COMPOSICIONES DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD, METODO DE OBTECION, ARTICULOS POR INYECCION A PARTIR DE ELLAS, Y METODO DE OBTENCION DE TALES ARTICULOS.

Una composición de polietileno de alta densidad que comprende:

un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm 3 , y un índice de fusión (I21,6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y

un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm 3 , y un índice de fusión (I 2) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos;

en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I2) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm 3

Composiciones de polietileno de alta densidad, método de obtención, artículos moldeados por inyección a partir de ellas, y método de obtención de tales artículos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones de polietileno de alta densidad, al método para producirlas y a los artículos moldeados por inyección fabricados a partir de las mismas, y al método para fabricar dichos artículos.

Referencia a solicitudes relacionadas

Esta solicitud es una solicitud no provisional que reivindica prioridad sobre la Solicitud de Patente Provisional de los EE.UU. con Nº de Serie 60/927.176, presentada el 2 de mayo de 2007 y titulada "High-Density Polyethylene Compositions, Method of Making the Same, Injection Molded Articles Made Therefrom, and Method of Making Such Articles," cuyo contenido se incorpora a la presente memoria como si fuera reproducido al completo a partir de aquí.

Antecedentes de la invención

El uso de materiales poliméricos para fabricar artículos moldeados, tales como dispositivos de cierre, es conocido de forma general. Se pueden emplear diferentes métodos para fabricar dispositivos de cierre, por ejemplo tapones de botella. Por ejemplo, dichos dispositivos de cierre pueden fabricarse mediante procesos de moldeo por compresión o de moldeo por inyección.

En el proceso de moldeo por compresión, un molde de dos piezas proporciona una cavidad que tiene la forma de un artículo moldeado deseado. Se calienta el molde. Se carga una cantidad apropiada de compuesto de moldeo fundido en la mitad inferior del molde desde un extrusor. Se juntan las dos partes del molde a presión. El compuesto de moldeo, reblandecido mediante calor, se conforma de este modo en una masa continua que tiene la forma de la cavidad. Si el compuesto de moldeo es un material termoestable, la masa continua puede endurecerse mediante la aplicación de calor adicional, a presión, en el molde. Si el compuesto de moldeo es un material termoplástico, la masa continua puede endurecerse mediante enfriamiento, a presión, en el molde.

En el proceso de moldeo por inyección, el compuesto de moldeo se alimenta a un extrusor a través de una tolva. El extrusor transporta, calienta, funde y presuriza el compuesto de moldeo para formar una corriente fundida. La corriente fundida es forzada a salir del extrusor a través de una boquilla hacia un molde relativamente frío sujeto a presión, rellenando de este modo el molde. El compuesto fundido se enfría y se endurece hasta constituirse por completo. A continuación se abre el molde y se extrae la pieza moldeada.

En general, un dispositivo de cierre, por ejemplo un tapón de una botella de soda, debería ser suficientemente fuerte para soportar la presión de una bebida carbonatada, y suficientemente blando para proporcionar un cierre excelente de la botella sin necesidad de aplicar un revestimiento interior. Adicionalmente, un dispositivo de cierre, por ejemplo un tapón de botella de soda, generalmente debería poseer una buena resistencia al agrietamiento por estrés ambiental, una buena resistencia al impacto, y buen par de torsión de extracción y un buen par de torsión de tiro. Se han empleado diferentes técnicas para conseguir que dichos dispositivos de tengan unas propiedades aceptables. Por ejemplo, también se conoce de forma generalizada el uso de un polímero de polipropileno como tapón de botella para la tensión necesitada con un revestimiento interno, que puede estar compuesto de etileno/acetato de vinilo (EVA), cloruro de polivinilo (PVC), caucho butílico, etc. Sin embargo, esta construcción de dos partes es costosa debido a la necesidad de un revestimiento interno. Además, sería más fácil y más conveniente usar un cierre de una pieza, sin un revestimiento. Adicionalmente, los clientes siempre están buscando una mejora en el comportamiento de contracción. Todos los polímeros sufren una contracción al pasar del estado fundido al sólido. Una mejora en la contracción se define como consistentemente el mismo y que tenga una tolerancia ajustada, especialmente cuando se usan varios colores. En la presente invención, la composición polimérica, tanto en forma natural o coloreada, proporciona una consistencia mejorada tal como se define a partir de una menor desviación estándar de la contracción en la dirección del flujo, definida como un porcentaje de la contracción promedio a lo largo de múltiples partes coloreadas (y naturales). Esto ayuda a los clientes porque no se obtienen partes con una contracción demasiado lenta o demasiado alta, lo que conduce a menores tasas de desechos. Además, la adición de nucleadores, estearato de potasio o Milliken HPN-20E, reduce aún más dicha desviación estándar y, por tanto, es más preferida.

En intentos para eliminar la necesidad de una construcción de dos partes, se ha sugerido el uso de diferentes mezclas de polímeros. Sin embargo, sigue existiendo la necesidad de formulaciones poliméricas que puedan ser moldeadas por inyección para formar dispositivos de cierre que tengan una propiedades aceptables, tal como la no necesidad de recubrimientos para facilitar el sellado, un olor y un sabor aceptables, una resistencia satisfactoria al agrietamiento por tensión, y una tensión de impacto adecuada para evitar el fallo del tapón.

Sumario de la invención

La presente invención es una composición de polietileno de alta densidad, el método para producirla, los artículos moldeados por inyección fabricados a partir de la misma, y el método para fabricar dichos artículos. La composición de polietileno de alta densidad de la presente invención incluye un primer componente y un segundo componente. El primer componente es un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos. El segundo componente es un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos. La composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I₂) de al menos 1, y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³. El método para producir una composición de polietileno de alta densidad incluye las siguientes etapas: (I) introducir etileno, y uno o más comonómeros de olefina alfa en un primer reactor; (2) (co)polimerizar el etileno en presencia de uno o más comonómeros de olefina alfa en el primer reactor, produciendo con ello un primer componente, en donde el primer componente es un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; (3) introducir el primer componente y etileno adicional en un segundo reactor; (4) polimerizar el etileno adicional en el segundo reactor produciendo con ello un segundo componente, en donde el segundo componente es un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (Ii) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos; y (5) producir con ello la composición de polietileno de alta densidad, en donde la composición de polietileno de alta densidad presenta un índice de fusión (I₂) de al menos 1 y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³. Los artículos moldeados por inyección de acuerdo con la presente invención comprenden la composición inventiva de polietileno de alta densidad descrita anteriormente, y dichos artículos se fabrican mediante moldeo por inyección.

En una realización, la presente invención proporciona una composición de polietileno de alta densidad que comprende un copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos, y un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos, en donde la composición inventiva de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I₂) de al menos 1 g/10 minutos, y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³.

En una realización alternativa, la presente invención proporciona además un método para producir una composición de polietileno de alta...

1. Una composición de polietileno de alta densidad que comprende:

un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y

un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos;

en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I₂) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³.

2. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicho primer componente tiene un peso molecular en el intervalo de 150.000 a 300.000, y en la que dicho segundo componente tiene un peso molecular en el intervalo de 12.000 a 45.000.

3. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicho primer componente tiene una densidad en el intervalo de 0,928 a 0,944 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 2,5 a 11 g/10 minutos; en la que dicho segundo componente tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,975 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 50 a 1000 g/10 minutos, y en la que dicha composición de polietileno de alta densidad está sustancialmente libre de cualquier ramificación de cadena larga.

4. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un único pico de temperatura ATREF, en donde dicho pico de temperatura ATREF tiene un máximo entre aproximadamente 90ºC y aproximadamente 105ºC;

en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene una fracción de purga calculada inferior al 15,5 por ciento.

5. Un método para producir una composición de polietileno de alta densidad que comprende las etapas de:

introducir etileno, y un comonómero de olefina alfa en un primer reactor;

polimerizar dicho etileno en presencia de dicho comonómero de olefina alfa en dicho primer reactor, produciendo con ello un primer componente, en donde dicho primer componente es un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I₂₁) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos;

introducir dicho primer componente y etileno adicional en un segundo reactor;

polimerizar dicho etileno adicional en dicho segundo reactor produciendo con ello un segundo componente, en donde dicho segundo componente es un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos; y

produciendo con ello dicha composición de polietileno de alta densidad, en donde la composición de polietileno de alta densidad presenta un índice de fusión (I₂) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³.

6. Un cierre de tapón de botella que comprende:

una composición de polietileno de alta densidad que comprende:

un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y

un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos;

en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I₂) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³.

7. El cierre de tapón de botella de acuerdo con la Reivindicación 6, en el que dicha

composición de etileno de alta densidad tiene una resistencia al agrietamiento por estrés ambiental de al menos 10 horas medida mediante el método ASTM D-1693 condición B, 10% de Igepal, o de al menos 100 horas medida mediante el método ASTM D-1693 condición B, 100% de Igepal.

8. Un método para producir un artículo que comprende las etapas de:

proporcionar una composición de polietileno de alta densidad que comprende;

un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm³, y un índice de fusión (I_21.6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y

un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm³, y un índice de fusión (I₂) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos;

en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I₂) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm³;

moldear por compresión, moldear por soplado o moldear por inyección dicha composición de polietileno de alta densidad formando así dicho artículo.

9. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno tiene una desviación estándar de contracción en la dirección del flujo inferior al 7 por ciento a través de diferentes colores.

10. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno de alta densidad además comprende de 100 a 10.000 ppm en peso de un nucleador.

11. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno de alta densidad además comprende de 100 a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio como nucleador.

12. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno de alta densidad además comprende de 100 a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio o de HPN-20E como nucleador, en donde la composición inventiva de polietileno de alta densidad tiene una desviación estándar de contracción en la dirección del flujo inferior a 4 por ciento a través de diferentes colores.

13. La composición de polietileno de alta densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un módulo secante del 1% en psi igual o superior a la siguiente relación: [(7.492.165*densidad (g/cm³)) - 6.975.000] psi/(g/cm³)).