RESINA DE POLIETILENO MULTIMODAL PARA TUBOS PREPARADA POR UN CATALIZADOR DE SITIO UNICO.

Composición de polietileno, que comprende una resina de base de polietileno,

que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A), y

b. un homopolímero o copolímero de etileno como fracción (B), teniendo la fracción (A) un peso molecular menor que la fracción (B), en el que la resina de base de polietileno se puede obtener en un procedimiento de polimerización en el que se utiliza un catalizador de sitio único (SSC) en la polimerización, como mínimo, de una de las fracciones (A) y (B), y la resina de base tiene

(i) una densidad menor de 940 kg/m 3 ,

(ii) un MFR2 a 190ºC / 2,16 kg de 0,01 a 10 g/10 min y la composición tiene

(iii) un módulo de flexión comprendido entre 400 y 820 MPa

Resina de polietileno multimodal para tubos preparada por un catalizador de sitio único.

La presente invención se refiere a una composición de polietileno que comprende una resina de polietileno preparada mediante un procedimiento de polimerización en presencia de un catalizador de sitio único (SSC). Además, la presente invención se refiere a la utilización de una composición de polietileno de este tipo para la preparación de tubos, así como a tubos, particularmente tubos de presión, preparados con una composición de polietileno de este tipo.

Los tubos, particularmente tubos de presión, se utilizan en diversas aplicaciones, tales como transporte de agua potable, alcantarillado, diferentes aplicaciones industriales, gases y más.

Sobre la base de la resistencia polimérica, los tubos de polietileno para sistemas presurizados se pueden clasificar en diferentes categorías, tales como PE63, PE80 ó PE100. Cuanto mayor es el número, más prolongada es la vida de servicio a alta presión.

Actualmente, las mejores resinas de polietileno para tubos de presión se preparan en un procedimiento multietapa con catalizadores Ziegler-Natta. Las densidades de dichas resinas de polietileno son elevadas, a efectos de alcanzar una resistencia a la alta presión de los tubos preparados. Sin embargo, una densidad elevada da lugar a una rigidez elevada, lo que supone una desventaja, por ejemplo, cuando se instalan los tubos.

A finales de los años 80, Kaminsky y otros presentaron un tipo de catalizador metaloceno de catalizadores de sitio único. Se han llevado a cabo investigaciones exhaustivas sobre los catalizadores metalocenos, pero la introducción de resinas de poliolefina preparadas mediante catalizadores metalocenos en el mercado todavía es baja. Los ámbitos principales en los que se han introducido resinas de sitio único son el recubrimiento por película o extrusión, tal como se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO 03/066699. Las películas dadas a conocer en dicho documento presentan excelentes propiedades mecánicas y una excelente precintabilidad.

Sin embargo, se conoce el hecho de que la actividad catalítica de los catalizadores de sitio único es moderada y la máxima actividad se alcanza en las regiones de densidad media y baja.

Para satisfacer los requisitos de PE80 con resinas poliolefínicas multimodales preparadas mediante un catalizador Ziegler-Natta convencional, la densidad tiene que ser, come mínimo, de 940 kg/m³, y para satisfacer los requisitos de PE100, la densidad tiene que ser incluso mayor de 945 kg/m³. Las resinas para tubos de presión preparadas mediante catalizadores de sitio único según el estado de la técnica, tal como se describe, por ejemplo, en el documento WO 02/34829, también tienen una densidad mayor de 940 kg/m³. La consecuencia de la utilización de resinas de tan alta densidad es que la flexibilidad de los tubos preparados a partir de las mismas es bastante baja.

Además, para la preparación de tubos de presión, resulta necesario que las composiciones de polietileno utilizadas tengan caudal de masa fundida y una distribución de pesos moleculares adecuadas a efectos de asegurar una buena procesabilidad de la composición durante el procedimiento de extrusión.

En consecuencia, el objeto de la presente invención consiste en dar a conocer una composición de polietileno para la preparación de tubos, particularmente tubos de presión, que tenga simultáneamente una buena procesabilidad, sea suficientemente flexible para su fácil manejo y cumpla los requisitos de presión de clase PE63 o mayor.

Ahora, se ha descubierto sorprendentemente que se puede obtener una composición de polietileno de este tipo si se utiliza un catalizador de sitio único en su preparación y la resina de base de la composición tiene una densidad menor de 940 kg/m³.

En consecuencia, la presente invención da a conocer una composición de polietileno que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A), y

b. un homopolímero o copolímero de etileno como fracción (B),

teniendo la fracción (A) un peso molecular menor que la fracción (B), en la que la resina de base de polietileno se puede obtener en un procedimiento de polimerización en el que se utiliza un catalizador de sitio único (SSC) en la polimerización, como mínimo, de una de las fracciones (A) y (B), y la resina de base tiene

        (i)        una densidad menor de 940 kg/m³, y

        (ii)        un MFR2 a 190ºC/2,16 kg de 0,01 a 10 g/10 min,

y la composición tiene

        (iii)        un módulo de flexión comprendido entre 400 y 820 MPa.

Tal como se demuestra a continuación, la presente invención permite la preparación de tubos más flexibles que continúan cumpliendo los requisitos de resistencia a altas presiones.

Así, por ejemplo, las composiciones según la presente invención permiten la preparación de tubos más flexibles que se pueden doblar más fácilmente y, de este modo, se pueden arrollar más fácilmente en forma de rollo. Este hecho ofrece la ventaja de que se simplifica mucho la instalación de los tubos.

Al mismo tiempo, se obtiene una resistencia a la presión muy mejorada, de tal modo que los tubos se pueden utilizar para aplicaciones en las que convencionalmente solo se podían utilizar tubos constituidos por una composición poliolefínica con una densidad más elevada.

El término "resina de base" se refiere a la totalidad de los componentes poliméricos presentes en la composición de polietileno, según la presente invención, que habitualmente constituyen, como mínimo, el 90% en peso de la composición total. Preferentemente, la resina de base consiste en las fracciones (A) y (B), que comprende además, opcionalmente, una fracción de prepolímero en una cantidad de hasta el 20% en peso, preferentemente de hasta el 10% en peso, más preferentemente de hasta el 5% en peso de la resina de base total.

La densidad de la resina de base contenida en la composición de polietileno, según la presente invención, está comprendida en el intervalo medio, es decir, por debajo de 940 kg/m³, más preferentemente en el intervalo comprendido entre 910 y menos de 940 kg/m³, aún más preferentemente en el intervalo comprendido entre 915 y menos de 940 kg/m³, y de la forma más preferente en el intervalo comprendido entre 920 y menos de 939 kg/m³, medida según la norma ISO 1183.

A pesar de la densidad de la resina de base, de 5 a 10 kg/m³ unidades menores que la de las resinas convencionales, los tubos preparados a partir de la composición según la presente invención cumplen las clasificaciones de alta presión.

El caudal de masa fundida (MFR) y la relación de caudales (FRR) son propiedades importantes de la resina de base de polietileno, ya que el MFR y la FRR son indicaciones de la fluidez y, de este modo, de la procesabilidad del polímero. Cuanto mayor caudal de masa fundida, menor es la viscosidad del polímero. El MFR se mide según la norma ISO 1133, se indica en g/10 min y se determina a una temperatura de 190ºC y diferentes cargas, tales como 2,16 kg (MFR₂; ISO 1133), 5,0 kg (MFR₅; ISO 1133) ó 21,6 kg (MFR₂₁; ISO 1133). La relación de caudales, FRR, es la relación entre el MER_pesol, y el MFRF_peso2, es decir, FRR_21/5 se refiere a la relación entre MFR₂₁ y MER₅.

En la presente invención, la resina de base de polietileno tiene preferentemente un MFR₂ de 0,01 a 5,0 g/10 min, más preferentemente de 0,02 a 1,0 g/10 min, y de la forma más preferente de 0,10 a 0,50 g/10 min.

El módulo de elasticidad (E-módulo) se determina según la norma ISO 527. La composición de polietileno, según la presente invención, tiene preferentemente un módulo de elasticidad comprendido entre 400 y 900 MPa, más preferentemente comprendido entre 425 y 850 MPa, y de la forma más preferente comprendido entre 450 y 800 MPa.

Además, resulta preferente que el módulo...

1. Composición de polietileno, que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A), y

b. un homopolímero o copolímero de etileno como fracción (B),

teniendo la fracción (A) un peso molecular menor que la fracción (B), en el que la resina de base de polietileno se puede obtener en un procedimiento de polimerización en el que se utiliza un catalizador de sitio único (SSC) en la polimerización, como mínimo, de una de las fracciones (A) y (B), y la resina de base tiene

        (i)        una densidad menor de 940 kg/m³,

        (ii)        un MFR₂ a 190ºC / 2,16 kg de 0,01 a 10 g/10 min

y la composición tiene

        (iii)        un módulo de flexión comprendido entre 400 y 820 MPa.

2. Composición de polietileno, según la reivindicación 1, en la que dicha composición de polietileno tiene una resistencia al impacto Charpy a 0ºC, como mínimo, de 10 kJ/m², medida según la norma ISO 179.

3. Composición de polietileno, según las reivindicaciones 1 ó 2, en la que dicha composición de polietileno tiene una temperatura crítica en el ensayo RCP-S4 de +2ºC o menor, medida según la norma ISO 13477.

4. Composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha composición de polietileno tiene un valor de crecimiento lento de grietas en un ensayo de muesca de tubo según la norma ISO 13479 a 80ºC y 5,4 MPa, como mínimo, de 165 horas.

5. Composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha composición de polietileno tiene una puntuación MRS, como mínimo, de 6,3, medida según la norma ISO/TR 9080.

6. Composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la distribución de peso molecular de la resina de base de polietileno está comprendida entre 5 y 25.

7. Composición de poiietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fracción (A) es un copolímero de etileno y comonómeros de alfa-olefina C₄ a C₂₀.

8. Composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fracción (A) tiene una densidad comprendida entre 920 y 962 kg/m³.

9. Composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fracción (A) tiene un caudal de masa fundida (190ºC/2,16 kg) MFR₂ comprendida entre 10 y 300 g/10 min.

10. Composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que en la resina de polietileno la relación de pesos entre la fracción (A) y la fracción (B) está comprendida entre 60:40 y 40:60.

11. Procedimiento para la preparación de una composición de polietileno, que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A), y

b. un homopolímero o copolímero de etileno como fracción (B),

teniendo la fracción (A) un peso molecular menor que la fracción (B), en el que en la polimerización de, como mínimo, una de las fracciones (A) y (B), se utiliza un catalizador de sitio único (SSC), en el que la resina de base preparada

        (i)        tiene una densidad menor de 940 kg/m³, y

        (ii)        un MFR₂ a 190ºC/2,16 kg de 0,001 a 10 g/10 min,

y la composición tiene

        (iii)        un módulo de flexión comprendido entre 400 y 820 MPa.

12. Tubo constituido por una composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

13. Utilización de una composición de polietileno, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, para la preparación de un tubo.