COMPOSICION POLIMERICA PARA TUBOS.
Composición polimérica para producir tubos con una resistencia a la presión aumentada,
que comprende un polímero bimodal formado por: i) un polímero de etileno de bajo peso molecular que presenta un índice de fluidez MFR2 medido bajo una carga de 2,16 kg de entre 50 y 2.000 g/10 min, medido de acuerdo con la norma ISO 1133 a 190ºC, y ii) un polímero o copolímero de etileno de alto peso molecular, y un agente de nucleación, en la que dicho agente de nucleación es un compuesto o una mezcla de compuestos seleccionados del grupo que comprende pigmentos azules o verdes de ftalocianina, pigmentos de isoindolinona e isoindolina, pigmentos de bencimidazolona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de quinoftalona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de azoheterociclos, derivados de dibenciliden xilitol y aditivos poliméricos
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E00108173.
Solicitante: BOREALIS TECHNOLOGY OY.
Nacionalidad solicitante: Finlandia.
Dirección: P.O.BOX 330,06101 PORVOO.
Inventor/es: AHLSTRAND, LARS, ERIK.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 13 de Abril de 2000.
Fecha Concesión Europea: 23 de Diciembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08L23/06 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › C08L 23/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono; Composiciones de derivados de tales polímeros. › Polietileno.
- C08L23/08A1
Clasificación PCT:
Clasificación antigua:
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Composición polimérica para tubos.
La presente invención se refiere a polímeros para la preparación de tubos que presentan una resistencia a la presión aumentada.
Los materiales de tubo de polietileno se clasifican a menudo de acuerdo con la clasificación de tensión admisible (ISO/DIS 12162.2). dicha tensión es la tensión circunferencial que el tubo está diseñado para resistir, como mínimo, durante 50 años antes de romperse. la clasificación de tensión admisible se determina a diferentes temperaturas en términos de resistencia mínima requerida (MRS) de acuerdo con la norma ISO/TR 9080. en este sentido, MRS 8,0 significa que el tubo puede soportar una presión interna de 8,0 MPa a 20ºC durante 50 años. De forma similar, MRS 10,0 significa que el tubo puede soportar una presión de 10,0 MPa en las condiciones anteriores.
Los tubos que cumplen los requisitos de MRS 8,0 están hechos típicamente de polímeros de etileno unimodales o bimodales. los tubos que cumplen los requisitos de MRS 10,0 están hechos típicamente de polímeros de etileno bimodales. los correspondientes materiales de polietileno se designan frecuentemente materiales PE80 y PE100, respectivamente.
Los polímeros de etileno bimodales presentan diferentes densidades y pesos moleculares en función del uso pretendido para el polímero. de este modo, un polímero de etileno bimodal utilizado con frecuencia en tubos de presión comprende un polímero de etileno bimodal y un aditivo de negro de carbón, presentando una densidad de 955-961 kg/m3 y un MFR5 de 0,3-0,9 g/10 min. otro polímero de etileno bimodal utilizado en la preparación de tubos presenta una densidad de 937-943 kg/m3 y un MFR5 de 0,5-1,0 g/10 min.
Los materiales de PE100 bimodales tienen propiedades excelentes en comparación con los materiales unimodales debido a una elevada concentración de las cadenas de unión que conectan las láminas cristalinas. sin embargo, en los materiales bimodales naturales, las cristalitas formadas son grandes y las capas divisoras entre cristalitas, que consisten en material amorfo segregado, son relativamente gruesas. en estas circunstancias, muy pocas cadenas de unión conectarán diferentes cristalitas.
Se conoce la utilización de agentes de nucleación a efectos de hacer aumentar la cristalinidad y disminuir el tamaño de cristal del polipropileno. sin embargo, se conoce el hecho de que el polietileno presenta una velocidad de cristalización mucho mayor que el polipropileno, y los agentes de nucleación no han resultado efectivos en dicho material.
El documento "PE100 Resins for Pipe Applications: Continuing the Development into the 21st Century" ["Resinas de PE100 para aplicaciones de tubos: continuando el desarrollo hacia el siglo XXI"] (Scheirs y otros, TRIP Vol. 4, No 12, 1996) proporciona un resumen de diferentes grados de PE100 presentes en el mercado. dicho documento hace hincapié en la importancia de la estructura molecular en la distribución específica de pesos moleculares y la distribución de comonómeros del material.
El documento EP-A-739937 da a conocer un tubo preparado con polímero de etileno bimodal que presenta una resistencia a la fisuración por tensión y una resistencia al impacto específicas. el material también tiene una rigidez y un MFR específicos.
El documento US-A-5.530.055 da a conocer una mezcla de polímeros de etileno de alto y de bajo peso molecular preparados por separado para su utilización en la fabricación de productos útiles por moldeo rotacional.
El documento EP-A-423962 da a conocer diversas composiciones que comprenden copolímeros de etileno adecuados para la fabricación de tubos de conducción de gas.
El documento WO01/25328 da a conocer un procedimiento para preparar una resina que puede ser utilizada en la fabricación de tubos. La composición es una resina poliolefínica que comprende un componente de alto peso molecular y un componente de bajo peso molecular, y puede comprender hasta el 20% en peso de una o más a-olefinas C3-C10.
La presente invención se basa en el sorprendente descubrimiento de que una pequeña cantidad de un agente de nucleación en una composición polimérica de etileno bimodal hace aumentar significativamente la resistencia a la presión de un tubo preparado con dicha composición polimérica. aunque también se ha observado un incremento de la resistencia a la presión con polímeros de etileno unimodales, el efecto sobre las composiciones bimodales es espectacular e inesperadamente mayor. típicamente, el agente de nucleación también produce una reducción en el módulo de flexión del polímero.
Según la presente invención, una composición polimérica para producir tubos con una resistencia a la presión aumentada comprende un polímero bimodal formado por:
y un agente de nucleación, seleccionándose preferentemente la alfa-olefina del copolímero de etileno y alfa-olefina entre propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 1-octeno, 1-deceno y olefinas cíclicas, y constituyendo entre el 0,5 y el 10% en peso del copolímero. En la composición también puede estar presente en la composición un aditivo de negro de carbón. el componente de bajo peso molecular (i) comprende adecuadamente el 30-70% en peso del polímero bimodal.
La composición polimérica puede comprender el 30-70% de dicho polímero de etileno de bajo peso molecular y el 70-30% de dicho polímero o copolímero de etileno de alto peso molecular.
Además de los constituyentes mencionados anteriormente, la composición también puede contener cantidades menores de otros componentes, tales como prepolímero, resinas portadoras de mezcla madre o similares, tal como se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO-A-96/18677. la cantidad de dichos componentes no debe superar el 5% en peso de la composición.
El polímero bimodal se puede preparar mezclando los componentes de bajo y alto peso molecular en una extrusora, o en un procedimiento de polimerización de una o varias etapas.
El agente de nucleación puede ser un pigmento o un aditivo que actúa como núcleo para un cristal de polietileno. son ejemplos de dichos agentes de nucleación los pigmentos azules de a y ß-ftalocianina y el pigmento verde de ftalocianina.
El polímero de etileno bimodal presenta típicamente una densidad de 930-965 kg/m3 y un índice de fluidez MFR5 medido a 190ºC bajo 5 kg de carga de 0,1-1,2 g/10 min, preferentemente, de 0,15-1,0 g/10 min. el mismo comprende, preferentemente, el 40-55% y, más preferentemente, el 43-48% en peso de componente de bajo peso molecular (i) y, preferentemente, el 60-45% y, más preferentemente, el 57-52% en peso de componente de alto peso molecular (ii). preferentemente también tiene un peso molecular promedio en número Mn comprendido entre 8.000 y 15.000 g/mol, un peso molecular promedio en peso Mw comprendido entre 180.000 y 330.000 g/mol, un índice de polidispersión Mw/Mn comprendido entre 20 y 40, y un contenido de unidades derivadas del comonómero de alfa-olefina comprendido entre el 0,4 y el 3,5% molar.
El polímero de bajo peso molecular (i) tiene, preferentemente, un peso molecular promedio en peso de 5.000-50.000 g/mol. se trata de un homopolímero de etileno que contiene menos del 2%, preferentemente, menos del 1%, más preferentemente, menos del 0,5% y de la forma más preferente menos del 0,2% molar de unidades derivadas de comonómeros de alfa-olefina superiores. de este modo, la densidad del polímero de etileno de bajo peso molecular (i) debe ser de 960-980 kg/m3, preferentemente, de 965-980 kg/m3 y, más preferentemente, de 970-980 kg/m3.
El polímero de alto peso molecular (ii) tiene típicamente un peso molecular promedio en peso de 300.000-1.000.000 g/mol. además, se trata, preferentemente, de un copolímero de etileno y una alfa-olefina superior, siendo el contenido de...
Reivindicaciones:
1. Composición polimérica para producir tubos con una resistencia a la presión aumentada, que comprende un polímero bimodal formado por:
i) un polímero de etileno de bajo peso molecular que presenta un índice de fluidez MFR2 medido bajo una carga de 2,16 kg de entre 50 y 2.000 g/10 min, medido de acuerdo con la norma ISO 1133 a 190ºC, y
ii) un polímero o copolímero de etileno de alto peso molecular,
y
un agente de nucleación, en la que dicho agente de nucleación es un compuesto o una mezcla de compuestos seleccionados del grupo que comprende pigmentos azules o verdes de ftalocianina, pigmentos de isoindolinona e isoindolina, pigmentos de bencimidazolona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de quinoftalona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de azoheterociclos, derivados de dibenciliden xilitol y aditivos poliméricos.
2. Composición polimérica, según la reivindicación 1, caracterizada porque el comonómero del copolímero de etileno de alto peso molecular se selecciona del grupo que comprende propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 1-octeno, 1-deceno y olefinas cíclicas.
3. Composición polimérica, según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque el contenido de comonómero del copolímero de etileno de alto peso molecular está comprendido entre el 0,5 y el 10% en peso.
4. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque está presente un aditivo de negro de carbón.
5. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la densidad está comprendida entre 930 y 965 kg/m3.
6. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el índice de fluidez MFR5 medido a 190ºC bajo una carga de 5 kg está comprendido entre 0,1 y 1,2 g/10 min medido de acuerdo con la norma ISO 1133.
7. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha composición polimérica comprende el 30-70% de dicho polímero de etileno de bajo peso molecular y el 70-30% de dicho polímero o copolímero de etileno de alto peso molecular.
8. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el peso molecular promedio en número Mn está comprendido entre 8.000 y 150.000 g/mol.
9. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el peso molecular promedio en peso Mw está comprendido entre 180.000 y 330.000 g/mol.
10. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el índice de polidispersidad Mw/Mn está comprendido entre 20 y 40.
11. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero de etileno de bajo peso molecular presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 5.000 y 50.000 g/mol.
12. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero de etileno de bajo peso molecular tiene una densidad comprendida entre 960 y 980 kg/m3.
13. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el polímero o copolímero de etileno de alto peso molecular presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 300.000 y 1.000.000 g/mol.
14. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el copolímero de etileno de alto peso molecular tiene un contenido de comonómero comprendido entre el 0,7 y el 7,0% molar.
15. Composición polimérica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el agente de nucleación está presente en una cantidad comprendida entre 1 y 1.500 ppm.
16. Composición polimérica, según la reivindicación 1, en la que la resistencia a la presión MRS según la norma ISO/TR 9080 es, como mínimo, un 10% mayor que para la misma composición polimérica que no comprende un agente de nucleación.
17. utilización de una composición polimérica, que comprende un polímero bimodal, formada por:
i) un polímero de etileno de bajo peso molecular que presenta un índice de fluidez MFR2 medido bajo una carga de 2,16 kg de entre 50 y 2.000 g/10 min, medido de acuerdo con la norma ISO 1133 a 190ºC, y
ii) un polímero o copolímero de etileno de alto peso molecular,
y
un agente de nucleación, en la que dicho agente de nucleación es un compuesto o una mezcla de compuestos seleccionados del grupo que comprende pigmentos azules o verdes de ftalocianina, pigmentos de isoindolinona e isoindolina, pigmentos de bencimidazolona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de quinoftalona, pigmentos de quinacridona, pigmentos de azoheterociclos, derivados de dibenciliden xilitol y aditivos poliméricos para producir tubos con una resistencia a la presión aumentada.
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