[001] Trata o presente relatório da descrição detalhada acompanhada de figuras ilustrativas de um novo Processo de melhoramento de produção do POLIOL, que é muito utilizado na indústria para diversas aplicações, o qual é um processo baseado na utilização de óleo vegetal, como o óleo de soja e material reciclado derivado de Politereftalato de Etileno (PET), de forma a se obter o poliol de óleo de soja para ser usado com qualquer um dos aditivos comumente utilizados e conhecidos no estado atual da técnica para a produção de polímeros de poliuretano para confecção de sistemas de poliuretano como fase final, podendo ser utilizado tanto para a produção de Poliuretanas flexíveis como também para a produção de Poliuretanas rígidas. CAMPO DE APLICAÇÃO

[002] O Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, trata-se de um processo para o auxilio da produção de Poliuretanas (PUs) obtidas a partir do Poliol baseado em óleo de soja, associado à estrutura química do Diisocianato de Tolueno (TDI) ou Diisocianato de Difenilmetano (MDI) ou a composição de Isocianatos disponíveis no mercado , com as específicas condições reacionais de tempo e temperatura. Onde ditas Poliuretanas obtidas a partir de Polióis de óleo de soja resultam em matérias termo fixas com diferentes densidades de reticulação e temperaturas de transição, que podem ser utilizados como materiais isolantes térmicos com enorme gama de aplicação, podendo ser utilizadas na indústria automotiva, calçadista, construção civil, revestimentos decorativos ou protetores, indústrias moveleira, de colchões, travesseiros, na fabricação de peças estofadas, dentre outros.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[003] O Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, tem por objetivo proporcionar ao mercado pertinente um material novo muito utilizado, que seja ecologicamente correto, de qualidade e baixo custo, por ser produzido com matéria prima renovável e reciclável, reduzindo substancialmente a quantidade de produtos de origem do petróleo na composição do Poliol, o qual pode ser utilizado tanto para a produção de Poliuretanas de modo geral. PROBLEMA A SER RESOLVIDO

[004] Os polióis poliésteres mais utilizados atualmente são obtidos pela polimerização dos óxidos de propileno, etileno e butileno. Os mais empregados são derivados do poli glicol (óxido de propileno) e copolímeros de poli (óxidos de propileno/etileno) glicóis (PPG's). Todos esses materiais são derivados do petróleo.

[005] O desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes naturais renováveis tem crescido muito, não somente devido às questões relacionadas aos problemas ambientais, mas também pelo fato desses materiais poderem apresentar propriedades diferenciadas daqueles de origem petroquímica. Os óleos vegetais, formados por triglicerídeos de ácidos graxos, fornecem uma excelente plataforma para síntese de material.

[006] A preparação de polióis a partir de óleos vegetais tem sido o tema de muitos estudos, os grupos hidroxilas podem ser introduzidos nas ligações duplas dos ácidos graxos do óleo de soja através de diferentes reações, resultando em polióis com estruturas diferentes. Dependendo das condições reacionais, pode-se obter tanto polióis com alta funcionalidade de OH (reação completa) ou polióis com conversão parcial. Para que os polióis tenham importância industrial na preparação das poliuretanas, é requerido usualmente que possuam viscosidade e teores de hidroxila controlados.

[007] Esta invenção refere-se a um método aprimorado de fabricação de poliol baseado em óleo de soja para confecção, por exemplo, de poliuretanas.

[008] As Poliuretanas são produzidas pela reação entre poliisocianatos e polióis. A primeira produção em larga escala de poliuretanas utilizou polióis poliésteres a partir da reação de condensação de ésteres entre dióis ou polióis e ácidos dicarboxílicos, para fabricação de espumas de poliuretano. Atualmente, os polióis poliésteres foram suplantados por polióis poliésteres, em função, especialmente, do menor custo e de uma faixa mais ampla de produção do poliol.

[009] Assim, o Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, vem contribuir e prover o mercado com um processo de obtenção de poliol ecologicamente correto e de baixo custo.

ESTADO DA TÉCNICA [010] Existem alguns documentos de patente que descrevem produção de polióis derivados de produtos vegetais, porém, com problemas, descritos pelos próprios inventores, associados à gelificação, que podem limitar a extensão da conversão ou requerem quantidades de reagentes incompatíveis com as requeridas na estequiometria e que são destinados mais especificamente à fabricação exclusiva de poliuretanos rígidos reticulados, contudo, nenhum desses documentos antecipa o processo conforme apresentado nesta invenção. Dentre esses documentos, podem- se destacar os seguintes:

[01 1 ] O documento de patente US4423162, “POL YURETHANES FROM HYDROXYMETHYL POLYOLS AND POL YISOCYANA TES, que trata da obtenção de Poliuretanos preparados a partir da reação de hidroximetilpolióis e poliisocianatos;

[012] O documento de patente US4496487, “ HYDROXYMETHYL POLYOLS’, que descreve polióis úteis na fabricação de poliuretanos. Os polióis são preparados fazendo reagir um composto monomérico contendo hidroximetil com um poliol, poliamina ou aminoálcool;

[013] O documento de patente US4543369, “ ALKOXYLATED POLYESTER POLYOLS AND POLYURETHANES MADE THEREFROMT, que trata de Poliester- polióis e poliuretanos alcoxilados produzidos a partir deles. Onde são divulgados poliésterpolióisalcoxilados úteis na fabricação de poliuretanos. Por exemplo, o 9 (10) -metil-hidroximetiloctadecanoato pode reagir com o bis-hidroximetiltriciclodecano para preparar um poliéster poliol que pode ser etoxilado para preparar um poliéster poliolalcoxilado. O poliéster poliol resultante pode reagir com um diisocianato, tal como um diisocianato de difenilmetano modificado, para preparar um elastómero de uretano; e

[014] O documento de patente PI 0410530-3, “POLIÓIS BASEADOS EM ÓLEOS VEGETAIS, PROCESSOS PARA FABRICÁ-LOS E POLIURETANOS PRODUZIDOS A PARTIR DOS MESMOS”, onde se divulgam polióis úteis na fabricação de poliuretanos. Os polióis são preparados reagindo monômero baseado em óleo vegetal (contendo hidroximetila) com um poliol, poliamina ou aminoálcool a vácuo.

[015] Nesses documentos, os inventores relatam vários problemas, entre eles a presença de hidroxilas secundárias na reação, como sendo causadoras de transpiração e, como consequência, o produto se mostra úmido e não curado completamente, limitando o uso de iniciadores renováveis de baixo custo, como, por exemplo, a glicerina. Nota-se que os problemas acima citados já foram solucionados a partir de outras técnicas, conforme o documento de patente PI 0410530-3.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[016] A seguir, faz-se referência às figuras que acompanham este relatório descritivo, para melhor entendimento e ilustração do mesmo, onde se vê:

- A figura 1 mostra a descrição do fluxo do processo;

- A figura 2 mostra um exemplo de reator em batelada, com agitação a partir da transferência de calor do óleo térmico do reator, que pode ser utilizado no aquecimento da mistura da invenção proposta;

- A figura 3 mostra a reação mais empregada para a produção de óleos vegetais hidroxilados (processo utilizado pela Aratrop), sendo a abertura do anel de oxirano do óleo, como exemplo do estado da técnica. Ref.: Petrovic, Z., Guo, et all, U.S Patent 6.107.433 (200), Gerbase, A.E., et all., JAOCS, 79, 797 (2002) Guo, A., et all.,

Journal of Polymers and the Environment, 10, n ^Q s ½ p 49-52 (2002);

- A figura 4 mostra a curva de referência para a reação da presente invenção, utilizada para o controle de aquecimento da mistura a partir do aquecimento do óleo térmico do reator, que é caracterizada por uma reação exotérmica, iniciando-se entre 130 °C a 150 °C, sendo esta uma autoaceleração da reação.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[017] O Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, trata-se da obtenção de POLIOL baseado em óleo vegetal, em especial, óleo de soja, compreendendo um processo e composição química para produção de um POLIOL baseado em óleo vegetal, em especial, óleo de soja, o qual compreende a reação química entre o óleo de soja, por transesterificação com compostos polidroxilados, como glicerina e trimetilol propano (TMP), utilizados isolados ou em conjunto, com Ácido Tereftalato de Polietileno, este último obtido a partir de material reciclado de Politereftalato de Etileno (PET), e complexos metálicos a base de estanho, como: o dibutil diacetato de estanho, dibutil dilaurato de estanho, óxido de dibutil estanho e ácido dibutil estanóico, dentre outros, como catalisadores; com estes materiais, todos sendo polimerizados a altas temperaturas em tomo de 200 a 240 graus centígrados, para, posteriormente, serem submetidos à reação com poliisocianatos, aromáticos e/ou alifáticos, como iniciadores da reação, assim, obtendo-se poliuretanos rígidos ou flexíveis como fase final de aplicação do produto POLIOL obtido.

[018] O Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, compreende, essencialmente, as etapas de: (1 ) Pesagem da matéria- prima e (2) Carga do reator em batelada com agitação; (3) Aquecimento e agitação; (4) Tempo de residência; (5) Filtragem a quente; (6) Resfriamento; e (7) Descarga.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[019] O Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, compreende sete etapas essenciais, a seguir:

- Incialmente, é realizada a pesagem da matéria-prima (1 ) e carga do reator em batelada (2), onde as matérias primas utilizadas no processo são:

- Óleo de Soja, geralmente, com pelo menos cerca de 30% a 80%, preferencialmente com 50% a 70%, ainda mais preferencialmente com 55% a 65%, ainda mais preferencialmente com 59% a 61% e muitíssimo preferencialmente com 60,5%;

- Glicerina Bi-Destilada, geralmente com 9% a 30%, preferencialmente com 14% a 22%, ainda mais preferencialmente com 17% a 19% e muitíssimo preferencialmente com 18%, como iniciadora da reação;

- Reciclado de Material Plástico (PET), geralmente em flakes provenientes de garrafas transparentes ou coloridas, preferencialmente em flakes provenientes de garrafas transparentes, ainda mais preferencialmente selecionados de garrafas transparentes e muitíssimo preferencialmente selecionados e lavados de garrafas PET transparentes; geralmente com 5% a 40% na composição, preferencialmente com 10% a 30% na composição, ainda mais preferencialmente com 15% a 25% na composição e muitíssimo preferencialmente com 20% na composição;

- Trimetilol Propano (TMP), geralmente com 0,1% a 0,9%, preferencialmente com 0,4% a 0,6%, ainda mais preferencialmente com 0,45% a 0,55% e muitíssimo preferencialmente com 0,5%; e

- Óxido Dibutil Estanho, geralmente com 0,5% a 1 ,5%, preferencialmente com 0,7% a 1 ,2%, ainda mais preferencialmente com 0,9% a 1 ,1% e muitíssimo preferencialmente com 1 ,0%, utilizado como catalisador, mas não se restringindo ao mesmo. [020] As matérias primas são pesadas nas frações indicadas na composição química acima e carregadas no reator para início da etapa subsequente. A ordem de entrada dos materiais no reator pode ser aleatória, com início de agitação, preferencialmente, a ordem deve ser conforme segue: Óleo de Soja > Glicerina Bi-Destilada > Reciclado de PET e Catalisadores e agitação; ainda mais preferencialmente, a ordem deve ser conforme segue: Óleo de Soja > Glicerina Bi-Destilada > Agitação > Reciclado de PET > Catalisadores; e muitíssimo preferencialmente, a ordem deve ser conforme segue: Óleo de Soja > Glicerina Bi-Destilada > Agitação > Reciclado de PET > Agitação > Catalisadores. Agitação simples. Obtendo-se assim a mistura de monômero de óleo de soja.

[021] Em seguida à pesagem e carga do reator com agitação, segue-se o aquecimento e agitação (3). A mistura (monômero de óleo de soja) e o iniciador da reação são aquecidos a uma temperatura de reação em torno de 230 °C, por um tempo de reação em torno de 40 a 65 minutos e na presença da quantidade definida de catalisador para formação do poliol baseado no óleo de soja, com agitação simples, utilizando-se, geralmente, hélice tipo propeler (naval) ou hélice turbina (rushtorí) ou hélice caules, preferencialmente hélice propeler (naval) ou hélice turbina {rushton) ou hélice caules com fluxo para baixo (anti-horário), ainda mais preferencialmente hélice propeler (naval) ou hélice turbina (rushton) ou hélice caules com fluxo para cima (horário) e muitíssimo preferencialmente hélice propeler (naval) com fluxo para baixo (anti-horário).

[022] A rotação para a agitação geralmente utilizada é de no mínimo 400 RPM e no máximo 1000 RPM, preferencialmente no mínimo 600 RPM e no máximo 800 RPM, ainda mais preferencialmente no mínimo 650 RPM e no máximo 750 RPM e muitíssimo preferencialmente em 700 RPM.

[023] O aquecimento da mistura se dá em reator em batelada com agitação a partir da transferência de calor do óleo térmico do reator, conforme modelo da Figura 2, como exemplo de reator, mas não se limitando ao mesmo; compreendendo uma hélice de agitação (1 1 ); um motor/inversor para agitação (12); um sistema de aquecimento a óleo térmico (13); saída de vapor/destilador (14), mas não restringindo-se a esse modelo de reator. [024] A temperatura de reação empregada é, por exemplo, uma função do monômero baseado no óleo de soja, do tipo de iniciador e do catalisador utilizado.

[025] À temperatura de 230 °C, o Trimetilol propano (TMP) reage com o PET, geralmente, por um período de 40 a 65 minutos, preferencialmente de 45 a 60 minutos, ainda mais preferencialmente de 45 a 55 minutos e muitíssimo preferencialmente de 50 a 55 minutos. Essa reação ocorre sem a necessidade de catalisador, já que o mesmo está presente nos produtos comerciais à base de PET e, portanto, no resíduo de reciclagem do mesmo, o que assegura uma taxa satisfatória de reação.

[026] Geralmente, a temperatura de reação final é de pelo menos cerca de 150 °C a cerca de 280 °C, utilizando-se o catalisador de estanho, preferencialmente a temperatura de reação é de pelo menos cerca de 170 °C a cerca de 270 °C, ainda mais preferencialmente de pelo menos a cerca de 190 °C a cerca de 250 °C e muitíssimo preferencialmente pelo menos a cerca de 230 °C a cerca de 240 °C.

[027] O controle de aquecimento da mistura a partir do aquecimento do óleo térmico do reator deve ser feito considerando a curva da figura 4 como referência para a reação, a qual é caracterizada por uma reação exotérmica, que se inicia, geralmente, entre 130 °C a 150 °C, portanto, uma autoaceleração da reação, como demonstra o gráfico na Figura 4.

[028] Dessa forma, convém que a temperatura do óleo térmico de aquecimento do reator atinja preferencialmente o valor de pelo menos cerca de 25 °C abaixo da temperatura final de reação do poliol, mais preferivelmente pelo menos em cerca de 20 °C abaixo da temperatura final de reação.

[029] Geralmente, com pelo menos cerca de 3 a 4 horas, a reação estará finalizada, preferencialmente com pelo menos cerca de 1 ,5 a 2 horas e ainda mais preferencialmente com cerca de 1 hora.

[030] Após o aquecimento e agitação, inicia-se a reação e a etapa do Tempo de residência (4). Geralmente, com pelo menos cerca de 0,5 a 2 horas, a reação estará finalizada, preferencialmente com pelo menos cerca de 0,5 a 1 ,5 horas, ainda mais preferencialmente com cerca de 0,5 a 1 hora e muitíssimo preferencialmente com cerca de 1 hora. [031] Em seguida, ao término da reação, após o tempo de residência, realiza-se a filtragem a quente (5). Após o período de residência do produto no reator, o mesmo já estará apto para descarga que deverá ser efetuada em temperatura apropriada ao seu manuseio e filtragem, o que geralmente ocorre em cerca de pelo menos 120°C a 140°C, preferencialmente a cerca de pelo menos 1 10°C a 130°C, ainda mais preferencialmente em cerca de 100°C a 120°C e muitíssimo preferencialmente em cerca de 100°C a 110°C.

[032] A filtragem, geralmente, é feita através de peneira metálica de cerca de pelo menos 20 a 60 MESH, preferencialmente de cerca de pelo menos 30 a 50 MESH, ainda mais preferencialmente de cerca de pelo menos 30 a 40 MESH e muitíssimo preferencialmente em cerca de pelo menos 30 a 35 MESH.

[033] Após a filtragem a quente, segue-se o resfriamento (6). O resfriamento do produto (POLIOL), geralmente, é feito à temperatura ambiente, preferencialmente com aplicação de resfriamento através de circuito aberto ou fechado de água de resfriamento.

[034] Por fim, é realizada a descarga (7). A descarga do produto deverá ser efetuada de acordo com o projeto mecânico do reator, geralmente, descarregado pelo fundo do tanque.

[035] O POLIOL de base de óleo de soja, objeto desta invenção, pode ser utilizado para confeccionar poliuretanas através dele com um poliisocianato, tais quais os conhecidos no estado atual da técnica, e através dos métodos também conhecidos no estado atual da técnica.

[036] Sua utilização para a produção de poliuretanas não requer a adição de nenhum outro poliol, ou, em outras palavras, o poliol de base de óleo de soja é o único poliol utilizado para a produção do poliuretano desejado.

[037] O poliol de óleo de soja da invenção pode ser usado com qualquer um dos aditivos comumente utilizados e conhecidos no estado atual da técnica para a produção de polímeros de poliuretano.

VANTAGENS

[038] Desta forma, o Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, conforme descrito acima, apresenta uma configuração nova e única que lhe configuram grandes vantagens em relação ao processo atualmente conhecido para produção de poliol para diversas aplicações. Dentre essas vantagens, podem-se citar: o fato do processo não requerer a reação com outro poliol, poliamina ou aminoálcool; o fato do processo não requerer a reação com outro poliol, poliamina ou aminoálcool à VÁCUO; o fato de não requerer a reação com outro poliol, poliamina ou aminoálcool, o que o processo reduz substancialmente a quantidade de produtos de origem do petróleo na composição do produto (Poliol); o fato do processo contribuir substancialmente para a reciclagem de resíduos plásticos oriundos de politereftalato de etileno, mais conhecido como PET, uma vez que a quantidade substancial de resíduos PET faz parte da composição do produto, ou, em outras palavras, o produto/processo contribui pelo menos com a sustentabilidade do planeta; e o fato do POLIOL obtido poder ser utilizado tanto para a produção de Poliuretanas flexíveis como também para a produção de Poliuretanas rígidas.

TESTES E RESULTADOS

[039] Em seguida, apresentam-se testes e resultados obtidos com o poliol, produzido pelo Processo de melhoramento de produção do POLIOL, objeto da presente invenção, a fim de destacar suas vantagens e características funcionais e de aplicação.

[040] Assim, pelas características de configuração e funcionamento, acima descritas, pode-se notar claramente que o PROCESSO DE MELHORAMENTO DE PRODUÇÃO DO POLIOL, trata-se de um processo novo para o estado da técnica, o qual reveste-se de condições de inovação, atividade inventiva e industrialização inéditas, que o fazem merecer o privilégio de patente de invenção.