BRPI1004983A2 - misturas de elastâmeros termoplÁsticos - Google Patents
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Abstract
MISTURAS DE ELASTâMEROS TERMOPLÁSTICOS. Mistura de elastômero termoplástico que compreende pelo menos um elastômero termoplástico TPE, com exceção de poliuretano termoplástico TPU, e pelo menos um enchimento do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono. As misturas de elastômeros termoplásticos são produzidas, numa primeira etapa, pela mistura de pelo menos um enchimento selecionado do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono, e pelo menos um termoplástico para fornecer um lote mestre e, numa segunda etapa, a mistura do lote mestre com pelo menos um elastômero termoplástico, com exceção de um poliuretano termoplástico TPU. A mistura de elastômero termoplástico pode ser usada em itens moldados por injeção.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MISTURAS DE ELASTÔMEROS TERMOPLÁSTICOS".
A invenção refere-se às misturas de elastômeros termoplásticos.
Elastômeros termoplásticos (abreviado TPE) são plásticos que têm um comportamento em temperatura ambiente comparável com o de e- lastômeros tradicionais, mas que pode ser submetido à deformação plástica quando aquecido, deste modo exibindo comportamento termoplástico.
Elastômeros são geralmente moléculas de rede tridimensional reticuladas com malha ampla. A reticulação não pode ser removida sem a decomposição do material.
Elastômeros termoplásticos têm domínios com pontos de reticu- lação física (forças de valência secundária ou cristalitos), que desaparecem com o aquecimento, sem decomposição das macromoléculas. Eles são, por- tanto, substancialmente mais processáveis do que elastômeros normais. Isso também torna possível a refusão e o reprocessamento de resíduos plásticos.
EP 1736505 divulga matriz/compostos termoplásticos compre- endendo de 40 a 99,9% em peso de polímero termoplástico e 0,1 a 60% em peso de sílica fumigada estruturalmente modificada. EP 08166704,0, além disso, revela uma adjuvante de processa-
mento compreendendo
a) de 10 a 50% em peso de partículas de óxido metálico hidrofo- bizadas, pelo menos até certo grau agregadas, selecionadas do grupo con- sistindo de óxido de alumínio, dióxido de silício e misturas dos óxidos de me-
tais acima referidos,
b) de 20 a 75% em peso de um ou mais poliuretanos termoplás- ticos,
c) de 0,5 a 25% em peso de um ou mais isocianatos,
d) de 0,5 a 15% em peso de um ou mais compostos que agem como lubrificantes e agentes de dispersão,
onde a totalidade dos constituintes a) até d) é de pelo menos 90% em peso, com base no adjuvante de processamento. PCT/EP2009/053404 revela elastômeros termoplásticos com- preendendo sílica fumigada.
EP 1655331, além disso, revela vulcanizado termoplásticos de alta resistência compreendendo um componente de borracha dispersante, um componente de resina termoplástica poliolefínica e um copolímero de propileno.
Em virtude do método de processamento, semelhante àquele para os plásticos, os tempos de ciclo de processamento são muito curtos, e elastômeros termoplásticos são, deste modo, cada vez mais utilizados em aplicações de borracha tradicionais, sendo exemplos as vedações de janelas no setor automotivo.
Exemplos de outros setores de aplicação para elastômeros ter- moplásticos são revestimentos de airbags, conexões de cabos móveis, la- cres, etc.
Estas misturas de elastômero termoplásticos podem ter a des-
vantagem de um alto nível de orientação durante a produção de artigos mol- dados por injeção. Isto leva à anisotropia, onde pode haver uma grande dife- rença entre as propriedades mecânicas medidas transversalmente (ou seja, perpendicularmente em relação ao sentido do fluxo) e linearmente (ou seja, longitudinalmente com relação à direção do fluxo).
Isto foi, portanto, um objeto para produzir misturas elastoméricas termoplásticas que têm propriedades mecânicas isotrópicas. A intenção é que as propriedades mecânicas longitudinais e transversais destas sejam idênticas ou quase idênticas, sendo um exemplo a força elástica ou tensão elástica à ruptura. A fluidez também deve ser idêntica a ou melhor do que misturas comparáveis da técnica anterior. A invenção fornece uma mistura elastomérica termoplástica caracterizada pelo fato de que ela compreende pelo menos um elastômero termoplástico TPE, com exceção de um poliure- tano termoplástico TPU, e pelo menos um enchimento do grupo de sílica precipitada, ou silicato ou negro de carbono precipitado.
A mistura de elastômero termoplástico de acordo com a inven- ção pode compreender pelo menos um termoplástico. A mistura de elastômero termoplástico de acordo com a inven- ção pode compreender pelo menos uma sílica fumigada.
O negro de carbono usado pode compreender negro de forno, negro de gás, negro de canal, negro de lâmpada, negro térmico, negro de acetileno, negro de plasma ou negro de inversão, conhecidos de DE 195 21 565, negros de carbono contendo Si, conhecidos de WO 98/45361 ou DE 196 13 796, ou negros de carbono contendo metal, conhecidos de WO 98/42778, negro de arco e negros de carbono que são subprodutos dos pro- cessos de produção química. O negro de carbono pode ser ativado através de reações à mon-
tante. O negro de carbono pode ser um negro de carbono não-oxidado. O carbono negro de carbono pode ser um negro de carbono oxidado.
É possível usar os negros de fumo que são utilizadas como en- chimento de reforço em misturas de borracha. É possível a utilização de pigmentos negros. Outros negros de carbono podem ser: negro de carbono condutor utilizado para estabilização UV, negro de carbono na forma de en- chimento em sistemas que não sejam de borracha, por exemplo, em betume ou plástico, ou negro de carbono sob a forma de um agente redutor em me- talurgia.
O valor DBP (ASTM D 2414) do negro de carbono pode ser de
a 425 ml_/100 g, de preferência de 35 a 250 mL/100 g, em especial, de preferência de 40 a 150 mL/100 g, muito particularmente de preferência de 45 a 110 mL/100 g.
A área superficial BET (ASTM D 4820), do negro de carbono po- de ser de 20 a 1200 m2/g, de preferência de 22 a 600 m2/g, particularmente de preferência de 29 a 300 m2/g, muito particularmente de preferência de 30 a 150 m2/g.
O pH (ASTM D 1512) do negro de carbono pode ser de 2 a 11, de preferência de 4 a 10, particularmente preferivelmente de 5 a 9. Exemplos de negros de carbono que podem ser utilizados são
PRINTEX® Alfa, PRINTEX ® 80, PRINTEX ® 85, PRINTEX ® 55, PRINTEX ® 45, PRINTEX ® 40, PRINTEX ® P, PRINTEX ® 60, PRINTEX ® L, PRIN- TEX ® 300, PRINTEX ® 30, PRINTEX ® 3, PRINTEX ® 35, PRINTEX ® 25, PRINTEX ® 200, PRINTEX ® Α, PRINTEX ® G Negro de Lâmpada 101, Negro Esférico 550, Negro Especial 350, Negro Especial 250, Negro Especi- al 100, pigmento preto FW 200, pigmento preto FW 2, pigmento preto FW 1, pigmento preto FW 18, pigmento preto S 170, S pigmento preto S 160, PRINTEX ® 150 T, PRINTEX ® ü, PRINTEX ® V ®, Negro Especial 6, Ne- gro Especial 5 ou Negro Especial 4 de Evonik Degussa GmbH.
A sílica precipitada pode ser produzida através de precipitação com uma solução de silicato de metal alcalino, utilizando-se ácido. A sílica precipitada pode ser produzida através de precipitação com uma solução de silicato de metal alcalino, utilizando soluções de sal de metal, por exemplo, cloreto de cálcio ou sulfato de alumínio.
O silicato precipitado pode ser preferencialmente um silicato de cálcio ou silicato de alumínio. O valor DBP (DlN 53601) da sílica precipitada ou do silicato pre-
cipitado pode ser 3 a 400 g/100 g, de preferência de 35 a 250 g/100 g, parti- cularmente preferivelmente de 5 a 200 g/100 g, muito particularmente prefe- rencialmente de 80 a 190 g/100 g.
A área superficial BET (ISO 5794-1) da sílica precipitada ou do silicato precipitado pode ser de 15 a 800 m2/g, de preferência de 22 a 600 m2/g, particularmente de preferência de 29 a 300 m2/g, muito particularmente preferencialmente de 30 a 120 m2/g.
O pH (ISO 787-9) da sílica precipitada ou do precipitado silicato pode ser de 4 a 12, de preferência de 5 a 11,5, particularmente de preferên- cia de 6 a 11.
A sílica precipitada usada pode compreender a título de exemplo Ultrasil® VN 2, Ultrasil®VN 3, Ultrasil® 3370, Ultrasil® 7000, Ultrasil® 360, Sl- PERNAT® 325C ou SIPERNAT® D17 de Evonik Degussa GmbH.
O silicato precipitado usado pode, a título de exemplo, compre- ender Sipernat® 820 A, Sipernat® 880, Ultrasil® AS 7 ou Ultrasil® 880 de E- vonik DEgussa GmbH.
A sílica precipitada ou o silicato precipitado pode ter se tornado hidrofóbico por meio de um modificador de superfície e, respectivamente, por meio de um silano.
Os seguintes compostos podem ser usados como modificador de superfície e, respectivamente, como silano: a) organossilanos de fórmula (RO)3Si(CnH2n +1) ou
(RO)3Si(CnH2n-I), onde
R = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou bu-
tila,
η = de 1 a 20
b) organossilanos de fórmula R1x(RO)ySi(CnH2n+i) ou
R1x(RO)ySi(CnH2rv1), onde
R = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou bu-
tila,
R1 = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou butila, cicloalquila,
η = de 1 a 20, χ + y = 3; χ = 1 ou 2, y = 1 ou 2,
c) halorganossilanos de fórmula X3Si (CnH2n +1) ou X3Si(CnH2iv1),
onde
X = Cl ou Br, η = de 1 a 20,
d) halorganossilanos de fórmula X2(R1)Si(CnH2n+1) ou X2(R1)Si(CnH2iv1), onde
X = Cl ou Br,
R1 = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou butila, cicloalquila
η = de 1 a 20,
e) halorganossilanos de fórmula X(R1)2Si(CnH2n+1) ou
X(R1)2SiiCnH2n.!), onde X = Cl ou Br, R1 = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou butila, cicloalquila,
η = de 1 a 20,
f) organossilanos de fórmula (RO)3Si(CH2)m-R2, em que R = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou bu-
tila,
m = 0 ou de 1 a 20,
R2 = metila, arila (por exemplo, -C6H5, porções fenila substituí- das),
-C4F9, OCF2-CHF-CF3, C6F13-, -0-CF2-CHF2, -NH2, -N3,
SCN-, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, N-(CH2-CH2-NH2)2,
OOC(CH3)C=CH2, -OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-CH(O)CH2,
o
Il
-NH-CO-N "
I f^iiZ
c^ cà.
, -NH-COO-CH3,-NH-COO-CH2-CH3,
CH2 CIÍ2
-NH(CH2)3Si(OR)3, -Sx'-(CH2)3Si(OR)3, onde x' = 1 a 8, -SH, - NX1XnX"', onde X1 = alquila ou arila, X"= H, alquila ou arila, X'" = H, alquila, arila, benzilou C2H4NR3R4, onde R3 = H ou alquila e R4 = H ou alquila,
g) organossilanos de fórmula (R5)X"(RO)y»Si(CH2)m-R6, onde x" = O, 1 ou 2, y"= 1,2 ou 3,
x" + y" = 3,
R5 = alquila ou cicloalquila, m = O ou de 1 a 20,
R6 = metila-, arila (por exemplo, -CeH5, porções fenila substituí- das), -C4F9,-OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, - CH=CH2i-NH-CH2-CH2-NH2, N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C = CH2, -OCH2- O
IJ
-NH-CO-N „„
I CH2
CH2 cl
CH(O)CH2i CHz CÍÍ2 , -NH-COO-CH3, -NH-COO-
CH2-CH3, -NH(CH2)3Si(OR)3, -Sx-(CH2)3Si(OR)3l onde x' = 1 a 8 -SH1
-NX1XhR'" (X' = alquila ou arila, X" = H1 alquila ou arila, X'" = H1 alquila, arila, benzila ou C2H4N R3R41 onde R3 = H ou alquila e R4 = H ou al- quila,
h) halorganossilanos de fórmula X3Si(CH2)m-R7, onde X = Cl ou Br, m = O ou de 1 a 20,
R7 = metila, arila (por exemplo, -C6H5, porções fenila substituí-
das), -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2i. NH2, -N3, -SCN, - CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C = CH2) -
O
Il
-KH-CO-N X CH2
Cfí2 ei
χ _ /H2
CH2 CH2
OCH2-CH(O)CH2i -NH-COO-CH3, -NH-
COO-CH2-CH3l -NH-(CH2)3Si(OR)3j -Sxl-(CH2)3Si(OR)3l
i) halorganossilanos de fórmula (R)X2Si(CH2)m-R81 onde
X = Cl ou Br
R = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou butila, m = O ou de 1 a 20
R8 = metila, arila (por exemplo, -C6H5, porções fenila substituí-
das), -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13l -O-CF2-CHF2j -NH2, -N3, -SCN, -
CH=CH2i-NH-CH2-CH2-NH2, -N(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C = CH2 - O
H
^ C \
-NH-CO-H
CH2
2 CH2
i I \
CH2 CH2 ^
OCH2-CH(O)CH2j -NH-COO-CH3, -NH-
COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR9)3, onde R91 pode ser = metila, etila, pro- pila, butila-, -SH1'- (CH2) 3Si (0R9) 3, onde x' = 1-8, R9 pode ser = metila, etila, propila, butila-, -SH,
j) halorganossilanos de fórmula (R^XSi(CH2)m-R10, onde X = Cl ou Br,
R = alquila, por exemplo, metila, etila, n-propila, isopropila ou butila, m = O ou de 1 a 20
R10 = metila, arila (por exemplo, C6H5, porções fenila substituí- das),
-C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2i -NH2, -N3, - SCN1 -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C =
O
B
-NH-CO-H
I ch2
c^ ckz
CH2i -OCH2-CH(O)CH2i -NH-COO-CH3,
-NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3j -Sx--(CH2)3Si(OR)3, onde x' = de 1 a 8,
-SH,
R11R122Si-K-SiR122R11,
k) silazanos do tipo η _ onde
R11 = alquila, vinila ou arila,
R12 = alquila, vinila ou arila, I) polissiloxanos cíclicos do tipo D3, D4, D5, onde 10
15
20
D3, D4 e D5 significam polissiloxanos cíclicos que têm 3, 4 ou 5 unidades do tipo -O-Si(CH3)2-,
por exemplo, octametilciclotetrassiloxano = D4
CHo CHo
><
H3C cr Ov CH3
Si ^Si
H3C \ O O vCH3
)S1 CHf xCH3
(m) polissiloxanos e, respectivamente, óleos de silicone de fór-
mula r.
Yr -O-
Γ*13 Ί ι Γ 1C "-S R15 I I I Si-O I — I Si-O I a14 Rm „
Hi
n'
-Yf
u'
V S
Y1=CH3, H1 CnH2n+1 , Si(CH3)3l Si(CH3)2H1 Si(CH3)2OH, Si(CH3)2(OCH3), Si(CH3)2(CnH2n+1), onde η = de 1 a 20,
R13 = alquila, tais como CnH2n+i, onde η — de 1 a 20, arila, como fenila e porções fenila substituídas, (CH2)n-NH2 ou H,
R14 = alquila, tal como CnH2n+i, onde η — de 1 a 20, arila, como fenila e porções fenila substituídas, (CH2)n-NH2 ou H,
R15 = alquila, como CnH2n+i, onde η = de 1 a 20, arila, como feni- la e porções fenila substituídas (CH2)n-NH2Ou H,
R16 = alquila, como CnH2rvH, onde η = de 1 a 20, arila, como feni- la e porções fenila substituídas, (CH2)n-NH2Ou H, onde m' = O ou de 1 a 1000000, η' = Oou de 1 a 1000000, u' = 0 ou de 1 a 1000000.
A sílica precipitada ou o silicato precipitado pode ser uma sílica precipitada ou um silicato precipitado tornado hidrofóbico com dimetildiclo- rossilano ou com polidimetilsiloxano.
O negro de carbono, a sílica precipitada ou o silicato precipitado podem assumir a forma de pó, grânulos ou péletes.
Em uma variante preferida da mistura de elastômero termoplás- tico de acordo com a invenção, o enchimento pode ser um silicato precipita- do, preferivelmente silicato de cálcio precipitado, o termoplástico pode ser um polipropileno e o elastômero termoplástico pode ser um copolímero em bloco de estireno.
A mistura de elastômero termoplástico de acordo com a inven- ção pode, além disso, compreender um componente de óleo e componentes adicionais, por exemplo, aditivos.
É feita uma distinção entre os copolímeros em bloco e ligas de elastômeros como uma função da estrutura interna dos elastômeros termo- plásticos.
Copolímeros em bloco têm segmentos rígidos e flexíveis dentro de uma molécula. O copolímero de bloco é, portanto, composto de um tipo de molécula, em que as duas propriedades foram distribuídas (um exemplo sendo SBS, SIS, SEBS ou SEEPS).
Ligas de elastômero são misturas de polímeros, ou seja, mistu- ras de polímeros acabados. A liga de elastômero é, portanto, composta por uma pluralidade de tipos de moléculas. Materiais adequados são obtidos por meio de diferentes relações de mistura e adições, um exemplo sendo o elas- tômero de poliolefinas feito de polipropileno (PP) e borracha natural (NR). Em função da proporção quantitativa, estes abrangem uma vasta gama de dureza.
Entre os elastômeros termoplásticos, é feita uma distinção entre
os seguintes grupos:
• TPE-O ou TPO = elastômeros termoplásticos baseados em olefinas, principalmente PP/EPDM, um exemplo sendo Santoprene (AES / Monsanto). Um elastômero termoplástico que é uma mistura física de um elastômero e um termoplástico. O elastômero pode ser uma EPDM (borra- cha etileno-propileno-dieno), EPM (borracha etileno-propileno), IIR (borracha de isopreno-isobutileno), EVA (acetato de etilvinila), NR (borracha natural), ou uma mistura destes.
• TPE-V ou TPV = elastômeros termoplásticos reticulados base- ados em uma olefina, por exemplo, PP/EPDM, um exemplo sendo Sarlink (DSM). TPV, como TPO1 é uma mistura de elastômeros termoplásticos com-
posta de uma mistura física de um elastômero e de um termoplástico. O e- lastômero pode ser um EPDM (borracha etileno-propileno-dieno), EPM (bor- racha etileno-propileno), IIR (borracha de isopreno-isobutileno), EVA (aceta- to de etilvinila), NR (borracha natural), ou uma mistura destes. No caso de TPV, o elastômero é também dinamicamente reticulado durante o processo
de mistura. Normalmente, um TPV é produzido através de reticulação contí- nua durante a mistura da fase de elastômero com a fase termoplástica. 0 elastômero aqui é reticulado com a ajuda de um agente de reticulação e/ou de um catalisador, durante o processo de mistura. Uma vez que a fase de elastômero reticulado de TPV é insolúvel e não é mais escoável em tempe-
raturas relativamente elevadas, TPVs geralmente têm melhor resistência ao óleo e resistência a solventes, e também uma menor série de compactação, em comparação com misturas simples.
• TPE-U ou TPU = elastômeros termoplásticos baseados em po- liuretano, por exemplo, Desmopan (Bayer).
· TPE-E ou TPC = copoliéster termoplástico, um exemplo sendo
Hytrel (DuPont).
• TPE-S ou TPS = copolímeros em bloco de estireno, como SEPS (estireno-etileno-propileno-estireno), SEEPS (estireno-etileno-etileno- propileno-estireno) e MBS, SEBS (estireno-etileno-butileno-estireno), SIS
(estireno-isopreno-estireno), SBS (estireno-butadieno-estireno), um exemplo sendo Septon (Kuraray).
• TPE-A ou TPA = copoliamidas termoplásticas, um exemplo sendo PEBA (bloco de poliéter amida), VESTAMID da Evonik).
O elastômero termoplástico utilizado na mistura de elastômeros termoplásticos de acordo com a invenção pode ser uma TPE-O, TPE-V TPE- E1 TPE-S OU TPE-A.
A mistura de elastômero termoplástico de acordo com a inven-
ção pode incluir também um componente de óleo, um termoplástico e um copolímero em bloco de estireno.
O componente oleoso pode ser: óleos parafínicos (óleos bran- cos), os óleos naftênicos, misturas aromáticas dos óleos mencionados (ca- racterizada por uma proporção de parafinas, naftalenos, aromáticos, e visco- sidade). A faixa de viscosidade pode ser de baixa para alta, por exemplo, de 1 a 1300 mm2/ s, a 40°C.
O termoplástico podem ser de qualquer material que não seja uma "borracha" e que seja um polímero ou mistura de polímeros considera- da pela pessoa versada na técnica como sendo do tipo termoplástico, por exemplo, um polímero que amolece quando aquecido e retorna ao seu esta- do inicial, quando é resfriado até a temperatura ambiente. O termoplástico pode compreender uma ou mais poliolefinas, inclusive de homopolímeros de poliolefinas e copolímeros de poliolefinas. Salvo disposição em contrário, a expressão "copolímero", significa um polímero derivado de dois ou mais mo- nômeros (inclusive de terpolímeros, tetrapolímeros, etc), e a expressão "po- límero" se refere a qualquer composto contendo carbono, que tem unidades repetidas de um ou mais diferentes monômeros.
Exemplos de poliolefinas podem ser produzidas a partir de mo- nômeros de monolefina que incluem, inter alia, os seguintes: monômeros tendo 2-7 átomos de carbono, por exemplo, etileno, propileno, 1-buteno, iso- butileno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 3-metil-1-penteno, 4-metil-1- penteno, 5-metil-1-hexeno, misturas dos mesmos e copolímeros dos mes- mos com (met) acrilatos e/ou acetatos de vinila. É preferível que o termo- plástico seja um não vulcanizada ou termoplástico não-reticulado.
Em uma modalidade, o termoplástico pode incluir polipropileno. A expressão "polipropileno", usada aqui significa qualquer polímero ampla- mente considerado como um "polipropileno" pela pessoa versada na técnica (de acordo com pelo menos uma patente ou uma publicação) e inclui homo- polímeros, polímeros resistentes a impactos e polímeros aleatórios de propi- leno. O polipropileno utilizado nas composições preferenciais aqui descritas pode ter um ponto de fusão superior a 110°C, e de preferência inclui 90% em peso de unidades de propileno e de preferência contém seqüências iso- táticas dessas unidades. O polipropileno também podem conter seqüências atáticas ou seqüências sindiotáticas ou ambas. O polipropileno também po- dem conter seqüências que são essencialmente sindiotáticas, tornando o ponto de fusão do polipropileno superior a 110°C. O polipropileno pode deri- var quer exclusivamente a partir de monômeros de propileno (ou seja, aque- les que têm apenas unidades de propileno) ou pode resultar principalmente de propileno (mais de 80% de propileno), enquanto o restante deriva de ole- finas, em particular de etileno e/ou de D-olefinas C4-C10. Os valores de MFI dos polipropilenos podem ser baixos (de 10, 15 ou 20 g/10 min) ou altos (25 a 30 g/10 min). Outros polipropilenos podem ter uma MFO relativamente baixa, sendo exemplos polipropilenos "parciais", que têm uma MFI inferior a 1,0. Preferência pode ser dada a polipropilenos com um MFI alto, devido à boa processabilidade ou boa capacidade de composição. Em um ou mais modalidades, os termoplásticos podem ser um
polipropileno isotático. O termoplástico pode incluir um ou mais homopolíme- ros de propileno cristalino ou copolímeros de propileno com um ponto de fusão acima de 105 °C, medido por DSC. Copolímeros de propileno preferi- dos incluem, mas sem qualquer limitação a estes, homopolímeros de propi- Ieno ou terpolímeros de propileno e copolímeros de propileno resistentes ao impacto, polipropileno aleatório e misturas dos mesmos. Comonômeros pre- ferenciais têm 2 átomos de carbono ou de 4 a 12 átomos de carbono. O co- monômero é de preferência etileno.
Esses termoplásticos e processos para a produção dos mesmos são descritos na Patente Americana 6.342.565.
A expressão "polipropileno aleatório", como aqui utilizada, ge- ralmente significa um copolímero de propileno monofásicos com até 9%, em peso, de preferência de 2% em peso a 8%, em peso, de um comonômero de α-olefina. Comonômeros de α-olefina preferidos podem ter 2 átomos de car- bono ou de 4 a 12 átomos de carbono. O comonômero de α-olefina pode ser preferencialmente etileno.
Termoplásticos usados com particular preferência podem ser po-
liolefinas, por exemplo, polipropileno, poliuretano, polietileno, polietileno de alta densidade ou polietileno de baixa densidade, poliamidas, por exemplo, náilon-6 e náilon-6,6,cloreto de polivinila (PVC), PET, ou ainda uma mistura ou copolímero feito dos referidos polímeros referidos. Outros termoplásticos podem ser:
ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno), ASA (acrilato-estireno- acrilonitrila), PE (etileno-propileno), o ETFE (etileno-tetrafluoroetileno), EVA (etileno-acetato de vinila), EVOH (etileno-álcool vinílico), FEP (ionômero de tetrafluoroetileno hexafluoropropileno), MABS (metacrilato de metila- acrilonitrila-butadieno-estireno), MBS (metacrilato-butadieno-estireno), PA (poliamida), PA 6 (náilon-6), PA 11 (náilon-11), PA 12 (náilon-12), PA 66 (náilon-6,6), PA 610 (náilon-6,10), PA 612 (náilon-6, 12), PB (polibutileno), PBT (tereftalato de polibutileno), PC (policarbonato), PCTFE (Poli), PE (poli- etileno), PEAD (polietileno de alta densidade), HMW-HDPE (polietileno de alta densidade de alto peso molecular), UHMW, PEAD (polietileno de alta densidade de peso molecular muito alto), PEBD (polietileno de baixa densi- dade), PEBDL (polietileno linear de baixa densidade), VLDPE (polietileno de densidade muito baixa), PEMD (polietileno de densidade média), PEC (Po- lietileno Clorado), PET (tereftalato de polietileno), PFA (perfluoralcoxialcano), PIB (poliisobutileno), PMMA (polimetilmetacrilato), PMMI (polimetcrilometili- mida), POM (polioximetileno), PP (polipropileno), PPB (polímero em bloco de polipropileno), PPH (resina de polipropileno), PPR (copolímero aleatório de polipropileno), PPE (éter de polifenileno), PS (poliestireno), EPS (poliestireno expandido), HIPS (poliestireno resistente a impacto), PTFE (politetrafluoreti- leno), PVAC (acetato de polivinila), PVAL (álcool polivinílico), PVC (policlore- to de vinila), PVCC (cloreto de polivinila clorado), PVDC (cloreto de vinilide- no), PVDF (fluoreto de polivinilideno), SAN (estireno-acrilonitrila), SB (estire- no butadieno) ou SMAH (estireno-anidrido maleico).
Copolímeros em bloco de estireno, que podem ser utilizados
são:
Copolímeros em bloco feitos de estireno/dieno conjuga- do/estireno, onde o dieno conjugado pode ter sido completamente ou até certo grau hidrogenado, e também suas misturas. Esses copolímeros em bloco podem conter de 10 a 50% em peso, de preferência de 25 a 35% em peso de estireno e de 90 a 50%, em peso, de preferência 75 a 35% em peso de dieno conjugado. O dieno conjugado pode ser butadieno, isopreno, ou uma mistura destes.
A mistura de elastômero termoplástica de acordo com a inven- ção podem incluir aditivos. Aditivos podem ser enchimento ou materiais adi- cionais adicionados, por exemplo, para adsorção de água e retardadores de chama, estabilizantes, por exemplo, estabilizadores de hidrólise, antioxidan- tes, corantes e lubrificantes internos.
Aditivos na forma de enchimentos adicionais são, em especial, enchimentos de reforço, tais como os enchimentos comuns orgânicos e i- norgânicos, agentes de reforço, etc., que são conhecidos per se. Exemplos específicos que podem ser mencionados são: enchimentos inorgânicos co- mo minerais silicáticos, por exemplo, pó de quartzo, filossilicatos, como anti- gorita, serpentina, hornblenda, anfibólios, crisotila e talco, óxidos metálicos, tais como caulim, óxidos de alumínio, óxidos de titânio e óxidos de ferro, sais de metais como o giz, espato pesado e pigmentos inorgânicos, como sulfato de cádmio, sulfeto de zinco e também vidro e outros materiais, como descri- to a título de exemplo em Pigment + Füllstoff Tabellen [Pigment + Filler Ta- bles], Olaf Lueckert, Verlag O. Lueckert, 1994, páginas 506 a 612. Exemplos de enchimentos orgânicos, que podem ser utilizados são: carbono, melami- na, resina, resinas de ciclopentadienila e polímeros de enxerto, e também fibras de celulose, fibras de poliamida, fibras de poliacrilonitrila, fibras de po- Iiuretano e fibras de poliéster, com base nos ésteres dicarboxílicos alifáticos e/ou aromáticos, e em fibras de carbono, em particular.
Materiais adicionados utilizados na forma de retardadores de chama geralmente podem ser os retardadores de chama conhecidos da téc- nica anterior. Exemplos de retardadores de chama são éter bromado (Ixol B 251), alcoóis bromados, tais como álcool dibromoneopentila, álcool tribro- moneopntil e ΡΗΤ-4-diol, e também fosfatos clorados, por exemplo, tris(2- cloroetil)fosfato, tris(2-cloroisopropil)fosfato (TCPP), fosfato tris(1,3- dicloroisopropílico), fosfato tris (2,3-dibromopropílico) e tetraquis(2-cloroetil)- etilenodifosfatos, ou uma mistura destes.
Diferentemente dos fosfatos substituídos com halogênio acima mencionados, também é possível usar os retardadores de chama inorgâni- cos como o fósforo vermelho e preparações em que o fósforo vermelho está presente, grafita expansível, hidrato de óxido de alumínio, hidróxido de mag- nésio, trióxido de antimônio, óxido de arsênio, polifosfato de amônio e sulfato de cálcio ou derivados do ácido cianúrico, como melamina, ou uma mistura feita com pelo menos dois retardadores de chama, por exemplo, de polifos- fatos de amônio e melamina, ou então, se for apropriado, amido, a fim de proporcionar retardamento de chama à mistura termoplástica produzida de acordo com a invenção.
Outros líquidos retardantes de chama sem halogênio, que po- dem ser utilizados, são etanofosfonato dietílico (DEEP), fosfato de trietila (TEP), propilfosfonato de dimetila (DMPP), fosfato difenilcresílico (DPK) e outros.
A mistura de elastômero termoplástico de acordo com a inven- ção pode compreender de 0,5 a 40% em peso, de preferência 2 a 25%, em peso, especialmente de preferência de 4 a 15% em peso de enchimentos selecionados do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono.
A mistura de elastômero termoplástica de acordo com a inven- ção pode compreender 20 a 80%, em peso, de preferência de 30 a 70% em peso, de elastômero termoplástico. A mistura de elastômero termoplástica de acordo com a inven-
ção pode compreender de 0 a 85%, em peso, de preferência 0,5 a 70%, em peso, de aditivos. A invenção ainda fornece um processo para produzir a mistura de elastômero termoplástica de acordo com a invenção, onde o processo é caracterizado pelo fato de, numa primeira etapa, pelo menos um enchimento selecionado do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono, e pelo menos um termoplástico são misturados para fornecer um lote mestre e, em uma segunda etapa, o lote mestre é misturado com pelo menos um elastômero termoplástico, com exceção de um TPU de poliu- retano termoplástico.
O termoplástico podem ser preferencialmente de polipropileno. O elastômero termoplástico pode ser preferencialmente um TPE-
S (copolímero em bloco de estireno).
Em uma variante preferida do processo de acordo com a inven- ção, pelo menos um silicato precipitado, de preferência silicato de cálcio pre- cipitado, e pelo menos um de polipropileno podem ser misturados em uma primeira etapa para fornecer um lote mestre, e em uma segunda etapa o lote mestre pode ser misturado com pelo menos um copolímero em bloco de es- tireno.
O lote mestre pode incluir uma quantidade de 1 a 60%, em peso, de preferência de 20 a 50% em peso, particularmente de preferência de 25 a 45% em peso com base no peso total dos enchimentos selecionados do grupo de sílica precipitada, silicato precipitado ou negro de carbono.
O lote mestre pode também incluir o componente oleoso e aditi- vos.
Produção da mistura de elastômero termoplástica de acordo com a invenção, e também do lote mestre pode ocorrer em aparelhos co- nhecidos, por exemplo, em uma extrusora, por exemplo, uma extrusora de dupla hélice, uma extrusora tipo pin-barrel, extrusora multi-hélice, extrusora de engrenagem planetária, ou amassador ou amassador com hélice de des- carga. Um extrusor co-giratório de dupla hélice de intermistura compacto pode ser usados de preferência.
Para a produção do lote mestre, pelo menos um enchimento do grupo de sílica precipitada, sílica precipitada ou negro de carbono é incorpo- rado através da mistura em um termoplástico, de preferência polipropileno, em especial, de preferência um homopolímero de polipropileno. Além dos enchimentos selecionadas do grupo de sílica precipitada, silicato precipitado ou negro de carbono podem ter lugar em várias posições na extrusora. A adição dos enchimentos pode ocorrer preferencialmente após a fase de fu- são termoplásticas. A título de exemplo, o enchimento pode ser transportado para o fundido por meio de um sistema de alimentação lateral de dupla héli- ce.
O lote mestre pode ser produzido em uma ou mais etapas do processo, por exemplo, quando os processos de mistura contínua são usa- dos. No caso da produção em uma pluralidade de etapas do processo, o lote mestre pode ser produzido com a concentração de enchimento menor que a concentração final, e as etapas subseqüentes do processo podem ser usa- das para aumentar a concentração. A mistura de elastômero termoplástica pode incluir uma quanti-
dade de 0,5 a 40% em peso, de preferência 2 a 25%, em peso, especial- mente de preferência 4 a 15% em peso com base no peso total dos enchi- mentos selecionadas do grupo de sílica precipitada, silicato precipitado ou negro de carbono.
O elastômero termoplástico pode ser misturados em uma extru-
sora com o lote mestre. O elastômero termoplástico pode incluir o compo- nente oleoso, e isso significa que o elastômero termoplástico pode ter sido pré-misturado com o componente oleoso. O elastômero termoplástico, ou, respectivamente, o elastômero termoplástico pré-misturado com o compo- nente oleoso pode ser introduzido em um extrusor, por meio da alimentação principal. O lote mestre pode igualmente ser introduzido na extrusora através da alimentação principal ou, preferencialmente, por meio da alimentação lateral. Se o lote mestre for introduzido na extrusora, juntamente com o elas- tômero termoplástico ou, respectivamente, o elastômero termoplástico pré- misturado com o componente oleoso, por meio da alimentação principal, es- tes componentes podem ser pré-misturados.
O enchimento pode ser usado para melhorar a tensão elástica à ruptura, em especial no sentido longitudinal.
A invenção prevê ainda a utilização da mistura de elastômero termoplástica de acordo com a invenção em itens moldados por injeção.
A invenção ainda fornece um processo para melhorar as propri- edades isotrópicas mecânicas de artigos moldados por injeção, caracteriza- do pelo de que, numa primeira fase, pelo menos um enchimento selecionado do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono, e pelo menos um termoplástico são misturados para produzir um lote mestre e, numa segunda etapa, o lote mestre é misturado com pelo menos um elas- tômero termoplástico, com exceção de um poliuretano termoplástico TPU.
A invenção fornece ainda um artigo moldado por injeção com- preendendo a mistura de elastômero termoplástico de acordo com a inven- ção, caracterizada pelo fato de que o fator de anisotropia foi melhorado em comparação com um artigo moldado por injeção produzido por um processo idêntico e com uma constituição idêntica, onde do enchimento é uma sílica fumigada.
O fator de anisotropia é a razão da tensão elástica na ruptura ao longo da direção de fluxo durante o processo de moldagem por injeção à tensão elástica perpendicular à direção do fluxo durante o processo de mol- dagem por injeção. O fator de anisotropia é idealmente 1,0.
O fator de anisotropia do item moldado por injeção de acordo com a invenção pode ser de 0,88 a 1,12, de preferência 0,89 a 1,0.
O conjunto de compressão, medido segundo a norma DIN 53517 (70°C, 22 h, 12 mm de amostra de teste) do artigo moldado por injeção de acordo com a invenção, compreendendo a mistura de elastômero termoplás- tica da invenção, pode ser mais baixo do que aquele do item moldado por injeção produzido pelo mesmo processo e com a mesma constituição, onde o enchimento é uma sílica fumigada.
A fluidez da mistura de elastômero termoplástica de acordo com a invenção pode ser melhor do que aquela da mistura de elastômero termo- plástica produzida pelo mesmo processo e com a mesma constituição, onde o enchimento é um sílica fumigada. A fluidez é medida por moldagem por injeção de uma amostra de teste helicoidal. O comprimento da hélice molda- da é usado aqui como uma medida de escoabilidade.
As misturas de elastômero termoplásticas de acordo com a in- venção têm propriedades mecânicas e térmicas melhoradas.
Uma vantagem do item moldado por injeção de acordo com a in-
venção é que as propriedades mecânicas dos mesmos, por exemplo, a ten- são elástica na ruptura, são idênticas ou quase idênticas no sentido longitu- dinal e transversal, com melhoria resultante no fator de anisotropia.
A mistura de elastômero termoplástica de acordo com a inven- ção pode ser usada em interiores de automóveis, para aumentar a resistên- cia à luz em alta temperatura em aplicações no interior de automóvel, como perfil de vedação para aplicações de suporte de vidro em construções de automóveis, e na indústria de construção civil, e também na construção dos automóveis e engenharia elétrica para lacres na região das lâmpadas, dando preferência para aplicações que envolvem estresse dinâmico.
Exemplos
Produção dos materiais compostos
A composição ocorreu em uma extrusora co-giratória de hélice dupla de intermistura compacta ZSK 30 de Coperion (anteriormente Werner & Pfleiderer).
Misturas secas:
As misturas secas, compostas de pré-mistura e termoplásticos, são produzidas em um misturador vertical universal de MTI e introduzidas na alimentação da extrusora através de um sistema de medição gravimétrica (Gericke). É preferível que a pré-mistura e os termoplásticos sejam introdu- zidos na alimentação da extrusora através de um sistema de medição sepa- rado gravimétrico.
A pré-mistura é composta de 100 peças de SEEPS (estireno- etileno-etileno-propileno-estireno). Uma mistura composta por 100 partes de óleo branco e de 30 partes de hompolímero de polipropileno (PP-h) é adicio- nada.
Enchimentos: Os experimentos utilizaram enchimentos (FS) selecionados do grupo de sílica precipitada, silicato precipitado ou negro de carbono em comparação com sílica fumigada:
FS1: Partículas finas precipitadas de silicato de cálcio com cerca de 6% de teor de cálcio na forma de CaO (Sipernat □ 880 da Evonik Degus- sa GmbH).
FS2: Pigmento negro, produzido pelo processo de fornalha (Prin- tex □ alfa da Evonik Carbon Black GmbH).
FS3: sílica tornada hidrofóbica de diclorodimetilsilano fumigada, baseada em um material de partida hidrofílico com área superficial de 130 m2/g (Aerosil® R 972 V da Evonik Degussa GmbH).
FS4: Sílica tornada hidrofóbica de diclorometilsilano, baseada em um material hidrofílico de partida com área superficial de 200 m2/g. Após o processo de tornar hidrofóbico, a modificação estrutural é também realiza- da (Aerosil ® R 9200 da Evonik Degussa GmbH).
Tabelas 1 a 4 listam os dados físico-químicos para os enchimen- tos usados.
Tabela 1: Sipernat □ 880 (silicato de cálcio precipitado)
Propriedades Unidade Valores diretrizes Área superficial específica (BET) m2/g 35 Tamanho de partícula, d50 para ISO 13320-1 μηΐ 9 Densidade após massa sacada (valor a- proximado)* pelo método baseado em DIN EN ISO 787/11, Agosto de 1983 g/L aproximadamente 300 Perda por secagem por 2 h a 105 0C % em peso Aproximadamente 6 pH, 5% em água 10,5 Conteúdo de SiO2, com base na substân- cia após carbonização % em peso 91 Conteúdo de AI2O3 % em peso 0,2 Conteúdo de Fe203 % em peso <0,03 Adsorção de DBP g/1 OOg 185
* na origem
20 Tabela 2: Printex alfa □ (piqmento preto produzidos pelo processo fornalha)
Propriedades Unidade Valores diretrizes Tipo Forno Valor negro My 240 Força de matiz relativa IRB 3 = 100 % 100 Conteúdo volátil a 950°C % 0,5 OAN1 determinado usando DBP (ISO 4656) mL/100 g 100 pH (ISO 787-9) 8,7 Cinzas (ISO 1125) % <0,02 Área de superfície BET (ISO 4652) m2/g 105 Tamanho de partícula primária média nm 20 Tabela 3: Aerosil □ R 972 V (sílica fumiqada hidrofóbica compactada) Propriedades Unidade Valores diretrizes Área superficial específica (BET) m2/g 110 ± 20 Conteúdo de C % em peso 0,6 a 1,2 Tamanho de partícula primária médio Nm 16 Densidade após massa sacada (valor aproximado)* pelo méto- do baseado em DIN EN ISO 787/11, Agostode 1983 g/L Perda por secagem por 2 h a 105 0C % em peso Perda por carbonização, 2 h a 1000°C, com base na substân- cia seca (2 h a 105 °C) % em peso pH, dispersão de força de 4% Conteúdo de S1O2, com base na substância depois da carboni- zação % em peso
* na origem Tabela 4: Aerosil □ R 9200 (estrutura modificada, sílica fumigada hidrofóbi- ca)
Propriedades Unidade Valores diretrizes Área superficial específica (BET) m2/g 170 ±20 Conteúdo de C % em peso 0,7 a 1,3 Densidade após massa sacada (valor aproximado)* pelo méto- do baseado em DIN EN ISO 787/11, Agostode 1983 g/L aproximadamente 200 Perda por secagem por 2 h a 105 0C % em peso - 1.5 pH, 4% de dispersão de força 3,0 a 5,0 Conteúdo de SiO2, com base na substância após carbonização % em peso >99,8 Conteúdo de AI2O3 % em peso <0,10 Conteúdo de Fe2O3 % em peso <0,01 Conteúdo de TiO2 % em peso <0,03 Conteúdo de HCI % em peso < 0,025
* na origem
Adição de enchimento: Dois métodos diferentes podem ser usados para adição do en-
chimento (FS1-4):
1. Adição direta na forma de pó é possível. Para isso, todo o conteúdo de enchimento é transportado por meio de um sistema de medição separada gravimétrico no jato fundido para a extrusora através de uma ex-
trusora auxiliar. Esta variante é denominada variante do pó abaixo.
2. O enchimento é adicionado por meio de um lote mestre, onde o enchimento é selecionado do grupo de sílica precipitada, silicato precipita- do ou negro de carbono são primeiro combinados com o polipropileno de polipropileno.
A Tabela 5 mostra as configurações de parâmetro para o extru-
sor ZSK 30 para produção do lote mestre. Tabela 5:
Configurações do extrusor Taxa de rotação, rpm 250 Produção, Kg/h 5a 15 Temp. do tonei, 0C 220 a 270 Valores reais Temp. de fusão, 0C 180 a 210 Pressão d fusão, bar >20
Esta variante é denominada variante do lote mestre abaixo. Mistura de elastômero termoplástica
O lote mestre é produzido junto com a mistura seca (composta
- 5 de pré-mistura e termoplástico) em um misturador vertical universal de MTI e introduzido por meio de um sistema de medição gravimétrica (Gericke) na alimentação da extrusora. É preferível que o lote mestre é misturada com, quando apropriado, mais termoplástico e seja introduzido por meio de um sistema de medição gravimétrico separado na entrada da extrusora. O con- teúdo de termoplásticos (homopolímero de polipropileno) necessário para na formulação total deve permanecer o mesmo e é, até certo ponto, substituído pelos homopolímeros de polipropileno presentes no lote mestre.
Tabela 6 mostra as configurações dos parâmetros para a extru- sora ZSK 30 para a produção de mistura de elastômero. Tabela 6:
Configurações do extrusor Taxa de rotação, rpm 250 a 300 Produção, Kg/h 5a 15 Temp. do tonei, 0C 150 a 230 Valores reais Temp. de fusão, 0C 170 a 200 Pressão de fusão, bar >20
Moldagem por injeção:
Placas de dimensões 110 mm χ 75 mm □ 2 mm são produzidas a partir de todas as misturas de elastômero por processos de moldagem por injeção convencionais, utilizando uma passagem de filme (parâmetros da máquina na Tabela 7). Tabela 7:
Configurações, placa de 2 mm Temperatura do cilindro, 0C 180 a 220 Velocidade da hélice periférica, mm/seg 150 a 170 Pressão posterior, bar 40 a 50 Taxa de injeção, % 55 a 65 Tempo de pressão de espera, seg. 5 a 25 Pressão na espera, bar 280 a 500 Temperatura do molde, 0C 30 a 35 Tempo de esfriamento 15 a 25
Os seguintes testes foram realizados nas placas das misturas de
elastômero:
- Teste de dureza Shore A de DIN 53 505,
- Determinação da resistência elástica máxima, força elástica, tensão elástica na ruptura e os valores de estresse no teste elástico, longitu- dinal/transversal, de acordo com DIN 53 504/espécime D2,
- Conjunto de compressão (CS) de acordo com DIN 53717.
As amostras de prova são retiradas das placas moldadas por in-
jeção. A passagem do filme na borda da placa faz com que a orientação flua no material fundido. A orientação do fluxo conduz a propriedades anisotrópi- cas da placa. As amostras são, respectivamente, removidas das placas lon- gitudinalmente e transversalmente com relação à orientação do fluxo, a fim
de discernir o efeito sobre a anisotropia.
Comportamento do fluxo:
Os seguintes testes foram realizados com as misturas de elas- tômero para determinar a fluidez:
- Fluidez por um teste em espiral
Neste teste em espiral, plástico fundido é carregado em um mol-
de de injeção na forma de espiral. A forma da espiral é semicircular (altura de 5,2 mm, largura de 7,0 mm) com um comprimento de 100 cm. O compri- mento dos moldes de injeção é lido pelo equipamento de medição de com- primento associado (+/- 5 mm) e expresso em centímetros. O molde é con- 10
dicionado por meio de 10 amostras de teste e, em seguida as próximas 10 amostras de prova são medidas (valor médio). As condições de injeção são selecionadas para obter valores o mais próximo possível de 80-90 cm, quando a amostra de referência é utilizada. Essas configurações são usadas para o comportamento nas formulações com enchimento.
Exemplo 1:
Uma mistura de elastômero TPE-S é produzida conforme espe- cificado acima. O respectivo nível de enchimento FS1-4 é de 8%, em peso, com a adição por meio de um lote mestre.
A fim de avaliar a fluidez das várias misturas de elastômero TPE-S1 uma espiral de fluxo é produzida (12 determinações) sob condições definidas (Tabela 8) a partir desta mistura de elastômeros por meio de uma máquina de moldagem por injeção. Tabela 8:
Configurações da moldagem aor injeção, "espirais de fluxo" Temperatura do cilindro, 0C 180 a 200 Tempo de injeção, seg 8a 12 Pressão de injeção, % 20 a 40 Tempo de ciclo, seg 30 a 40 Temperatura do molde, 0C 30 a 35
15
20
Surpreendentemente, este estudo revela que a fluidez da mistu- ra de elastômero TPE-S não altera quando é usado FS1 e muda somente ligeiramente quando FS2 é utilizada (Tabela 9). Ao contrário, a fluidez é sig- nificativamente prejudicada pela utilização da FS3.
A constituição da mistura de referência é a mesma que a das misturas com FS1-4, mas sem enchimento.
Aditivo (8%) Medida Referência FS1 FS2 FS3 FS4 ref. inv. inv. ref. ref. Comprimen- to da espiral [cm] 1 62 62 55,5 38 58 2 62 61,5 56 38,5 57 3 62 62 56 38 57 4 62 61,5 55,5 38,5 57,5 5 62 61,5 55,5 38,5 57,5 Aditivo (8%) Medida Referência FS1 FS2 FS3 FS4 ref. inv. inv. ref. ref. 6 61,5 61 55 38 56,5 7 61,5 62 55,5 38 57,5 8 62,5 61,5 55,5 38,5 57,5 9 62 62 55,5 38,5 57 10 62 61,5 55,5 38 57 11 62 62 55,5 38 56,5 12 62 61 55,5 38 56 Média do valo do com- primento da espiral [cm] 62,0 61,6 55,5 38,2 57,1
Exemplo 2
Uma mistura de elastômero TPE-S é produzida, conforme espe- cificado acima, usando a variante do lote mestre.
O nível de preenchimento de FS1-4 é de 8%. FS1-4 é adiciona- do por meio de um lote mestre de resistência de 40%.
As propriedades mecânicas (longitudinalmente e transversal- mente) são comparadas com as da mistura elastomérica TPE-S não preen- chidas.
As amostras de teste são produzidas conforme descrito no pará- grafo relativo à moldagem por injeção.
A constituição da mistura de referência é a mesma que a das
misturas com FS1-4, mas sem enchimento. Tabela 10:
Longitudinal Dureza [Shore A] Força elás- tica longitu- dinal [MPa] Tensão elásti- ca longitudinal na quebra [%] Parâmetros de compressão (24 h, 70°C) [%] Referência 55 5,0 509 40 8% de FS1 (inv.) 56 12,1 638 44 8% de FS2 (inv.) 60 13,5 628 41 8% de FS3 (ref.) 54 7,8 434 40 Longitudinal Dureza [Shore A] Força elás- tica longitu- dinal [MPa] Tensão elásti- ca longitudinal na quebra [%] Parâmetros de compressão (24 h, 70°C) [%] 8% de FS4 (ref.) 56 10,5 668 44
Tabela 11:
Transversal Dureza (Sho- re A) Força elásti- ca transver- sal [MPa] Tensão elás- tica transver- sal na que- bra [%] Parâmetros de compres- são (24 h, 70°C) [%] Referência 55 15,4 806 40 8% de FS1 (inv.) 56 16,1 703 44 8% de FS2 (inv.) 60 19,3 700 41 8% de FS3 (ref.) 56 15,2 625 40 8% de FS4 (ref.) 56 18,6 820 44
Surpreendentemente, descobriu-se que, em comparação com a sílica fumigada FS3 e FS4, o uso de enchimentos FS1 e FS2 elevou a força elástica longitudinal, enquanto que o ajuste de compressão pode vantajosa- mente ser mantido no mesmo nível.
Tabela 12:
Tensão elástica longitudinal na quebra [%] Tensão elástica transversal na quebra [%] Fator de aniso- tropia Referência 509 806 0,63 8% de FS1 (inv.) 638 703 0,91 8% de FS2 (inv.) 628 700 0,90 8% de FS3 (ref.) 434 625 0,69 8% de FS4 (ref.) 668 820 0,81
As duas tabelas 10 e 11 que mostram a tensão elástica na ruptu- ra revelam uma vantagem nova muito importante dos elastômeros termo- plásticos da invenção com os enchimentos FS1 e FS2 usados, em compara-
ção com a sílica fumigada FS3 e FS4 em TPE S. Em virtude da mudança na tensão elástica na ruptura (longitudi- nal) para o nível de tensão elástica na ruptura (transversal), as propriedades das tensões longitudinal e transversal na quebra se tornam muito mais se- melhantes, e isso aumenta a estabilidade dimensional do componente sub- sequente. A tabela 12 usa o fator de anisotropia (fator obtido dividindo a ten- são elástica na quebra (longitudinal) pela tensão elástica na ruptura (trans- versal)) para descrever esta melhoria da propriedade. A situação ideal é um fator de anisotropia de 1.
Exemplo 3
Uma mistura de elastômero TPE-S é produzida como especifi-
cado acima usando a variante do lote mestre, e também usando a variante em pó.
As diferenças de método de adição, são demonstradas usando um nível de enchimento de 8% para o enchimento FS1. FS1 é adicionado por meio de um lote mestre de força de 40% na variante do lote mestre. Na variante de pó, todo o conteúdo do enchimento FS1 é adicionado por meio de um sistema de medição gravimétrico separado no jato de material fundido na extrusora através de uma extrusora auxiliar.
As propriedades mecânicas (longitudinal e transversal) são comparadas com o a mistura elastomérica TPE-S não-preenchida (Tabelas 13 e 14).
A constituição da mistura de referência é a mesma que a da mis- tura com FS1, mas sem enchimento. Tabela 13:
Dureza [Sho- Força elásti- Tensão elás- Parâmetros reA] ca longitudi- tica longitu- de compres- nal [MPa] dinal na quebra [%] são (24 h, 70°C) [%] Referência 55 5,0 509 40 Variante de 61 5,9 512 43 pó Variante de 56 12,1 638 44 lote mestre Tabela 14:
Dureza [Sho- Força elásti- Tensão elás- Parâmetros reA] ca transver- tica transver- de compres- sal [MPa] sal na que- bra [%] são (24 h, 70°C) [%] Referência 55 15,4 806 40 Variante de 61 11,5 726 43 pó Variante de 56 16,1 703 44 lote mestre
Surpreendentemente, foi considerado que o uso do enchimento
FS1 alcança uma melhoria significativa na mistura de elastômero TPE-S em relação à tensão elástica longitudinal na ruptura e a força elástica, quando o enchimento é adicionado por meio da variante de lote mestre da invenção.
Claims (12)
1. Mistura de elastômero termoplástico, caracterizada pelo fato de que este compreende pelo menos um elastômero termoplástico TPE1 com exceção de um poliuretano termoplástico TPU1 e pelo menos um en- chimento do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono.
2. Mistura de elastômero termoplástico, de acordo com a reivin- dicação 1, caracterizada pelo fato de que esta compreende um termoplásti- co.
3. Mistura de elastômero termoplástico, de acordo com a reivin- dicação 2, caracterizada pelo fato de que o termoplástico é polipropileno.
4. Mistura de elastômero termoplástico, de acordo com a reivin- - dicação 1, caracterizada pelo fato de que esta compreende um componente oleoso.
5. Mistura de elastômero termoplástico, de acordo com as rei- vindicações 3 e 4, caracterizada pelo fato de que o enchimento é um silicato precipitado, o termoplástico é um polipropileno e o elastômero termoplástico é um copolímero em bloco de estireno.
6. Processo para produzir a mistura de elastômero termoplásti- co, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, numa primeira etapa, pelo menos um enchimento selecionado do grupo de sílica precipitada, ou silicato precipitado ou negro de carbono, e pelo menos um termoplástico são misturados para fornecer um lote mestre e, numa segunda etapa, o lote mestre é misturado com pelo menos um elastômero termoplás- tico, com exceção de um poliuretano termoplástico TPU.
7. Processo para produzir a mistura de elastômero termoplásti- co, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o termo- plástico é um polipropileno.
8. Uso da mistura de elastômero termoplástico, de acordo com a reivindicação 1, para produzir itens moldados por injeção.
9. Processo para melhorar as propriedades mecânicas isotrópi- cas dos itens moldados por injeção, caracterizado pelo fato de, numa primei- ra etapa, pelo menos um enchimento selecionado do grupo de sílicas preci- pitadas, ou silicatos precipitados ou negro de carbono, e pelo menos um termoplástico são misturados para fornecer um lote padrão e, em uma se- gunda etapa, o lote padrão é misturado com pelo menos um elastômero ter- moplástico, com a exceção de um poliuretano termoplástico TPU.
10. Item moldado por injeção, compreendendo a mistura de elas- tômero termoplástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fator de anisotropia foi melhorado em comparação com um item moldado por injeção produzido por um processo idêntico e com uma constituição idêntica, onde o enchimento é uma sílica fundida.
11.
Item moldado por injeção, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo ato de que o fator de anisotropia é de 0,88 a 1,12.
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