polímero substituído tem um MFR pelo menos 25%superior que o referido polímero antes da substituição, e na qual o referidomonômero é selecionado de um grupo que consiste de (a) ácidomonocarboxílico insaturado C3-C10, (b) ácidos policarboxílicos insaturados, (c)derivados de glicidil e sais metálicos dos mesmos, e (d) misturas dos mesmos,onde o referido polímero compreende 60 a 40% em peso de um elastômeroselecionado do grupo que consiste de:

(i) copolímeros de etileno/propileno e elastômeros monoméricos deetileno/propileno dieno;

(ii) elastômeros de poliisobutileno;

(iii) elastômeros de borracha butílica; e

(iv) elastômeros de clorobutil.

O documento US 5,302,418, intitulado "Process for surface-modifyingpolypropylene or polyethylene" de Hoechst Celanese, revela um processo pararevestir uma superfície de polipropileno ou polietileno com um polipropilenosubstituído com ácido maleico ou copolímero de polietileno. No referidoprocesso uma quantidade contendo o copolímero substituído é aplicada sobrea superfície de polipropileno ou polietileno, em uma temperaturasuficientemente alta para manter o copolímero solvatado no solvente. Asuperfície é então seca para formar um revestimento poroso de polímero ligadoà superfície de polipropileno ou polietileno. O produto revestido tem superiorescaracterísticas de adesão quando comparado ao não revestido.

O documento US 5,173,541, intitulado "Muconic acid grafted polyolefincompatibilizers", de Hoechst Celanese, revela um copolímero poliolefínicosubstituído de cadeia principal com grupos de ácido mucônico pendentes namesma. Os grupos ácidos são ligados à cadeia principal da poliolefina pelaadição de radicais livres através de uma ligação dupla do ácido mucônico.Preferencialmente, o copolímero é preparado através de um processo deextrusão reativa. As aplicações do copolímero incluem a utilização como umreativo compatibilizante para blendas poliméricas. A poliolefina preferida épolipropileno.

O documento US 2008/0157439, intitulado "Methods for preparingarticles from processable and dimensionally stable elastomer compositions", deFreudenberg-NOK General Partnership, revela métodos para preparar umartigo de borracha. O referido processo compreende a mistura de pelo menosum material termoplástico e pelo menos um material elastomérico, paraproporcionar uma composição de borracha processável e estáveldimensionalmente, moldar a composição e irradiar a composição para formarum artigo de borracha conformado. A estabilidade dimensional da composiçãonão-curada pode ser proporcionada pela vulcanização parcial, por fillers dereforço de alto desempenho, cura fracionada ou combinações dos mesmos. Omaterial elastomérico é presente em uma quantidade maior que 65% em peso,baseado no peso total dos materiais termoplásticos e elastoméricos presentesna mistura. Em resumo, o referido documento descreve um método para apreparação de um artigo de borracha conformado, referido processocompreendendo:

(a) misturar um material termoplástico, um elastômero, e pelo menos doisagentes de cura, no qual o material elastomérico é presente em umaquantidade maior do que aproximadamente 65% em peso baseado nopeso total dos materiais termoplásticos e elastoméricos;

(b) curar parcial e dinamicamente o material elastomérico, compreendendoa não-reação de pelo menos um dos agentes de cura, no qual éformada uma composição processável, compreendendo uma fasetermoplástica compreendendo o referido material termoplástico dispersoem uma fase elastomérica contínua, a composição tendo força Greensuficiente para inibir substancial quebra da composição;(c) conformar a composição processável; e

(d) irradiar a composição conformada, curando a composição.

O documento EP 0 939 789 B1, intitulado "TPO Blends ContainingMultimodal Elastomers", de Solvay Engineered Polymers, DuPont DowElastomers e The Dow Chemical, revela blendas poliolefínicas termoplásticascom melhorada resistência a fluidos como combustíveis de petróleo apósserem pintadas com revestimentos flexíveis como tintas de poliuretano eassemelhadas. As referidas blendas incluem uma poliolefina cristalina ou semi-cristalina tal como polietileno, polipropileno, ou um copolímero de etileno e umaolefina C3 a C10, e um elastômero multimodal de monômeros de etileno-alfa-olefina polimerizados seqüencialmente. A poliolefina substancialmentecristalina é presente em uma quantidade de 30 a 98% em peso, enquanto oelastômero multimodal, que é substancialmente amorfo, é presente em umaquantidade entre aproximadamente 2 a 70% em peso. As blendas podemconter componentes poliméricos adicionais, fillers e assemelhados. Em adiçãoà aumentada aderência da tinta, também podem ser obtidos: maior força deligação, ductilidade e processabilidade em baixa temperatura.

O documento US 4,058,647, intitulado "Process for preparing laminatedresin product", de Mitsubishi Petrochemical Co., revela um processo parapreparar um produto de resina laminada pela fusão-laminação de (1) umacomposição de poliolefina modificada com (2) um poliéster, uma poliamida ouum copolímero hidrolisado de etilenovinilacetato. A melhoria no processocompreende o uso, como poliolefina modificada, de uma composição depoliolefina modificada que compreende uma mistura de 60-97% em peso deuma poliolefina que compreende de 0,1 a 100% em peso de uma poliolefinamodificada com um conteúdo de ácido insaturado ou anidrido de 0,01 a 10%em peso do total do conteúdo de poliolefina, na qual a poliolefina não-modificada compreende de 99,9 a 0% do total do conteúdo de poliolefina com h40-3% em peso do componente de borracha tendo 40-140 de viscosidadeMooney, 50 MLi + 4 (100°C).A presente invenção difere desses documentos por proporcionarblendas, úteis na produção de artigos de elevada estabilidade dimensional semnecessidade de reticulação convencional, opcionalmente aderentes, aocontrário das demais blendas poliolefínicas elastoméricas e termoplasticas(TPEs) conhecidas. Além disso, ao contrário do conhecimento da técnicaanterior, no processo da presente invenção, a incorporação de blendaspoliméricas sobre superfícies diversas, ou a produção de artigos contendo asreferidas blendas, proporciona vantagens industriais substanciais, notadamenteem função da capacidade de conformação direta sem necessidade deestabilização pós-conformação.

Portanto, não foram encontrados documentos ou relatos anterioressobrepondo-se ou sugerindo o escopo da presente invenção.

Sumário da Invenção

É um objeto da presente invenção proporcionar blendas poliolefínicaselastoméricas e termoplasticas (TPEs), que são aderentes e/ou têm elevadaestabilidade dimensional.

Em um aspecto, sendo, portanto, outro objeto da invenção, as blendastêm estabilidade frente a raios ultra-violeta (UV) e estabilidade de cor,dispensando, portanto, o uso de absorvedores UV.

Em um outro aspecto, sendo, portanto, outro objeto da invenção, asblendas da invenção não requerem o uso de plastificante(s).

É um outro objeto da presente invenção proporcionar blendaspoliolefínicas elastoméricas e termoplasticas (TPEs) passíveis de conformaçãodireta e/ou recicláveis.

É um outro objeto da presente invenção proporcionar blendaspoliolefínicas elastoméricas e termoplasticas (TPEs) de boa memória elásticasem o uso de reticulantes químicos ou físicos.

É um adicional objeto da presente invenção proporcionar um processode produção industrial de artigos contendo blendas poliolefínicas elastoméricase termoplasticas (TPEs) aderentes e/ou de elevada estabilidade dimensional.Em um aspecto, sendo, portanto, outro objeto da invenção, o processoda presente invenção proporciona a incorporação das blendas poliméricas dainvenção sobre superfícies diversas.

É um adicional objeto da presente invenção proporcionar um processode produção industrial de artigos pela conformação direta de blendaspoliolefínicas elastomericas e termoplásticas (TPEs) aderentes e/ou de elevadaestabilidade dimensional.

Esses e outros objetos da invenção serão valorizados pelos versados natécnica, e serão melhor compreendidos a partir da descrição detalhada aseguir.

Breve Descrição da Figura

A Figura 1 apresenta um espectro de infra-vermelho (IR) de umaconcretização preferida de blenda da presente invenção, sendo indicados emA, B, C, D e E cinco diferentes blendas da invenção, obtidas a partir dediferentes proporções dos ingredientes descritos na presente invenção.Embora tenham sido feitas exaustivas análises, os espectros são de difícilcompreensão, apontando para uma possível formação de compostos dereação entre alguns dos ingredientes.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção proporciona blendas poliolefínicas elastomericas etermoplásticas (TPEs), que são aderentes e/ou têm elevada estabilidadedimensional. São também revelados: um processo de produção industrial deartigos contendo blendas poliolefínicas elastomericas e termoplásticas (TPEs)aderentes e/ou de elevada estabilidade dimensional; um processo para aincorporação das blendas poliméricas da invenção sobre superfícies diversas;e um processo de produção industrial de artigos pela conformação direta deblendas poliolefínicas elastomericas e termoplásticas (TPEs) aderentes e/ou deelevada estabilidade dimensional.Proporcionar blendas poliolefínicas elastoméricas e termoplásticas(TPEs), que sejam aderentes e/ou tenham elevada estabilidade dimensional éum desafio técnico considerável, uma vez que blendas de TPEs nãoapresentam tais características em condições convencionais. As blendas dainvenção proporcionam, entre outras vantagens, a fusão com outrassuperfícies, poliméricas ou não, o que agrega vantagens como a nãonecessidade do uso de adesivos para a incorporação de tais blendas em certassuperfícies.

No caso do uso no segmento de produtos que compreendam mais deum tipo de polímero, como no caso de calçados, as blendas da invençãoproporcionam vantagens técnicas e industriais consideráveis. Aderência,estabilidade dimensional e capacidade de conformação direta proporcionam,em conjunto ou isoladamente a reciclagem do material, proporcionandoprocessos industriais econômicos, com menos perdas durante oprocessamento e sem a produção de rejeitos industriais. Os processos quecompreendem a utilização das blendas da invenção têm, portanto, maiorsustentabilidade ambiental e econômica.

As blendas da invenção podem compreender variadas composições,conforme descrito em mais detalhes a seguir. Em algumas concretizaçõespreferidas, as blendas da invenção têm baixa densidade quando comparadascom polímeros congêneres de mesma finalidade, proporcionando vantagensem diversas aplicações. Em algumas concretizações preferidas, as blendas dainvenção têm boa memória elástica quando comparadas com polímeroscongêneres de mesma finalidade, proporcionando vantagens em diversasaplicações, como no segmento automobilístico.

As blendas da invenção compreendem:

(i) 5 a 35% em peso de uma poliolefina;

(ii) 5 a 37% em peso de um EVA (etil vinil acetato);

(iii) 30 a 75% em peso de uma poliolefina modificada;

(iv) 0,01 a 10% em peso de um ácido forte; e(v) 0,5 a 25% de aditivos selecionados do grupo que compreende:agentes de expansão como, por exemplo, espumantes, azodicarbonamida,ZnO e equivalentes; estabilizantes; lubrificantes; e agentes de carga, comoCaC03.

Para fins da presente invenção, as referidas poliolefinas (i) incluem:polietileno de alta, média e/ou baixa densidade, homo- e/ou co-polímero depolipropileno, poliestireno convencional e/ou de alto impacto, bem comocombinações das mesmas, opcionalmente combinadas com elastômeros.

Para fins da presente invenção, as referidas poliolefinas modificadas (iii)são aquelas obtidas por processo de catalise metalocênica. As blendas dapresente invenção podem compreender diferentes densidades da referidapoliolefina modificada, de forma a se ajustar o peso final do artigo compreendoa blenda, bem como sua resistência à abrasão.

Para fins da presente invenção, o referido ácido forte (iv) pode seradicionado diretamente à mistura polimérica, ou ser disponibilizado pormoléculas capazes de liberar tais ácidos fortes na mistura polimérica.

As blendas da invenção proporcionam características surpreendentes àluz do conhecimento técnico disponível, que indica que combinações dosingredientes (i), (ii) e (iii) nas quais a poliolefina (i) está em concentração maiorou igual a 35% dariam origem a blendas sem estabilidade dimensional,tendentes à contração. Além disso, blendas congêneres têm extremadificuldade de homogeneização, mistura. Preferencialmente, as blendas dainvenção que compreendem a proporção em peso dos ingredientes (ii) e (iii),somadas, maior ou igual a 50% do peso total da blenda, apresentam excelenteestabilidade dimensional, boas características de mistura e boas característicasde adesão, o que as torna atraentes para o uso em plantas industriais. Estanão linearidade de comportamento das blendas da invenção, é surpreendenteaos técnicos no assunto, posto que os dados disponíveis na literatura nãomotivariam a combinação de ingredientes nas proporções e/ou condiçõesindicadas na presente invenção.Uma concretização preferida da invenção é exemplificada a seguir. Napreparação de um calçado, foi utilizada uma blenda contendo: 27% em peso depolietileno; 57% em peso de (ii) EVA combinado com (iii) uma poliolefinamodificada; sendo os restantes para completar 100% constituídos de aditivosconforme definido no item (v) acima. A referida blenda foi moldada por injeção,dando origem a um calçado de elevada estabilidade dimensional, semnecessidade de estabilização pós-injeção e sem necessidade de reticulação. Ocalçado obtido apresentou densidade substancialmente inferior aos congêneresconhecidos, proporcionando leveza e conforto. O material mais próximo àsblendas desta concretização da invenção (em termos de aparência/textura) éum EVA expandido e reticulado, que sofre expansão, contração e não éreciclável, requerendo instalações industriais muito mais sofisticadas ecustosas. A tecnologia industrial da presente invenção se beneficia do fato deque o processamento da blenda da invenção se adapta às instalaçõesindustriais existentes, como a da requerente.

O processo de preparação das blendas poliméricas da invençãocompreende a alimentação, em extrusoras, de:

(i) 5 a 35% em peso de uma polieolefina;

(ii) 5 a 37% em peso de um EVA (etil vinil acetato);

(iii) 30 a 75% em peso de uma poliolefina modificada;

(iv) 0,01 a 10% em peso de um ácido forte; e

(v) 0,5 a 25% de aditivos selecionados do grupo que compreende:

agentes de expansão como, por exemplo, espumantes, azodicarbonamida,ZnO e equivalentes; estabilizantes; lubrificantes; e agentes de carga, comoCaC03.

Em uma concretização preferencial, o processo de preparação dasblendas poliméricas da invenção compreende a alimentação, em extrusoras, de:

a) em uma zona de alimentação, dos ingredientes:

(i) 5 a 35% em peso de uma polieolefina;

(ii) 5 a 37% em peso de um EVA (etil vinil acetato);(iii) 30 a 75% em peso de uma poliolefina modificada, e

b) em outra zona de alimentação, dos ingredientes:

(iv) 0,01 a 10% em peso de um ácido forte; e

(v) 0,5 a 25% de aditivos selecionados do grupo que compreende:agentes de expansão como, por exemplo, espumantes, azodicarbonamida,ZnO e equivalentes; estabilizantes; lubrificantes; e agentes de carga, comoCaC03.

O processo de extrusão pode ser conduzido de forma convencional, nascondições conhecidas pelos versados na técnica. Após a extrusão, a blenda ésubmetida a processos de conformação para a produção de artigos. Em umaconcretização preferencial, a conformação é por injeção. O processo de injeçãopode ser conduzido de forma convencional, nas condições conhecidas pelosversados na técnica.

O processo de incorporação das blendas poliméricas da invenção sobresuperfícies diversas apresenta vantagens industriais substanciais, notadamenteem função da capacidade de conformação direta. É descrito a seguir umexemplo de processo de injeção direta das blendas da invenção sobresubstratos de alguns polímeros. Uma blenda contendo: 27% em peso depolietileno; 57% em peso de (ii) EVA combinado com (iii) uma poliolefinamodificada; sendo os restantes para completar 100% constituídos de aditivosconforme definido no item (v), foi injetada diretamente, sem o uso de adesivos,sobre um componente de calçado confeccionado de polipropileno com partesdotadas de poliéster ou outros polímeros. A blenda injetada aderiuadequadamente ao referido componente, atendendo às especificaçõestécnicas exigidas. O calçado obtido apresentou densidade substancialmenteinferior aos congêneres conhecidos, proporcionando leveza e conforto.

As blendas da invenção têm boa memória elástica, proporcionandovantajoso uso como amortecedor, o que as torna potencialmente úteis, além dosegmento de calçados, em diversos insumos automobilísticos. Adicionalmente,a boa aderência das blendas da invenção sobre superfícies diversas,proporciona ainda outras aplicações industriais.Os versados na arte valorizarão os produtos e processos da presenteinvenção como excelentes alternativas aos congêneres existentes. Osexemplos descritos na presente invenção não devem ser compreendidos comolimitantes do espírito e escopo da presente invenção, definido nasreivindicações anexas.

Claims (5)

Blenda Polimérica, Processos para a sua Preparação e para sua Incorporaçãoe/ou Adesão sobre Superfícies Diversas

1. Blenda poliolefínica elastomérica e termoplástica, caracterizada pelofato de compreender:(i) 5 a 35% em peso de uma polieolefina;(ii) 5 a 37% em peso de um EVA (etil vinil acetato);(iii) 30 a 75% em peso de uma poliolefina modificada;(iv) 0,01 a 10% em peso de um ácido forte; e(v) 0,5 a 25% de aditivos selecionados do grupo que compreende:agentes de expansão como, por exemplo, espumantes, azodicarbonamida,ZnO e equivalentes; estabilizantes; lubrificantes; e agentes de carga, comoCaC03.

2. Processo de preparação das blendas poliméricas caracterizado porcompreender a alimentação, em extrusoras, de:(i) 5 a 35% em peso de uma polieolefina;(ii) 5 a 37% em peso de um EVA (etil vinil acetato);(iii) 30 a 75% em peso de uma poliolefina modificada;(iv) 0,01 a 10% em peso de um ácido forte; e(v) 0,5 a 25% de aditivos selecionados do grupo que compreende:agentes de expansão como, por exemplo, espumantes, azodicarbonamida,ZnO e equivalentes; estabilizantes; lubrificantes; e agentes de carga, comoCaC03.

3. Processo, conforme reivindicação 2, caracterizado por compreendera alimentação, em extrusoras, de:a) em uma zona de alimentação, dos ingredientes (i), (ii) e (iii); eb) em outra zona de alimentação, dos demais ingredientes.

4.

Processo para a incorporação e/ou adesão de blendas poliméricassobre superfícies, caracterizado por compreender a injeção direta,sobre a referida superfície, de uma blenda poliolefínica elastomericae termoplástica compreendendo:(i) 5 a 35% em peso de uma polieolefina;(ii) 5 a 37% em peso de um EVA (etil vinil acetato);(iii) 30 a 75% em peso de uma poliolefina modificada;(iv) 0,01 a 10% em peso de um ácido forte; e(v) 0,5 a 25% de aditivos selecionados do grupo que compreende:agentes de expansão como, por exemplo, espumantes, azodicarbonamida,ZnO e equivalentes; estabilizantes; lubrificantes; e agentes de carga, comoCaC03.