WO2014100862A1

WO2014100862A1 - Composição de prolipropileno e seu uso, peça de polipropileno, combinação de aditivos e resina de polipropileno.

Info

Publication number: WO2014100862A1
Application number: PCT/BR2012/000529
Authority: WO
Inventors: Alexandre Di Pintor DA LUZ; Marcelo FARAH; Alessandro Cauduro LIMA
Original assignee: Braskem SA
Current assignee: Braskem SA
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: AR094226A1

Abstract

A presente invenção refere-se a uma composição de polipropileno e seu uso para aplicação em termoformagem, compreendendo pelo menos um agente de absorção de infravermelho; pelo menos um agente de nucleação; e pelo menos um agente antibloqueio a fim de otimizar e aumentar a eficiência energética do processo de termoformagem, aumentando a ciclagem de produção e reduzindo o desperdício das peças geradas com defeitos. A presente invenção refere-se também a uma peça e resina de polipropileno, bem como a uma combinação de aditivos que evita a adesão intensa entre a parede da resina e a parede do molde com vácuo, facilitando desta forma o desmolde da peça.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO DE PROLIPROPILENO E SEU USO, PEÇA DE POLIPROPILENO, COMBINAÇÃO DE ADITIVOS E RESINA DE POLIPROPILENO". CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a uma composição de polipropileno compreendendo uma combinação de aditivos que atuam como agentes de absorção de infravermelho, nucleação e antibloqueio, a fim de otimizar e aumentar a eficiência energética do processo de termoformagem, aumentando a ciclagem de produção e reduzindo o desperdício das peças geradas com defeitos.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

O processo de termoformagem é amplamente utilizado na fabricação de embalagens rígidas e itens descartáveis por ser um processo economicamente viável à produção de peças de baixa complexidade e alto volume, visto que ditas peças demandam baixas pressões de formação e moldes de baixo custo de fabricação. A precisão e qualidade no acabamento das peças estão diretamente relacionadas ao balanceamento entre calor e pressão durante o processo de moldagem.

Dadas as etapas do processo, a termoformagem pode ser compreendida como uma técnica de converter chapas termoplásticas em artigos moldados através de absorção de energia que, por sua vez, se transforma em aumento de temperatura e pode ser assistida de plug e/ou vácuo. Geralmente, tais chapas termoplásticas são aquecidas até a temperatura de amolecimento e/ou fusão cristalina mais apropriada e, na sequência, são moldadas sobre ou sob um molde. As peças termoformadas podem ser cortadas para eliminar bordas desnecessárias, podem também ser decoradas e/ou convertidas em produtos com formatos distintos para diferentes aplicações.

O processo de termoformagem pode ser subdividido em cinco estágios principais, quais sejam: pré-aquecimento, zonas de aquecimento, estágio de formação, resfriamento e corte, sendo passível de ser aplicado a diferentes tipos de resinas termoplásticas, tais como: polipropileno (PP), poliestireno de alto impacto (HIPS), poliestireno (PS), polímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), policloreto de vinila (PVC) e politereftalato de etileno (PET), sendo que cada tipo de material requer ajustes de parâmetros para que seja atingido o melhor desempenho de produto e de processo, tendo correlação direta com a estrutura molecular do polímero.

O estágio de pré-aquecimento é necessário apenas para resinas que apresentam baixa absorção de energia no estágio seguinte (aquecimento), como é o caso do PP que, por sua vez, apresenta a necessidade de maiores zonas de aquecimento para atingir a temperatura de moldagem, devido a sua menor absorção de energia. Por esta razão, o estágio de pré-aquecimento, especialmente quando da utilização de resinas com PP, é tratado como um ponto crítico para a produtividade no processo de termoformagem.

As resinas termoplásticas apresentam diferentes comportamentos durante o estágio de pré-aquecimento, sendo que, para resinas com maior absorção de energia, o número de zonas de aquecimento no processo de termoformagem pode ser reduzido e/ou otimizado quando comparado com resinas que apresentam menor absorção de energia.

Novas gerações de máquinas termoformadoras apresentam acurado controle de temperatura da chapa nas zonas de aquecimento e, através do uso de servo motores, propiciam aumento de produtividade com redução de consumo de energia. É comum as termoformadoras utilizarem lâmpadas cerâmicas ou de quartzo em seus fornos como corpos emissores de radiação infravermelha (IR), com maior intensidade na região do infravermelho próximo, para realizar o aquecimento das chapas termoplásticas. Lâmpadas de quartzo são bastante eficientes e recomendadas para altas temperaturas pelo fato de não deteriorarem rapidamente; contudo, tais lâmpadas apresentam preço mais elevado no mercado.

As resinas mais comuns utilizadas em termoformadoras são geralmente transparentes à irradiação infravermelha e, assim sendo, podem ser dopadas com absorvedores IR para aumentar a eficiência de absorção. Absorvedores, por sua vez, são tipicamente polares, com grupos -OH, -COOH ou -NH2. Inorgânicos hidratados como hidróxido de magnésio hidratado podem ser usados até 20% em peso para prover às poliolefinas alguma absorbância adicional. Negro de fumo também pode ser utilizado como absorvedor IR, porém, apresenta efeito indesejado na coloração da resina, mesmo em quantidades reduzidas como 1 a 10 ppm.

Com relação ao estágio de formação, nesta etapa o polímero amolecido ou fundido é moldado na cavidade do molde, com ou sem a assistência de plugs e/ou vácuo, sendo posteriormente resfriado e retirado do molde geralmente com o auxílio de pinos extratores e/ou ar pressurizado. Neste momento ocorre a deformação da chapa original para copiar os detalhes do molde.

O estágio de resfriamento da resina até a temperatura de não-fluxo, na qual a resina copia o molde e mantém a sua geometria, é considerado outro ponto crítico para a produtividade no processo de termoformagem, visto que a defasada cristalização da resina pode dificultar o desmolde e manter a peça presa ao molde.

Neste estágio, é comum o uso de nucleantes e clarificantes para aumentar a produtividade, pois estes aumentam tanto a temperatura como a cinética de cristalização dos polímeros, fazendo com que as resinas atinjam mais rapidamente a temperatura de não-fluxo e, consequentemente, uma maior produtividade do sistema. Além disso, também são usados acessórios como sopradores de ar, névoa e resfriamento do molde para a aceleração e homogeneização da temperatura das peças de ambos os lados. O desmolde ocorre pela cristalização da resina e consequente contração. Assim, as peças podem se soltar da cavidade do molde e ser expelidas naturalmente ou por sopro de ar, por exemplo.

A utilização de desmoldantes e anti-deslizantes, no estágio de corte, é comum em filmes poliméricos e peças de PP para ganho de ciclo de injeção, e mesmo para garantir tanto o desbobinamento adequado como a manutenção de uma força de escorregamento estável em filmes.

O documento de patente US 4869938 descreve o uso de resinas hidrogenadas de petróleo para embalagens tipo Blister (podendo conter eteno e buteno no PP) aditivadas com sílica com tamanho de partículas menores que 5 μηη, com o propósito de melhorar o desempenho do PP em extrusão e as propriedades mecânicas. Contudo, a utilização de resinas hidrogenadas para o aumento da processabilidade em extrusão é um complicador do sistema, pois necessita de valores acima de 5% para apresentar significativa melhoria.

O documento de patente US 5961914 trata da adição de sorbitois para melhoria de processabilidade, principalmente a contração mais homogénea das peças termoformadas. A invenção demonstra ganhos consideráveis na temperatura de cristalização com a possibilidade de acelerar o processo, visto que permite o desmolde à temperaturas mais altas. Apesar da melhoria nas etapas de resfriamento, a técnica descrita no referido documento não apresenta ganhos de processo quanto à dificuldade de aquecimento das chapas, nem a possibilidade de menor índice de amassamento ou problemas gerados quando do desmolde.

Os documentos de patente US 6534574 e US 6599968 descrevem o uso de nucleantes tipo sais de dicarboxilato de biciclo(2,2,1 ) heptane para nucleação de termoplásticos, visando melhorar as propriedades mecânicas do produto final. É também descrito um aumento da temperatura de cristalização das resinas, possível caminho para acelerar a etapa de resfriamento. Entretanto, nenhuma melhoria ou otimização nas etapas do processo de termoformagem é revelada.

O documento de patente US 7470727 trata da utilização de sílica gel e agentes de nucleação de cristalização de polímeros como meio de evitar a formação de aglomeração dentro dos sistemas de dosagem. Esta solução engloba uma mistura de 10 a 30% de sílica aos agentes de nucleação para melhorar a fluidabilidade do sistema. No entanto, como a concentração usual dos agentes de nucleação citados é de, no máximo, 500 ppm, a faixa de sílica adicionada neste sistema é de 50 a 150 ppm, valor muito baixo para interferir de maneira adequada no processo de absorção da radiação. Do mesmo modo, essa concentração de sílica é muito baixa para atuar na etapa de desmolde da peça.

O documento de patente US 7303795 descreve a utilização de sais metálicos para melhorar a caraterística de absorção de infravermelho de resinas de PP. A presença de sais geram pontos de absorção de radiação que podem aumentar ao nível de absorção das resinas, acelerando o processo de aquecimento como um todo. Contudo, estes sais, além de não usuais às aplicações de PP (sais metálicos podem gerar cor), podem acelerar a degradação da resina. O documento de patente WO2006/001024 descreve o uso de argilas e minerais desidratados em resinas com PP para melhor absorção de infravermelho e utilização em filmes para estufas agrícolas. O referido documento relaciona o tamanho de partícula ao aumento da absorção de infravermelho a fim de reter mais calor dentro dos sistemas de plantio sem perder a transparência dos filmes de polietileno e/ou polímero de etileno-vinil acetato (EVA), aumentando assim a produtividade agrícola. Neste caso, portanto, a tecnologia envolve a aplicação final e não o aprimoramento das etapas do processo de termoformagem com PP.

Não existe, no entanto, publicação no estado da técnica que mostre o uso de aditivos nos estágios do processo de termoformagem, e, portanto, não se tem histórico de sua eficiência.

Frente ao exposto, a presente invenção apresenta uma combinação de agentes que otimiza e aumenta a eficiência energética do processo de termoformagem, não apenas melhorando a cinética de cristalização, a absorção de radiação e a facilidade do desmolde da peça, como também aumentando a ciclagem de produção e reduzindo o desperdício das peças geradas com defeitos

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

A presente invenção tem por objetivo uma composição de polipropileno compreendendo pelo menos um agente de absorção de infravermelho, pelo menos um agente de nucleação e pelo menos um agente antibloqueio.

A presente invenção tem também por objetivo o uso da composição de polipropileno para aplicação em processos de termoformagem, Injection Strecht Blow Molding ou qualquer processo em que esteja prevista pelo menos uma etapa de reaquecimento para moldagem.

É também um objetivo da presente invenção obter uma combinação de aditivos para a preparação da composição de polipropileno. Outro objetivo da presente invenção é obter uma resina de polipropileno em que o polipropileno é selecionado de homopolímeros, copolímeros randomicos e copolímeros eterofásicos, e apresenta índice de fluidez entre 0,1 e 20 g/10min

Por fim, é um objetivo da presente invenção obter peças de polipropileno compreendendo a composição de polipropileno revelada na presente invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DAS FIGURAS

Figura 1 - Representação de agentes antibloqueio em filmes plásticos.

Figura 2 - Representação esquemática do equipamento de medição de eficiência à absorção de infravermelho.

Figuras 3.1 e 3.2 - Gráficos de aquecimento e derivadas calculadas para diferentes cargas minerais para polipropileno de índice de fluidez 3 g/10min.

Figura 4 - Variação de opacidade e derivada calculada de amostras com sílica de diferentes naturezas à 120°C.

Figura 5 - Derivadas calculadas para diferentes agentes de nucleação e agente de absorção de infravermelho para um polipropileno de índice de fluidez 2 g/10min.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção demonstra a capacidade de aditivação do PP para processos de termoformagem por meio da sinergia de pelo menos um agente de absorção de IR, um agente de nucleação e um auxiliar de desmolde. O objetivo do agente de absorção de IR é permitir a redução da temperatura dos fornos de aquecimento das chapas na termoformagem, reduzindo o consumo energético para esta etapa. Já o agente de nucleação tem a função de reduzir o tempo para formação e melhorar o corte das peças. Por fim, o agente de desmolde auxilia as peças a serem extraídas com maior facilidade, sem amassamento ou retenção na cavidade do molde.

É sabido que os aditivos conferem propriedades específicas aos plásticos, melhorando seu desempenho. Assim, na busca pelo aperfeiçoamento do processo de termoformagem, os inventores do presente pedido de patente estudaram e testaram os estágios da termoformagem na presença de uma combinação de aditivos específicos e concluíram que a distribuição de tais aditivos na superfície de uma resina de PP evita a adesão intensa entre a parede da mesma e a parede do molde com vácuo, facilitando desta forma o desmolde da peça. Como o assunto é abordado em ciclos muito rápidos, da ordem de segundos apenas, a não-adesão permite a entrada de ar mais rapidamente entre a cavidade e a peça moldada, auxiliando na sua extração. No produto final, isso pode resultar em uma maior facilidade de separação entre duas peças (tal como em casos de copos descartáveis, por exemplo), tornando- se um processo economicamente atrativo para o consumidor.

Vale lembrar que o conceito de agente 'antibloqueio' é mais adequado do que o termo agente de 'desmolde', pois o desmoldante é comumente atribuído a uma película superficial gerada pela migração de moléculas de baixo peso para a superfície. Assim, tanto o efeito de migração (por causar variações organolépticas) como a possibilidade de deixar resíduos com o tempo de operação na superfície do molde de termoformagem, não são adequados ao processo de termoformagem. Já os agentes de antibloqueio, que geralmente são partículas localizadas superficialmente, podem resultar em uma facilidade de entrada de ar ao cessar o vácuo, bem como uma menor área de contato (menor atrito) entre a cavidade e a peça formada. Agentes de antibloqueio normalmente atuam evitando o contato intenso entre filmes e reduzindo a força necessária para a separação (Figura 1).

Assim, a combinação de agentes para termoformagem de resina de PP da presente invenção compreende a seguinte composição de aditivos:

i. pelo menos um agente de absorção de infravermelho;

ii. pelo menos um agente de nucleação;

iii. pelo menos um agente antibloqueio (ou agente de desmolde).

A composição de aditivos revelada na presente invenção está presente em uma resina de PP em quantidade que pode variar de 300 a 2500 ppm em massa, com base na massa da composição final da resina.

O PP utilizado na presente invenção é preferencialmente selecionado do grupo que compreende homopolímeros com IF (índice de fluidez) entre 0,1 a 20 g/10min, copolímeros randômicos (selecionado do grupo que compreende comonômeros de eteno e/ou de uma ou mais alfa-olefinas de 4 a 12 átomos de carbono, adicionados em teores de 0,1 a 6% e IF entre 0,1 a 20 g/10min), ou copolímeros heterofásicos (selecionado do grupo que compreende comonômeros de eteno e/ou de uma ou mais alfa-olefinas de 4 a 12 átomos de carbono na fase matriz com teores de 0,1 a 6%, e fase borracha com eteno e/ou de uma ou mais alfa-olefina em fração de 1 a 40% em peso e IF final entre 0,1 a 20 g/10min), e/ou mistura dos mesmos.

O agente de absorção de IR utilizado na presente invenção é preferencialmente selecionado do grupo que compreende cargas minerais e compostos orgânicos. As cargas minerais são selecionadas, preferencialmente, de sílicas, hidrotalcitas, carbonatos de cálcio, micas, caulins, argilas, negro de fumo, talco, zeolitas, terras diatomáceas, dentre outras cargas minerais, sais metálicos e suas misturas, sendo que as cargas podem ter diferentes tamanhos e distribuições de partículas. Os compostos orgânicos são selecionados, preferencialmente, do grupo que compreende compostos orgânicos ricos em anéis aromáticos e outros grupos funcionais capazes de melhorar a absorção de infravermelho na resina de PP. A escolha da carga deve ser realizada de modo que a transparência da resina de PP seja mantida em pelo menos 65% em placas de 1 mm. Os teores podem variar de 250 a 5000 ppm para os absorvedores, mais especificamente entre 400 a 2500 ppm, com exceção do negro de fumo que pode ser na faixa de 1 a 15 ppm, mais especificamente entre 3 e 10 ppm. O tamanho desejado de agente de absorção é de 100 a 5000 nm de tamanho médio de partículas, com exceção do negro de fumo em que a ordem deve ser de 20 a 100 nm.

O agente de nucleação de cristalização utilizado na presente invenção é preferencialmente selecionado do grupo que compreende compostos orgânicos e inorgânicos, tal como talco, benzoato de sódio, sorbitois seus sais, sais de dicarboxilato de biciclo(2,2,1)heptano, sais de fosfatos, trifenoditiazina, gama- quinacridona, N N'-diciclohexiltereftalamida, e mistura de estearato de cálcio com acido pimélico ou acido subérico ou mistura entre dois ou mais destes. Estes agentes e suas misturas podem estar presentes na faixa de 200 a 2000 ppm, mais especificamente entre 250 e 000 ppm.

O agente antibloqueio utilizado na presente invenção é selecionado do grupo que compreende compostos inorgânicos, tais como sílicas (natural e sintética), talcos, carbonato de cálcio, terras diatomáceas, caolins, esferas de vidro, micas ou mistura entre dois ou mais destes, e compostos orgânicos, tais como bis-amidas, amidas primarias e secundárias, estearatos orgânicos e metálicos, poli-tetra-flúor etileno (PTFE), silicones, entre outros, ou mistura entre dois ou mais destes. Estes agentes podem estar presentes na fração de 100 a 2000 ppm, mais especificamente entre 300 e 1000 ppm. O tamanho desejado de partícula dos agentes de desmolde é de 3 a 10 micra de tamanho de partícula médio.

Opcionalmente, pelo menos dois aditivos presentes na composição consistem da mesma substância. Em outras palavras, os agentes da composição são escolhidos de modo que haja pelo menos uma substância exercendo a função de pelo menos dois agentes. Os estudos realizados na presente invenção constataram que pode haver ganho significativo no processo por meio da sinergia de apenas dois agentes. Por exemplo, um agente de absorção e um agente antibloqueio podem atuar não só na absorção de infravermelho e/ou desmolde, mas também na nucleação do produto. Além disso, a somatória de efeitos e suas sinergias podem proporcionar à resina de PP um perfil de termoformagem superior aos produtos puros, mantendo o mesmo nível de transparência e apresentando significativo avanço económico e competitivo. Em uma concretização preferencial, a combinação de pelo menos dois agentes de absorção de IR é utilizada na composição revelada na presente invenção. Entretanto, é também possível que pelo menos um agente de absorção de infravermelho exerça a função de agente antibloqueio; ou pelo menos um agente de absorção de infravermelho exerça a função de agente de nucleação; ou pelo menos um agente de nucleação exerça a função de agente antibloqueio; ou pelo menos um agente de nucleação exerça a função de agente de absorção de infravermelho; ou pelo menos um agente antibloqueio exerça a função de agente de absorção de infravermelho; ou pelo menos um agente antibloqueio exerça a função de agente de nucleação.

A resina de PP compreendendo a composição de aditivos revelada na presente invenção poderá ser aplicada em processos de termoformagem, ISBM (Injection Strecht Blow Molding), ou qualquer processo em que esteja prevista pelo menos uma etapa de reaquecimento para moldagem. Preferencialmente, a resina de PP é aplicada em processos de termoformagem.

Ainda, a resina de PP compreendendo a composição de aditivos revelada na presente invenção apresenta propriedades de absorção de infravermelho de pelo menos 1 no valor da derivada à temperatura de 120°C (e pelo menos 10% maiores que o polímero puro), com opacidade inferior a 65% em corpos de prova de 1 mm, com produtividade pelo menos 5% superior à referência (polímero puro) e/ou índices de perdas menores que 30% da referência e/ou redução no consumo de energia total de pelo menos 3% por peso de resina processada.

Para melhor entendimento da invenção e dos aperfeiçoamentos obtidos, são apresentados a seguir alguns exemplos comparativos e de realização, os quais não devem ser considerados como limitativos do âmbito e do alcance da invenção.

Para medir a absorção de calor, foi utilizado um equipamento desenvolvido em laboratório conforme esquematizado na Figura 2. De acordo com o equipamento, a lâmpada de IR (1) gera uma radiação que se choca com a placa de isolamento térmico (3). Nesta placa, há uma abertura (4) por onde parte da radiação incide sobre uma amostra (5) injetada de polímero e provoca o aquecimento. Um sensor de IR (6) posicionado à sombra da lâmpada (1), focado na face da amostra (5) de polímero, captura os valores de temperatura da face oposta da amostra (5), a uma distância determinada por uma régua (2) de controle, gerando um perfil de aquecimento. Os valores de temperaturas entre 100 e 140°C foram analisados e a derivada da curva resultante a 120°C foi usada como critério de eficiência de absorção de calor. Dois fatos são assumidos como verdadeiros para a análise: as amostras têm a mesma opacidade ao IR e não há diferença significativa na condutividade térmica. Segundo esse critério, quanto maior a derivada calculada, melhor é a absorção de IR pela amostra. A curva de temperatura x tempo foi ajustada por um polinómio de segunda ordem e a derivada em diferentes temperaturas foi piotada como análise do comportamento do material composto com absorvedores de IR.

A lâmpada foi ajustada na temperatura de 500°C e a distância para o suporte isolante foi de 145 mm. Para as análises de opacidade, foram injetados corpos de prova de 1 ,27mm e medidos segundo a norma ASTM D-1003.

A avaliação da etapa de desmolde foi feita utilizando curvas de DSC (Diferential Scaning Calorimetry), onde as amostras são aquecidas até a temperatura de 200°C e resfriadas a 10°C/min e determinada a temperatura de cristalização (Tc). Quanto maior a Tc, maior a temperatura possível para desmolde. A análise de resistência ao desmolde foi feita através da medida de deslizamento entre placas COF (coeficiente de fricção), considerando que a amostra com menores coeficientes apresentará maior facilidade de desmolde e, consequentemente, menor tendência a amassamento e retenção nas cavidades.

As resinas utilizadas na presente invenção foram resinas de PP comerciais de IF 2 e 3 g/10min, usuais para os segmentos de termoformagem de copos e potes. A seguinte nomenclatura ajuda a entender a codificação das amostras:

• Agente de Nucleação - ANu

· Agente de Desmolde - ADe

• Agente de Absorção IR - AAIR

Exemplo 01 - Agentes de absorção de IR

Neste exemplo foram avaliadas diferentes cargas minerais usualmente encontradas comercialmente, conforme resultados ilustrados nas Figuras 3.1 e 3.2.

O valor da derivada indica a velocidade de aquecimento local da amostra e é interpretado como a eficiência à absorção. Cargas minerais de pequena dimensão (finos) tendem a apresentar maior o valor da derivada em temperaturas menores e o desempenho cai com o aumento da temperatura. O aumento dos teores de carga também leva a um aumento da derivada, porém dois fatos levam à limitação do teor: o aumento da opacidade, como no caso de excesso de sílica, e o amarelecimento excessivo de sílica e carbonato de cálcio.

Há a possibilidade de uso da combinação de dois AAIR para se obter um perfil ainda mais adequado de absorção em diferentes temperaturas, podendo ser a sílica, com a função AAIR e ADe, e um carbonato fino ou sílica coloidal.

Assim, o melhor teor será determinado pela obtenção de valores maiores da derivada em toda a faixa de análise, segundo a metodologia. É relevante salientar que algumas propriedades são afetadas pelos absorvedores, e, no caso de aplicações de PP, o apelo de transparência é relevante, devendo ser ponderado na escolha do teor/composição adequada para a aplicação. Para a sílica tem-se o comportamento de eficiência e opacidade apresentados na Figura 4.

Assim, pode-se observar que, para a manutenção da propriedade de opacidade, o uso de partículas finas é mais eficiente que partículas maiores, devido à área de absorvedores de IR exposta à radiação. Porém, para efeito da solução, a partícula pode ter efeito de ADe e AAIR, como no caso da sílica comum, mas pode-se fazer a solução com mais de um AAIR ou ADe, para se obter o valor mais adequado de ganho no processamento. Como exemplo, a mistura de sílica comum, sílica coloidal e carbonato fino para o máximo desempenho em todas as faixas de temperatura e desempenho.

Exemplo 02 - Efeito composto de absorvedores de IR e nucleantes.

Neste exemplo, composições com apenas ANu e AAIR são mostrados, sendo que os resultados obtidos são ilustrados na Figura 5.

Fica nítido que o efeito de nucleação não tem uma relação com a velocidade de aquecimento das amostras e que o proposto nesta figura é a sinergia entre diversos aditivos a fim de otimizar todo o processo de termoformagem.

Observa-se que as amostras com nucleantes de alto desempenho (HPN68L produzido por Milliken^®), apesar de apresentarem melhores propriedades mecânicas, tendem a piorar a absorção de IR da amostra em relação à referência. Este efeito pode estar ligado à forma cristalina gerada no processo de nucleação. Tanto a sílica coloidal com a sílica comum apresentaram valores de absorção melhores que o PP puro e com características interessantes: cada uma apresentou maior ganho em diferentes faixas da análise. É possível inferir que, além do efeito de desmoldante, a sílica comum possa atuar em parte da absorção de IR, podendo ser utilizada duas diferentes sílicas para potencializar o fenómeno. Os valores de benzoato de sódio e HPN 20E (produzido por Milliken^®) apresentam alguma melhora na absorção de IR, porém em nível muito inferior aos valores obtidos no Exemplo 01.

Exemplo 03 - Efeito sinérgico de ANu, AAIR e ADe em resultados práticos de termoformação.

Os dados foram gerados em termoformadora NTS geração 3, com temperatura de formação medida via pirómetro ótico. A amostra aqui testada foi aditivada com ANu, HP68L (produzido por Milliken^®) e ADe, Sílica comum, Syloblock (fabricado por Grace). Com a utilização de aditivação de três conceitos: desmolde, absorção de IR e nucleação de cristalização, observa-se ganho significativo no processamento como um todo, como é mostrado na Tabela 1 a seguir. Cumpre ressaltar a economia de energia e mais rápida pela absorção de IR, facilidade de desmolde e ganho por diminuição de perdas, além da aceleração da velocidade de cristalização através do ganho de ciclo.

Tabela 1 - Propriedades e Características de processamento das formulações do Exemplo 01.

Neste exemplo a sílica exerceu dois papeis: o de ADe e o de AAIR, mas a utilização de componente especifico é interessante e desejável já que no Exemplo 1 a sílica comum não foi o melhor absorvedor.

Além dos ganhos energéticos pela redução da temperatura das lâmpadas, ganho de ciclo pela possibilidade de desmolde em menos tempo e menor perda de peças por ciclo pela facilidade desmolde, o produto otimizado também apresentará ganhos na fácil remoção de um copo do outro, pela atuação do ADe.

Outra vantagem é que existe interação entre os ANu e o ADe, conforme visualizado na Tabela 2 abaixo:

Tabela 2 - Rigidez e fricção das formulações do exemplo 03

Observa-se que a composição, na presença de ADe e ANu, gerou uma placa com menor coeficiente de fricção, facilitando dois importantes efeitos:

1) Facilidade de desmolde das peças na etapa de termoformagem - ganhos de processo por menor índice de amassamento e possível ganho marginal de ciclo. 2) Facilidade de desacoplagem do produto final empilhado - aplicação final mais bem adequada ao uso final de copos descartáveis, por exemplo.

Exemplo 04 - Efeito da nucleação dos agentes de absorção IR

Tabela 3 - Efeito de AAIR sobre a opacidade e cristalização das formulações

Observa-se que apenas os AAIR não são responsáveis pela nucleação eficiente do PP e não apresentam a sinergia desejada para o ganho de processo.

Assim, a otimização da formulação demonstra que há a necessidade de pelo menos um AAIR, pelo menos um ANu e pelo menos um ADe. O uso de carga mais fina também é desejável, pois permite a possibilidade de melhor característica ótica agregado a um produto de maior apelo final.

A combinação de mais de um AAIR também é desejável, pois pode aprimorar absorção em diferentes temperaturas, segundo as análises baseadas na derivada da curva entre 100 e 140°C, especificamente a 120°C.

Tendo sido descritos exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição de polipropileno, caracterizada pelo fato de compreender:

i. pelo menos um agente de absorção de infravermelho;

ii. pelo menos um agente de nucleação; e

iii. pelo menos um agente antibloqueio.

2. Composição de acordo com a reinvindicação 1 , caracterizada pelo fato de o agente de absorção de infravermelho ser constituído de cargas minerais ou compostos orgânicos, e suas misturas.

3. Composição de acordo com a reinvindicação 2, caracterizada pelo fato de as cargas minerais serem selecionadas do grupo que compreende sílicas, hidrotalcitas, carbonatos de cálcio, micas, caulins, argilas, negro de fumo, talco, zeolitas, terras diatomáceas, sais metálicos e suas misturas.

4. Composição de acordo com a reinvindicação 2, caracterizada pelo fato de os compostos orgânicos serem selecionados do grupo que compreende compostos orgânicos ricos em anéis aromáticos.

5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o teor do agente de absorção de infravermelho ser de 250 a 5000 ppm.

6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o agente de absorção de infravermelho apresentar tamanho de partículas de 100 a 5000 nm.

7. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de o de negro de fumo apresentar teor de 1 a 15 ppm e tamanho de partículas de 20 a 00 nm.

8. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de a transparência da resina ser de pelo menos 65% em placas de 1 mm.

9. Composição de acordo com a reinvindicação 1 , caracterizada pelo fato de o agente de nucleação ser selecionado do grupo que compreende compostos orgânicos e inorgânicos.

10. Composição de acordo com a reinvindicação 9, caracterizada pelo fato de os compostos orgânicos e inorgânicos serem selecionados do grupo que compreende talco, benzoato de sódio, sorbitois seus sais, sais de dicarboxilato de biciclo(2,2,1)heptano, sais de fosfatos, trifenoditiazina, gama-quinacridona, N Ν'-diciclohexiltereftalamida, e mistura de estearato de cálcio com acido pimélico ou acido subérico ou mistura entre dois ou mais destes.

11. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de o teor do agente de nucleação ser de 200 a 2000 ppm.

12. Composição de acordo com a reinvindicação 1 , caracterizada pelo fato de o agente antibloqueio ser selecionado do grupo que compreende compostos inorgânicos e orgânicos.

13. Composição de acordo com a reinvindicação 12, caracterizada pelo fato os compostos inorgânicos serem selecionados do grupo que compreende sílicas, taicos, carbonato de cálcio, terras diatomáceas, caolins, esferas de vidro, micas ou mistura entre dois ou mais destes.

14. Composição de acordo com a reinvindicação 12, caracterizada pelo fato os compostos orgânicos serem selecionados do grupo que compreende bis-amidas, amidas primarias e secundarias, estearatos orgânicos e metálicos, poli-tetra-flúor etileno (PTFE), silicones ou mistura entre dois ou mais destes.

15. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de o teor do agente antibloqueio ser de 100 a 2000 ppm.

16. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de o agente antibloqueio apresentar tamanho de partículas de 3 a 10 nm.

17. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de que pelo menos dois agentes consistem da mesma substância.

18. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de os dois agentes serem absorvedores de infravermelho.

19. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente de absorção de infravermelho exerce a função de agente antibloqueio.

20. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente de absorção de infravermelho exerce a função de agente de nucleação.

21. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente de nucleação exerce a função de agente antibloqueio.

22. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente de nucleação exerce a função de agente de absorção de infravermelho.

23. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente antibloqueio exerce a função de agente de absorção de infravermelho.

24. Composição de acordo com a reinvindicação 17, caracterizada pelo fato de que pelo menos um agente antibloqueio exerce a função de agente de nucleação.

25. Composição de acordo com a reinvindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o polipropileno ser selecionado do grupo que compreende homopolímeros, copolímeros randômicos e copolímeros heterofásicos, e apresentar índice de fluidez entre 0,1 e 20 g/10min.

26. Composição de acordo com a reinvindicação 1 , caracterizada pelo fato de apresentar absorção de infravermelho de pelo menos 1 no valor da derivada a 120°C, com opacidade inferior a 65% em corpos de prova de 1 mm.

27. Composição de acordo com a reinvindicação 1 , caracterizada pelo fato de apresentar produtividade pelo menos 5% superior à referência e/ou índice de perdas menor que 30% da referência e/ou redução no consumo de energia total de pelo menos 3% por peso de resina processada.

28. Uso da composição como definida nas reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo fato de ser para aplicação em processos de termoformagem, Injection Strecht BIow Molding ou qualquer processo em que esteja prevista pelo menos uma etapa de reaquecimento para moldagem.

29. Peça de polipropileno caracterizada pelo fato de compreender a composição como definida nas reivindicações 1 a 27.

30. Combinação de aditivos, caracterizada pelo fato de ser para a preparação da composição como definida nas reivindicações 1 a 27.

31. Resina de polipropileno para a preparação da composição como definida nas reivindicações 1 a 27, caracterizada pelo fato de o polipropileno ser selecionado de homopolímeros, copolímeros randômicos e copolímeros heterofásicos, e apresentar índice de fluidez entre 0,1 e 20 g/10min

32. Resina de acordo com a reinvindicação 31 , caracterizada pelo fato de apresentar absorção de infravermelho de pelo menos 1 no valor da derivada a 120°C, com opacidade inferior a 65% em corpos de prova de 1 mm

33. Resina de acordo com a reinvindicação 31 , caracterizada pelo fato de apresentar produtividade pelo menos 5% superior à referência e/ou índice de perdas menor que 30% da referência e/ou redução no consumo de energia total de pelo menos 3% por peso de resina processada.