POLVO DE MOLDEO DE POLIETILENO Y ARTICULOS POROSOS OBTENIDOS A PARTIR DE EL.

Un polvo de moldeo que comprende un polímero de polietileno, en el que el polímero de polietileno tiene un peso molecular en el intervalo desde 600.

000 g/mol a 2.700.000 g/mol según se determina mediante ASTM 4020, un tamaño medio de partícula en el intervalo desde 5 mim a 1.000 mim, y una densidad en masa del polvo en el intervalo desde 0,10 a 0,30 g/cm3, y en el que el polvo exhibe una resistencia a la flexión característica de al menos 0,7 MPa según se determina en la forma de un disco de 140 mm de diámetro que tiene un espesor de 6,25 mm por vía del procedimiento anterior, sinterizar la pieza durante 25 minutos a 220ºC, y medir la resistencia a la flexión del disco de acuerdo con DIN ISO 178

Polvo de moldeo de polietileno y artículos porosos obtenidos a partir de él.

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de los materiales de polímeros sintéticos para el moldeo de artículos porosos. En particular, la invención se refiere a una nueva resina de moldeo de polietileno que se puede conformar y sinterizar para formar artículos que tienen una elevada porosidad.

Antecedentes

El polietileno de peso molecular ultra elevado (UHMW-PE), el polietileno de alta densidad estándar (HDPE) y el polietileno de baja densidad (LDPE) se han usado todos ellos como materiales poliméricos para la producción de diferentes tipos de artículos porosos moleados. Dichos artículos incluyen embudos de filtración, filtros de inmersión, crisoles filtros, láminas porosas, puntas de plumas, puntas de marcadores, aireadores, difusores y piezas moldeadas de peso ligero. Sin embargo, las formulaciones de polietileno usadas en estas aplicaciones están todas ellas asociadas con diversas desventajas.

El LDPE y el HDPE estándar, los cuales incluyen el polietileno de peso molecular de hasta 250.000 g/mol, proporcionan una buena resistencia a la pieza pero su comportamiento en masa fundida da lugar a una flexibilidad de tratamiento estrecha en lo que se refiere tanto al tiempo como a la temperatura. Como consecuencia, existe una fuerte tendencia a una porosidad reducida y a una inconsistencia de la calidad incrementada en el producto moldeado. Además, cuando se usa el LDPE o el HDPE estándar como el polvo de moldeo, la no uniformidad de calentamiento dentro de los moldes que tienen conductos geométricos complejos tiende a dar lugar a la no uniformidad en la porosidad de la pieza producto.

En contraste con el LDPE o el HDPE estándar, las formulaciones a base de UHMW-PE con un peso molecular medio por encima de 2.500.000 g/mol exhiben una excelente capacidad de tratamiento. Específicamente, se conoce en la técnica que los polvos de moldeo de UHMW-PE se caracterizan por una amplia flexibilidad de tratamiento en lo que se refiere al tiempo y a la temperatura. Sin embargo, se conoce que estas formulaciones de UHMW-PE dan lugar a unos productos moldeados más bien débiles. Además, se tienden a formar puntos débiles en ciertas regiones cuando se usa un UHMW-PE con los moldes que tienen un conducto geométrico complejo. Para mantener o mejorar la resistencia de los artículos porosos preparados a partir de UHMW-PE, el Documento US 4.925.880 de Stein describe la adición de una cera de poli-etileno a las partículas de UHMW-PE. Stein señala el añadir la cera en una cantidad entre un 5-60% para mejorar la resistencia y la porosidad. Sin embargo, el uso de una cera de polietileno de esta manera restringe la flexibilidad de tratamiento de tratamiento en lo que respecta al tiempo y a la temperatura y esta así asociada con las mismas desventajas que el uso de LDPE y HDPE estándar.

Los polietilenos de peso molecular elevado se valoran por propiedades tales como su resistencia química, resistencia a la abrasión, absorción de agua, absorción de energía, temperatura de descomposición térmica, y sus capacidades de amortiguación del sonido. Los procedimientos para la preparación de polietilenos de peso molecular elevado se conocen en la técnica. La Patente de Estados Unidos Nº 4.962.167 de Shiraishi y colaboradores describe un procedimiento para la preparación de polvo de polietileno mediante polimerización del etileno que usa un componente de catalizador sólido y un compuesto orgánico de metal. De acuerdo con la Patente Nº 4.962.167 el polvo de polietileno se dice que tiene densidades en masa desde 0,30 g/cm³ a 0,34 g/cm³ con diámetros de partículas en el intervalo desde 195 a 245 micrómetros.

Otro procedimiento para la preparación de polietileno de peso molecular elevado se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 4.972.035 de Suga y colaboradores, en el cual la polimerización se realiza en la presencia de un catalizador Ziegler y el polietileno se somete a un tratamiento de cizallamiento a alta velocidad. Las morfologías de las partículas en la patente de Suga y colaboradores se establecen que son sustancialmente esféricas, con formas elípticas o semejantes a capullos de seda.

El Documento US-A-5.587.440 de Ehlers y colaboradores describe un método para la preparación de polvo de polietileno de peso molecular elevado con densidades en masa en el intervalo desde 350 a 460 g/litro que usa un catalizador del tipo Ziegler.

Se conocen asimismo los métodos para la producción de artículos porosos a partir de polvos de polietileno de peso molecular elevado. El Documento US-A-3.024.208, de Goethel y colaboradores describe un procedimiento para la formación de cuerpos porosos mediante la colocación del polvo de polietileno dentro de recipientes y calentar los mismos bajo una ligera presión. Los artículos porosos producidos mediante el procedimiento de Goethel y colaboradores se informan que tienen densidades en el intervalo desde 0,33 g/cm³ a 0,66 g/cm³ y porosidades entre 32 y 67%.

Todavía más procedimientos para la fabricación de artículos de polietileno se indican a continuación.

La Publicación de Solicitud de Patente PCT Nº WO-A-85-/04365 describe un procedimiento de sinterización por medio del cual un polvo de polietileno de peso molecular elevado se compacta previamente bajo presión y se calienta para incrementar su densidad en masa. Los polvos compactados se informan que tienen densidades en masa que son superiores a 0,4 g/cm³. La densidad en masa se incrementa mediante la alteración de las morfologías de las partículas (con separación de la "estructura fina") mediante hacer pasar el polvo a través de un molino de rulos o de granulación. La morfología de la partícula de polietileno de peso molecular elevado puede afectar al comportamiento frente a la compactación y a la sinterización del polvo. Véase, Sangeeta Hambir y J. P. Jog, Sintering of Ultra High Molecular Weight Polyethylene, Bull. Mater. Sci, volumen 23, Nº 3 (Junio 2000).

El Documento US-A-5.977.229 de Barth y colaboradores y el Documento US-A-3.954.927, describen artículos porosos, y particularmente filtros, los cuales se sinterizan a partir de polietileno de peso molecular elevado.

La Solicitud de Patente de EE.UU. en tramitación Nº de serie 10/640.830 (publicada como el Documento US-A-2004-01108531) describe un procedimiento para la formación de un artículo poroso que usa un polvo de moldeo que comprende un polímero de polietileno que tiene un peso molecular en el intervalo desde 800.000 a 3.500.000 según se determina mediante ASTM-D 4020, y una distribución del tamaño de partícula en el intervalo de 10 µm a 1.000 µm. Las partículas son de forma esférica. Los ejemplos comerciales de resinas que se pueden usar con éxito en este procedimiento son GUR® 4012 y 4022, producidas por Ticons LLC (Florence, KY). Estos materiales tienen una densidad en masa del polvo en el intervalo de 0,38 a 0,55 g/cm³. Aunque la resinas GUR® 4012 y 4022 se pueden conformar y sinterizar para producir artículos que tienen una buena porosidad, existe todavía una necesidad de mejorar las resinas de polietileno para la preparación de artículos que tengan una porosidad bien controlada y una buena resistencia mecánica.

Sumario de la invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un polvo de moldeo que comprende partículas de polímero de polietileno. El polímero de polietileno tiene un peso molecular dentro del intervalo de 600.000 g/mol a 2.700.000 g/mol según se determina mediante ASTM 4020. El polímero de polietileno tiene un tamaño medio de partícula que está dentro del intervalo de 5 µm a 1.000 µm, y el polietileno tienen una densidad en masa del polvo en el intervalo de 0,10 a 0,30 g/cm³.

El polímero de polietileno tiene típicamente un peso molecular en el intervalo desde 750.000 g/mol a 2.400.000 g/mol, y está preferiblemente entre 800.000 y 1.800.000 g/mol. Un intervalo particularmente preferido es desde 900.000 a 1.500.000 g/mol. Generalmente, el polietileno tiene una densidad en masa del polvo de 0,12 a 0,26 gramos por centímetro cúbico.

Los polvos de moldeo de la presente invención tienen especialmente unas buenas características de resistencia. El polvo exhibe una resistencia a la flexión característica (definida en lo sucesivo) de al menos 0,7 MPa (megapascales). Preferiblemente el polvo de moldeo de la invención exhibe una resistencia...

1. Un polvo de moldeo que comprende un polímero de polietileno, en el que el polímero de polietileno tiene un peso molecular en el intervalo desde 600.000 g/mol a 2.700.000 g/mol según se determina mediante ASTM 4020, un tamaño medio de partícula en el intervalo desde 5 µm a 1.000 µm, y una densidad en masa del polvo en el intervalo desde 0,10 a 0,30 g/cm³, y en el que el polvo exhibe una resistencia a la flexión característica de al menos 0,7 MPa según se determina en la forma de un disco de 140 mm de diámetro que tiene un espesor de 6,25 mm por vía del procedimiento anterior, sinterizar la pieza durante 25 minutos a 220ºC, y medir la resistencia a la flexión del disco de acuerdo con DIN ISO 178.

2. El polvo de moldeo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero de polietileno tiene un peso molecular en el intervalo desde 750.000 g/mol a 2.400.000 g/mol.

3. El polvo de moldeo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero de polietileno tiene una densidad en masa del polvo en el intervalo desde 0,12 a 0,26 g/cm³.

4. El polvo de moldeo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polvo exhibe una resistencia a la flexión característica de al menos 0,9 MPa.

5. El polvo de moldeo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero de polietileno tiene un peso molecular dentro del intervalo desde 1.000.000 g/mol a 2.600.000 g/mol según se determina mediante ASTM 4020; un tamaño medio de partícula en el intervalo desde 5 µm a 800 µm; y una densidad en masa del polvo en el intervalo desde 0,12 a 0,29 g/cm³.

6. El polvo de moldeo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el polímero de polietileno tiene un peso molecular dentro del intervalo desde 1.000.000 g/mol a 1.800.000 g/mol según se determina mediante ASTM 4020.

7. El polvo de moldeo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tamaño medio de partícula está en el intervalo desde 10 µm a 200 µm.

8. Un procedimiento para formar un artículo poroso que comprende: