Proceso para producir compuestos de polipropileno con un bajo CLTE.

Proceso para producir un compuesto de polipropileno (PP-C) que comprende un copolímero de propileno heterofásico (HECO),

un plastómero (P) y opcionalmente una sustancia de carga mineral (F), comprendiendo dicho proceso las etapas de

(A) alimentar el copolímero de propileno heterofásico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) a una extrusora (E),

(B) aplicar un esfuerzo de cizalla en una primera zona de mezclado (MZ1) sobre el copolímero de propileno heterofásico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F),

(C) adicionar aguas abajo de la primera zona de mezclado (MZ1) el plastómero (P) al copolímero de propileno heterofásico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F),

(D) aplicar un esfuerzo de cizalla en una segunda zona de mezclado (MZ2) sobre el copolímero de propileno heterofásico (HECO), el plastómero (P) y la sustancia de carga mineral opcional (F),

(E) descargar el compuesto de polipropileno (PP-C) de la extrusora (E),

en donde además

(a) el copolímero de propileno heterofásico (HECO) comprende

(a-1) una matriz de polipropileno (PP-M), y

(a-2) un copolímero de propileno elastomérico (EC) que se dispersa en dicha matriz de polipropileno (PPM), y

(b) el copolímero de propileno elastomérico (EC) y el plastómero (P) son químicamente diferentes.

Proceso para producir compuestos de polipropileno con un bajo CLTE

La presente invenciïn se refiere a un proceso novedoso para elaborar compuestos de polipropileno que tienen un bajo coeficiente de dilataciïn tïrmica (CLTE) asï como a los compuestos de polipropileno obtenidos mediante dicho proceso.

El polipropileno es el material elegido en muchas aplicaciones en la medida en la que se puede personalizar para los fines especïficos que se requieran. Por ejemplo, los polipropilenos heterofïsicos se usan ampliamente en la industria del automïvil (por ejemplo, en aplicaciones de parachoques) ya que combinan una buena rigidez con un comportamiento razonable de resistencia al impacto. Los polipropilenos heterofïsicos contienen una matriz de polipropileno en la cual estï dispersada una fase amoría. La fase amoría contiene un caucho de copolïmero de propileno, tal como un caucho de etileno-propileno (EPR) o un polïmero de etileno-propileno-monïmero diïnico (EPDM) . Ademïs, el polipropileno heterofïsico contiene en parte un polietileno cristalino. En la industria del automïvil, dichas clases de polipropileno heterofïsico contienen una cantidad de aproximadamente un 30% en peso de caucho de copolïmero de propileno, que normalmente se produce de forma directa en uno o dos reactores de fase gaseosa o se adiciona externamente a la matriz por medio de una etapa de composiciïn. Estos materiales se usan normalmente en combinaciïn con entre un 10 y un 30% en peso de sustancia de carga mineral, como talco, lo cual en general lleva a compuestos de polipropileno que ofrecen un buen equilibrio de rigidez y resistencia al impacto. Se sabe tambiïn que las propiedades de dichos compuestos de polipropileno se pueden mejorar adicionalmente aïadiendo otro elastïmero que sea diferente al caucho de copolïmero de propileno correspondiente al polipropileno heterofïsico. Son ejemplos tïpicos de dichos elastïmeros polietileno que contenga en cierta medida !-olefinas de cadena larga, como 1-hexeno, o elastïmeros de base estirïnica.

Especialmente en la industria del automïvil se preparan, a partir de dichos compuestos, piezas grandes, por ejemplo, paneles de la carrocerïa, mediante moldeo por inyecciïn. No obstante, la desventaja de estos materiales es que presentan un coeficiente de dilataciïn tïrmica (CLTE) bastante alto, lo cual hace que no resulten adecuados para aplicaciones sin intersticios, donde los compuestos de polipropileno deberïan tener un coeficiente de dilataciïn tïrmica (CLTE) lo mïs prïximo posible al de piezas de acero adyacentes.

El documento EP 1 086 986 da a conocer una primera composiciïn que comprende dos polïmeros de propileno y una segunda composiciïn que comprende la primera composiciïn, un elastïmero y una sustancia de carga inorgïnica. Dicha composiciïn se puede usar, por ejemplo, en piezas de automïviles. El documento EP 1 086 986 no da a conocer la adiciïn del elastïmero aguas abajo, en la misma extrusora, despuïs de haber aplicado una tensiïn a la primera composiciïn.

Por consiguiente, el objetivo de la presente invenciïn es proporcionar un proceso que permita que un experto reduzca el coeficiente de dilataciïn tïrmica (CLTE) de un compuesto de polipropileno adecuado para la industria del automïvil sin comprometer las propiedades mecïnicas, como la rigidez y la tenacidad.

El hallazgo de la presente invenciïn consiste en que debe producirse un compuesto de polipropileno alimentando un copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) en una extrusora, fundiendo dicho copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , y adicionando posteriormente el plastïmero (P) , es decir, el caucho externo, al copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) fundido.

Por consiguiente, la presente invenciïn va dirigida a un proceso para producir un compuesto de polipropileno (PP-C) que comprende un copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , un plastïmero (P) y opcionalmente una sustancia de carga mineral (F) , dicho proceso comprende las etapas de

(A) alimentar el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) a una extrusora (E) ,

(B) aplicar un esfuerzo de cizalla en una primera zona de mezclado (MZ1) sobre el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) ,

(C) adicionar aguas abajo de la primera zona de mezclado (MZ1) el plastïmero (P) al copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) ,

(D) aplicar un esfuerzo de cizalla en una segunda zona de mezclado (MZ2) sobre el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , el plastïmero (P) y la sustancia de carga mineral opcional (F) , y

(E) descargar el compuesto de polipropileno (PP-C) de la extrusora (E) , en donde ademïs

(a) el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) comprende (a-1) una matriz de polipropileno (PP-M) , y

(a-2) un copolïmero de propileno elastomïrico (EC) que se dispersa en dicha matriz de polipropileno (PP-M) ,

y

(b) el copolïmero de propileno elastomïrico (EC) y el plastïmero (P) son quïmicamente diferentes.

Preferentemente, el esfuerzo de cizalla en la primera zona de mezclado (MZ1) es de tal alcance que el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) se funde y/o los aglomerados de la sustancia de carga mineral (F) se disgregan. Preferentemente, la entrada de energïa mecïnica y/o la presiïn de fusiïn local en la primera zona de mezclado (MZ1) es mayor que la entrada de energïa mecïnica y/o la presiïn de fusiïn local en la segunda zona de mezclado (MZ2) .

Se ha observado sorprendentemente que el proceso de la invenciïn conduce a una reducciïn significativa del coeficiente de dilataciïn tïrmica (CLTE) de un compuesto de polipropileno (PP-C) sin comprometer su rigidez y tenacidad en comparaciïn con el mismo compuesto de polipropileno (PP-C) , el cual sin embargo se haya producido de una manera convencional, es decir, alimentando todos los compuestos conjuntamente por medio de una tobera de alimentaciïn aguas arriba en la extrusora.

En lo sucesivo se describe mïs detalladamente la invenciïn.

Proceso [0011] Es un aspecto esencial de la invenciïn que los componentes individuales del compuesto de polipropileno (PP-C) se deben adicionar segïn un rïgimen especïfico. De forma mïs precisa, el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) se deben someter en primer lugar a un esfuerzo de cizalla (etapa (B) ) y posteriormente se adiciona el plastïmero (P) a dicho copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) tratado y dicha sustancia de carga mineral opcional (F) tratada (etapa (C) ) .

La extrusora (E) usada para el presente proceso comprende preferentemente, en la direcciïn del funcionamiento, una garganta de alimentaciïn (FT) , una primera zona de mezclado (MZ1) , una segunda zona de mezclado (MZ2) y una matriz (D) , en donde, entre la primera zona de mezclado (MZ1) y la segunda zona de mezclado (MZ2) estï situada una garganta de alimentaciïn lateral (SFT) . Preferentemente, la extrusora es una extrusora de husillo, tal como una extrusora de doble husillo. Por consiguiente, el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , la sustancia de carga mineral opcional (F) y – si estuvieran presentes – otros componentes polimïricos, aunque no el plastïmero (P) , se alimentan por medio de la garganta de alimentaciïn (FT) , usando asï preferentemente un alimentador, a la extrusora y posteriormente se traslada/trasladan aguas abajo a travïs de la primera zona de mezclado (MZ1) . Preferentemente, el esfuerzo de cizalla en dicha primera zona de mezclado (MZ1) es de un alcance tal que el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) se funde y/o los aglomerados de la sustancia de carga mineral (F) se rompen. Despuïs de la primera zona de mezclado (MZ1) , es decir, entre la primera zona de mezclado (MZ1) y la segunda zona de mezclado (MZ2) , el plastïmero (P) se adiciona, es decir, se alimenta, a la extrusora. Preferentemente, el plastïmero (P) se adiciona por medio de la garganta de alimentaciïn lateral (SFT) , usando preferentemente asï un alimentador lateral. Posteriormente, todos los componentes del compuesto de polipropileno (PP-C) , es decir, incluyendo el plastïmero (P) , se trasladan aguas abajo a travïs de la segunda zona de mezclado (MZ2) . Preferentemente, la deformaciïn por cizalla (producto de la velocidad de cizalla y el tiempo de residencia en esta zona) experimentada por el plastïmero (P) en la segunda zona de mezclado (MZ2) es menor en comparaciïn con la deformaciïn por cizalla si el plastïmero (P) se hubiese alimentado por medio de la garganta de alimentaciïn (FT) principal... [Seguir leyendo]

1. Proceso para producir un compuesto de polipropileno (PP-C) que comprende un copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , un plastïmero (P) y opcionalmente una sustancia de carga mineral (F) , comprendiendo dicho proceso las etapas de

(A) alimentar el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) a una extrusora (E) ,

(B) aplicar un esfuerzo de cizalla en una primera zona de mezclado (MZ1) sobre el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) ,

(C) adicionar aguas abajo de la primera zona de mezclado (MZ1) el plastïmero (P) al copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) y la sustancia de carga mineral opcional (F) ,

(D) aplicar un esfuerzo de cizalla en una segunda zona de mezclado (MZ2) sobre el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , el plastïmero (P) y la sustancia de carga mineral opcional (F) ,

(E) descargar el compuesto de polipropileno (PP-C) de la extrusora (E) ,

en donde ademïs (a) el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) comprende (a-1) una matriz de polipropileno (PP-M) , y (a-2) un copolïmero de propileno elastomïrico (EC) que se dispersa en dicha matriz de polipropileno (PP-M) ,

y

(b) el copolïmero de propileno elastomïrico (EC) y el plastïmero (P) son quïmicamente diferentes.

2. Proceso segïn la reivindicaciïn 1, en el que

(a) el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) se funde y/o

(b) aglomerados de la sustancia de carga mineral (F) se disgregan en la primera zona de mezclado (MZ1) .

3. Proceso segïn la reivindicaciïn 1 ï 2, en el que

(a) la entrada de energïa mecïnica en la primera zona de mezclado (MZ1) es mayor que la entrada de energïa mecïnica en la segunda zona de mezclado (MZ2) , y/o

(b) la extrusora (E) comprende, en la direcciïn de funcionamiento, una garganta de alimentaciïn (FT) , la primera zona de mezclado (MZ1) , la segunda zona de mezclado (MZ2) y una matriz (D) , en donde, entre la primera zona de mezclado (MZ1) y la segunda zona de mezclado (MZ2) , estï situada una garganta de alimentaciïn lateral (SFT) y/o

(c) el compuesto de polipropileno (PP-C) fundido, descargado, se transfiere a un molde para formar un artïculo.

4. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que

(a) el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) tiene un contenido de solubles en xileno en frïo (XCS) , medido de acuerdo con la ISO 16152 (25ïC) , en el intervalo de entre el 20 y el 50% en peso, y/o

(b) el copolïmero de propileno elastomïrico (EC) comprende unidades obtenibles a partir de

(b1) propileno, y (b2) etileno y/o una !-olefina C4 a C12.

5. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido de comonïmeros, es decir, la cantidad total de unidades obtenibles a partir de etileno y/o una !-olefina C4 a C12, dentro del copolïmero de propileno elastomïrico (EC) , estï en el intervalo de entre el 20 y el 50% en peso, segïn se determina mediante espectroscopia FTIR.

6. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que

(a) la matriz de polipropileno (PP-M) es un homopolïmero de propileno (H-PP) y/o

(b) el copolïmero de propileno elastomïrico (EC) es un caucho de propileno-etileno.

7. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el plastïmero (P) se selecciona del grupo compuesto por elastïmeros de base estirïnica, copolïmeros de etileno, polibutadieno, y poliisobutileno.

8. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el plastïmero (P) es el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) .

9. Proceso segïn la reivindicaciïn 8, en el que el contenido de etileno del polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) es por lo menos del 50% en peso, segïn se determina mediante espectroscopia FTIR.

10. Proceso segïn la reivindicaciïn 8 ï 9, en el que el plastïmero (P) es

(a) un copolïmero de etileno-1-buteno, o

(b) un copolïmero de etileno-1-octeno.

11. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sustancia de carga mineral es talco (T) .

12. Proceso segïn una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el compuesto de polipropileno (PP-C) comprende

(a) 100 partes en peso del copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) ,

(b) entre 10 y 50 partes en peso del plastïmero (P) , y

(c) opcionalmente entre 10 y 50 partes en peso de la sustancia de carga mineral (F) .

13. Compuesto de polipropileno (PP-C) que comprende un copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , un plastïmero (P) y opcionalmente una sustancia de carga mineral (F) , en donde dicho compuesto de polipropileno (PP-C) se ha producido mediante el proceso de acuerdo con la reivindicaciïn 1.

14. Compuesto de polipropileno (PP-C) segïn la reivindicaciïn 13, en el que el copolïmero de propileno heterofïsico (HECO) , el plastïmero (P) y la sustancia de carga mineral (F) se definen adicionalmente de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4 a 12.

15. Compuesto de polipropileno (PP-C) segïn la reivindicaciïn 13 ï 14, en el que el proceso aplicado se define adicionalmente por las reivindicaciones 2 ï 3.

16. Compuesto de polipropileno (PP-C) que tiene un ïndice de fluidez MFR2 (230ïC) , medido de acuerdo con la ISO 1133, de entre 10, 0 y 15, 0 g/10 min, comprendiendo dicho compuesto de polipropileno (PP-C)

(a) entre un 25 y un 35% en peso de un primer copolïmero de propileno heterofïsico (H-PP) ,

(b) entre un 25 y un 35% en peso de un segundo copolïmero de propileno heterofïsico (H-PP) ,

(c) entre un 8 y un 20% en peso de un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) , y

(d) entre un 8 y un 25% en peso de una sustancia de carga mineral (F) ,

en donde

(i) el primer copolïmero de propileno heterofïsico (H-PP) comprende una matriz de homopolïmero de propileno (H-PP-M) y un primer caucho de etileno-propileno, dicho primer copolïmero de propileno heterofïsico (H-PP) tiene un ïndice de fluidez MFR2 (230ïC) , medido de acuerdo con la ISO 1133, en el intervalo de entre 3, 0 y 30, 0 g/10 min, y un contenido de solubles en xileno en frïo (XCS) de entre el 22, 0 y el 50, 0% en peso, medido de acuerdo con la ISO 16152 (25ïC) ,

(ii) el segundo copolïmero de propileno heterofïsico (H-PP) comprende una matriz de homopolïmero de propileno (H-PP-M) y un segundo caucho de etileno-propileno, dicho segundo copolïmero de propileno heterofïsico (H-PP) tiene un ïndice de fluidez MFR2 (230ïC) , medido de acuerdo con la ISO 1133, en el intervalo de entre 40, 0 y 400, 0 g/10 min, y un contenido de solubles en xileno en frïo de entre el 7, 0 y el 20, 0% en peso, medido de acuerdo con la ISO 16152 (25ïC) ,

(iii) el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) es un copolïmero de etileno-1-buteno o un copolïmero de etileno-1-octeno, dicho polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) tiene un contenido de etileno en el intervalo de entre el 50 y el 70% en peso, medido por espectroscopia FTIR, y

(iv) la sustancia de carga mineral (F) es talco, en donde ademïs el coeficiente de dilataciïn tïrmica lineal (CLTE) , determinada de acuerdo con la ISO 11359-2:1999 en un intervalo de temperatura de entre -30 y +80ïC con una velocidad de calentamiento de un 1ïC/min, estï por debajo de 68 10-05 μm/mK.