CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma composição compreendendo uma mistura de polietilenos para aplicação em processos de rotomoldagem.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A rotomoldagem é um processo industrial de transformação de termoplásticos. A sua função primordial é a de modelar peças plásticas promovendo a transformação de termoplásticos que, a certa temperatura, podem ser conformados e moldados. Polietileno, polipropileno e o policloreto de vinil são alguns exemplos de termoplásticos.

[003] Do processo de rotomoldagem se originam peças simples e até mesmo peças complexas, com a vantagem do baixo custo para o fabricante, em comparação a outros processos que contam com o mesmo objetivo, como é o caso da termoformagem, injeção e sopro. Como exemplo da gama de produtos que a rotomoldagem é capaz de produzir, é possível citar tanto as peças com características exclusivas, como as completamente herméticas e ocas, e as de grandes proporções, como silos ou tanques de altas capacidades.

[004] Em um processo de rotomoldagem, o material termoplástico é inserido na cavidade do molde na quantidade suficiente para deixar o produto com a espessura desejada. Em seguida, o molde é fechado, colocado em um forno e girado vertical e horizontalmente.

[005] Com esse movimento, o molde consegue distribuir o material em início de fusão sobre suas paredes por efeito da força centrífuga, o que resulta na formação de uma película. Ao finalizar o tempo estipulado do processo de rotomoldagem, o molde é retirado do forno e resfriado para manutenção da forma da peça e, por fim, o produto é retirado do molde.

[006] A rotomoldagem utiliza principalmente resinas de poliolefina, como, por exemplo, polímeros termoplásticos de etileno. As principais propriedades desejáveis em peças rotomoldadas incluem o acabamento superficial, resistência à perfuração ou ruptura, resistência química e alta durabilidade.

[007] Os polietilenos são produzidos através da polimerização do etileno. Atualmente, a maior parte do etileno é proveniente do petróleo por meio do craqueamento da nafta que é oriunda do refino do petróleo, porém também pode ser obtido do gás natural ou gás de petróleo.

[008] Existem diferentes tipos de polietileno, sendo estes classificados em: PEAD (Polietileno de Alta Densidade), PEMD (Polietileno de Média Densidade), PELBD (Polietileno Linear de Baixa Densidade) e PEBD (Polietileno de Baixa Densidade).

[009] De acordo com a norma ASTM D-4976, o PEBD possui densidade entre 0910 e 0,925 g/cm ³ , o PEMD entre 0,925 e 0,940 g/cm ³ , o PEAD entre 0,940 e 0,960 g/cm ³ e o PEAD superior a 0,940 g/cm ³ .

[0010] Estes polietilenos já são conhecidos do estado da técnica e apresentam as seguintes características principais:

a) PEBD: boa flexibilidade, facilmente processável e boas propriedades isolantes.

b) PELBD: elevada resistência a temperaturas altas e ótima flexibilidade.

c) PEMD: rigidez intermediária, muito utilizado na produção de embalagens e obtenção de filmes para fraldas descartáveis, além de processos de rotomoldagem.

d) PEAD: elevada rigidez, resistência à fluência, à abrasão, ao impacto, e ao tensofissuramento sob tensão ambiental e química.

[0011] Alguns documentos patentários já descrevem a utilização de polietilenos em processos de rotomoldagem, dentre os quais, destacam-se os apresentados a seguir. [0012] O pedido de patente US 5.530.055 descreve um polietileno de média densidade apresentando um índice de fluidez entre 3 e 8 g/10 min e um polietileno de alta densidade tendo uma densidade na faixa de cerca de 0,950 a 0,965 g/cm ³ e um índice de fluidez de não menos do que cerca de 15 a 30 g/10 min.

[0013] O documento WO 2016/055959 AI descreve uma composição reticulável compreendendo polietileno e o uso deste em rotomoldagem. Mais especificamente, é ensinado que a composição compreende de 80 a 98% em peso de pelo menos um polietileno de alta densidade e de 2 a 20% em peso e pelo menos um polietileno linear de baixa densidade.

[0014] Já o documento US 6.969.741 descreve uma composição compreendendo dois polietilenos, sendo que o primeiro possui um índice de fluidez de 0,4 a 3,0 g/10 min e uma densidade de 0,910 a 0,930 g/cm ³ e o segundo possui um índice de fluidez de 10 a 30 g/10 min e uma densidade de 0,945 a 0,975 g/cm ³ .

[0015] Como pode ser visto, não há documento no estado da técnica que antecipe uma composição de polietileno para uso em processos de rotomoldagem que compreenda a mistura de três ou quatro polietilenos compreendendo diferentes índices de fluidez e densidade, assim possibilitando a customização e o melhoramento, em termos de resistência mecânica, flexibilidade e acabamento, do produto final.

[0016] Adicionalmente, nenhuma anterioridade descreve o uso destes polietilenos como sendo de origem renovável.

[0017] Uma característica importante da utilização de matérias -primas renováveis é o fator mitigante das alterações climáticas provocadas pela poluição do ar. A utilização de fontes petroquímicas para a produção de polímeros, como o polietileno, auxilia o aumento das emissões de poluentes, elevando a concentração de gases do efeito estufa, provocando alterações climáticas que afetam o planeta de forma geral e inequívoca. O uso de matérias-primas renováveis provoca, a longo prazo, a redução da concentração de gases poluentes na atmosfera, o que a toma um fator importante para o controle do efeito estufa e na preservação dos recursos naturais.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0018] A presente invenção refere-se a uma composição para aplicação em processos de rotomoldagem compreendendo uma mistura de polietileno linear de baixa densidade (PELBD) em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 1 a 4 g/10 min; polietileno de alta densidade (PEAD) em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 5 a 9 g/10 min; polietileno de baixa densidade (PEBD) em concentrações de 0 a 20% em peso e índice de fluidez de 6 a 10 g/10 min; e polietileno linear de baixa densidade (PELBD) em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 3 a 7 g/10 min.

[0019] Além disso, é revelado o uso da composição reivindicada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0020] A presente invenção descreve uma composição compreendendo uma mistura de polietilenos para uso em processos de rotomoldagem.

[0021] A mistura de polietileno utilizados compreende polímeros com diferentes concentrações e índices de fluidez, podendo customizar as propriedades físicas e mecânicas do artigo produzido de acordo com a necessidade.

[0022] A composição para aplicação em rotomoldagem da presente invenção compreende polietileno linear de baixa densidade (PELBD) em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 1 a 4 g/10 min; polietileno de alta densidade (PEAD) em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 5 a 9 g/10 min; polietileno de baixa densidade (PEBD) em concentrações de 0 a 20% em peso e índice de fluidez de 6 a 10 g/10 min; e polietileno linear de baixa densidade (PELBD) em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 3 a 7 g/10 min.

[0023] Em uma modalidade da presente invenção, o PELBD em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 1 a 4 g/10 min; PEAD em concentrações de 20 a 40% em peso e índice de fluidez de 5 a 9 g/10 min e PEBD em concentrações de 0 a 20% em peso e índice de fluidez de 6 a 10 g/10 min são provenientes de fonte natural renovável.

[0024] Nesse sentido, a composição desenvolvida compreendendo pelo menos 50% de resinas de polietileno de origem renovável é capaz de suprir as exigências técnicas específicas para peças rotomoldadas, como acabamento superficial e resistência ao impacto e, simultaneamente, conferir ao produto final propriedades físicas e estéticas adequadas.

[0025] O polietileno de fonte natural renovável da presente invenção é produzido a partir de matérias-primas naturais, como, por exemplo, amido, tal como o milho; celulose e hemicelulose contida em materiais lignocelulósicos, tais como folhas e bagaço, glicerol impuro, tal como no resíduo da saponificação ou processos de produção de biodiesel, resíduos contendo lactose e/ou lactatos, tais como soro de leite, e, preferencialmente, de açúcares, tal como a cana-de-açúcar.

[0026] O polietileno de fonte natural renovável mantém as mesmas propriedades, desempenho e versatilidade de aplicações dos polietilenos de origem fóssil, além de ser sustentável e ecologicamente correto. Como exemplo, o polietileno renovável apresenta redução de emissão de gases do efeito estufa - cada tonelada de polietileno renovável produzido captura e fixa C0 ₂ da atmosfera, ajudando a reduzir as emissões de gases do efeito estufa.

[0027] Além disso, o polietileno de fonte natural renovável é reciclável na mesma cadeia de reciclagem do polietileno tradicional de fonte fóssil. O polietileno renovável não é biodegradável, desta forma o C0 ₂ capturado pelo produto permanece fixado durante todo o ciclo de vida do plástico.

[0028] Ainda, por possuir as mesmas propriedades técnicas, aparência e versatilidade de aplicações do polietileno de fonte fóssil, a substituição do polietileno de fonte fóssil pelo polietileno renovável não exige investimento em novas máquinas para sua aplicação. Ou seja, é possível obter um produto com desempenho similar à de origem fóssil sendo, vantajosamente, produzido a partir de matérias-primas de fontes renováveis.

[0029] A composição preparada de acordo com a presente invenção pode ser usada para produzir peças de uso geral e reservatórios. Com o termo “uso geral”, deve ser entendido quaisquer aplicações que possam ser produzidas a partir de uma mistura de polietilenos em processos de rotomoldagem com exceção de reservatórios, como, por exemplo, caiaques, brinquedos, peças marítimas, agrícolas e automotivas, mobílias e artigos decorativos.

[0030] Além disso, por meio de rotomoldagem utilizando a presente composição de polietilenos, pode ser produzido reservatórios, ou seja, tanques de grande dimensão. Preferencialmente, o reservatório é uma caixa d’água.

[0031] Em processos de rotomoldagem para produção de artigos em geral, a composição da presente invenção compreende idealmente entre 0,5 e 15% em peso de PEBD.

[0032] Em processos para produção de reservatório, a composição da presente invenção pode ser isenta de PEBD.

[0033] Em outra modalidade, em processos de produção de reservatório, a composição da presente invenção compreende entre 0,5 e 15% em peso, preferencialmente entre 0,5 e 2% em peso de PEBD.

[0034] Em um processo de rotomoldagem, o material polimérico é adicionado no molde de rotomoldagem. Após a alimentação, o molde é fechado com auxílio de grampos ou parafusos, sendo em seguida conduzido para um forno em movimento de rotação biaxial. O efeito sinérgico entre calor recebido do forno e a movimentação biaxial resulta em um aquecimento uniforme do material no interior do molde. Quando no interior do molde é atingida a temperatura de amolecimento do polímero, o mesmo começa a aderir à superfície do molde. O material permanece no forno por um período suficiente para que as peças sejam completamente moldadas.

[0035] Ainda em movimento, o molde é retirado da câmara e inicia-se o processo de resfriamento, que pode ocorrer em temperatura ambiente, jato de ar forçado e/ou pulverização de água ou ainda por sistemas mais complexos como camisas de refrigeração envoltas no molde. O processo de resfriamento também possui grande influência sobre as propriedades mecânicas da peça moldada. Se o resfriamento for lento para materiais como o polietileno, haverá tempo suficiente para o crescimento de cristais, resultando em peças de alta rigidez, todavia com baixa resistência ao impacto. Ao contrário, o resfriamento rápido provocará diferenças bruscas de temperatura na parede da peça, gerando variações na estrutura do material com diferentes níveis de contrações do polímero, podendo resultar em empenamento da peça. O tempo de resfriamento depende dos seguintes fatores:

- Temperatura ambiente;

- Espessura da peça;

- Material e espessura do molde;

- Volume e velocidade do ar;

- Características superficiais do molde;

- Temperatura e vazão da água e;

- Taxa de retirada do ar e da água da estação de resfriamento.

[0036] Após o molde e a peça serem resfriados, o movimento de rotação biaxial é cessado e o molde conduzido para uma estação de desmoldagem. O processo de desmoldagem do polietileno pode se iniciar a uma temperatura de 60°C. Depois da extração da peça, o molde é novamente carregado com material e o ciclo recomeça.

Exemplos

[0037] Exemplo 1 : De forma exemplificativa, a composição da presente invenção para produção de artigos de uso geral compreende:

[0038] Exemplo 2: Ainda, a mesma composição pode ser preparada a partir de fontes naturais renováveis, obtendo resultados semelhantes ao polietileno de origem fóssil. Neste caso, a composição compreende:

[0039] Exemplo 3: Além disso, um exemplo de composição preparada de acordo com a presente invenção para produção de reservatórios, compreende:

[0040] Exemplo 4: Da mesma forma, a composição preparada a partir de fontes naturais renováveis para produção de reservatórios compreende:

[0041] De modo a comprovar que as misturas de polietilenos de origem natural renovável da presente invenção apresentam valores muito similares de índice de fluidez e de densidade de polietilenos de origem fóssil, foram realizados testes de índice de fluidez de acordo com a norma ASTM D 1238 e de densidade de acordo com a norma ASTM D 792.

[0042] Os resultados para a composição de uso geral, conforme o Exemplo 2, são apresentados a seguir:

[0043] Já para a composição preparada para uso em reservatórios conforme o Exemplo 4, os resultados são os seguintes:

[0044] Embora a presente invenção tenha sido amplamente descrita, é óbvio para aqueles versados na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas visando aprimoramento do projeto sem que as referidas alterações não estejam cobertas pelo escopo da invenção.