TUBO QUE COMPRENDE UN POLIETILENO RESISTENTE AL DESARROLLO DE FISURAS EXTRA LENTAS.

Tubo o artículo tubular complementario, que comprende una composición de polietileno,

que comprende una resina de base que comprende

(A) una primera fracción de homopolímero o copolímero de etileno que tiene un MFR 2 medido según la norma ISO 1133 a 190ºC y una carga de 2,16 kg comprendido dentro del intervalo de 300 a 600 g/10 min, y

(B) una segunda fracción de homopolímero o copolímero de etileno, en el que la fracción (A) presenta un peso molecular promedio menor que la fracción (B), en el que la resina de base presenta una densidad comprendida dentro del intervalo de 0,945 a 0,949 kg/cm 3 y un MFR5 medido según la norma ISO 1133 a 190ºC y una carga de 5 kg comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,4 g/10 min y un contenido de comonómero mayor del 2,0% en peso y un SHI(2,7/210) comprendido dentro del intervalo de 55 a 100

Tubo que comprende un polietileno resistente al desarrollo de fisuras extra lentas.

Antecedentes de la invención

Los tubos de material polimérico se utilizan con frecuencia con diversos propósitos, tal como el transporte de fluidos, es decir, el transporte de un líquido o un gas, por ejemplo, agua o gas natural, durante el cual dicho fluido puede estar sometido a presión. Además, el fluido transportado puede presentar temperaturas variables, habitualmente dentro de un intervalo de temperaturas de 0ºC a 50ºC.

Habitualmente, los tubos poliméricos se fabrican por extrusión o, con menor frecuencia, por moldeo por inyección. Una planta convencional para la extrusión de tubos poliméricos comprende una extrusora, un cabezal de extrusión, un dispositivo de calibración, un equipo de refrigeración, un dispositivo de extracción y un dispositivo para cortar o enroscar el tubo.

La fabricación de materiales de polietileno que se puede utilizar en tubos de presión se describe, por ejemplo, en un artículo de Scheirs y otros [Scheirs, Bohm, Boot y Leevers: "Resinas de PE100 para aplicaciones de tubo" ("PE100 Resins for Pipe Applications"), TRIP Vol. 4, No 12 (1996) págs. 408-415].

El documento WO 0022040 da a conocer un tubo que presenta buenas propiedades mecánicas preparado a partir de una resina bimodal.

Sin embargo, en condiciones de suelos muy duros, particularmente cuando se pueden prever impactos de rocas, así como en condiciones muy duras de instalación, resulta deseable disponer de material de tubo con unas excelentes propiedades SCG (propiedades de crecimiento lento de grietas) que sean mucho mejores que las propiedades SCG que se pueden encontrar actualmente en los materiales según el estado de la técnica. Las condiciones específicas requieren un material de tubo con un ensayo SCG con muesca de más de 5.000 horas, preferentemente 8.000 horas.

Al mismo tiempo, resulta necesario un buen equilibrio entre capacidad de procesamiento, resistencia al impacto, módulo de elasticidad, resistencia a la propagación rápida de grietas y calificación de tensión admisible del tubo. La presente invención resuelve el problema de proporcionar tubos preparados a partir de un material multimodal que presentan un equilibrio único entre las propiedades mencionadas anteriormente.

Características de la invención

Ahora se ha descubierto que el problema mencionado anteriormente se puede resolver preparando el tubo a partir de un tipo específico y bien definido de polietileno multimodal. La presente invención se refiere a un tubo o un artículo tubular complementario que comprende una composición de polietileno que comprende una resina de base, en el que dicha resina de base comprende una primera fracción de homopolímero o copolímero de etileno (A), y una segunda fracción de homopolímero o copolímero de etileno (B), en el que la fracción (A) presenta un peso molecular promedio menor que la fracción (B), y en el que la resina de base presenta una densidad comprendida dentro del intervalo de 0,945 a 0,949 kg/cm³ y un MFR₅ comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,4 g/10 min y un contenido de comonómero mayor del 2,0% en peso y un SHI_(2.7/210) comprendido dentro del intervalo de 55 a 100. La presente invención se refiere además a la utilización de una composición de polietileno que comprende una resina de base que comprende una primera fracción de homopolímero o copolímero de etileno (A), y una segunda fracción de homopolímero o copolímero de etileno (B), en la que la fracción (A) presenta un peso molecular promedio menor que la fracción (B), y en la que la resina de base presenta una densidad comprendida dentro del intervalo de 0,945 a 0,949 kg/cm³ y un MFR₅ comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,4 g/10 min, y un contenido de comonómero mayor del 2,0% en peso, y un SHI_(2.7/210) comprendido dentro del intervalo de 55 a 100, para la producción de un tubo o un artículo tubular complementario. Otras características distintivas y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y de las reivindicaciones.

Descripción detallada de la invención

En el presente documento, el uso del término "tubo" comprende tubos, así como todas las piezas complementarias para tubos, tales como accesorios, válvulas, cámaras y todas las demás piezas comúnmente necesarias para un sistema de tuberías.

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

Una fracción se designa fracción (A), y la otra fracción se designa fracción (B). Habitualmente, una composición de polietileno que comprende, como mínimo, dos fracciones de polietileno que han sido producidas en diferentes condiciones de polimerización y han dado lugar a diferentes pesos moleculares (promedio en peso) para las fracciones, se designa "multimodal". El prefijo "multi" se refiere al número de diferentes fracciones poliméricas que constituyen la composición. Así, por ejemplo, una composición que comprende únicamente dos fracciones se designa "bimodal". La forma de la curva de distribución de pesos moleculares, es decir, el aspecto del gráfico de la fracción de peso polimérico en función de su peso molecular, de un polietileno multimodal de este tipo, mostrará dos o más máximos o, como mínimo, tendrá un aspecto significativamente extendido en comparación con las curvas para las fracciones individuales.

Por ejemplo, si un polímero se obtiene en un procedimiento multietapa secuencial, utilizando reactores acoplados en serie y utilizando diferentes condiciones en cada reactor, cada una de las fracciones poliméricas producidas en los diferentes reactores tendrá su propia distribución de pesos moleculares y su propio peso molecular promedio en peso. Cuando se registra la curva de distribución de pesos moleculares de un polímero de este tipo, las curvas individuales de dichas fracciones se superponen a la curva de distribución de pesos moleculares para el producto polimérico resultante total, dando lugar habitualmente a una curva con dos o más máximos visibles.

La densidad global de la resina de base tiene que estar comprendida dentro del intervalo de 0,945 a 0,949 kg/cm³. Preferentemente, la densidad está comprendida dentro del intervalo de 0,946 a 0,948 kg/cm³. El MFR₅ (ISO 1133, condición T) tiene que estar comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,4 g/10 min. Preferentemente, el MFR₅ está comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,3 g/10 min, y más preferentemente en el intervalo de 0,2 a 0,25 g/10 min. El contenido de comonómero tiene que ser mayor del 2,0% en peso. Además, el índice de fluidificación por cizalla a una tensión de cizalladura de 2,7 kPa y 210 kPa tiene que estar dentro del intervalo de 55 a 100. Preferentemente, el índice de fluidificación por cizalla SHI_{(2.7 kPa/210 kPa)} está comprendido dentro del intervalo de 66 a 90, y más preferentemente de 72 a 85.

La reología del polímero se investiga por determinación de la viscosidad de dicho polímero a una tensión de cizalladura constante muy baja. Para este método se ha seleccionado una tensión de cizalladura de 747 Pa. La viscosidad del polímero a dicha tensión de cizalladura se determina a una temperatura de 190ºC y se ha determinado que es inversamente proporcional al flujo por gravedad del polímero, es decir, cuanto mayor es la viscosidad, menor es el flujo por gravedad. En la presente invención, la viscosidad a 747 Pa y 190ºC tiene que ser, como mínimo, de 450 kPa•s. A continuación, se da una descripción más detallada de las etapas del método para la determinación de la viscosidad del polímero a 747 Pa y 190ºC. Dicha determinación se lleva a cabo utilizando un reómetro, preferentemente un reómetro Anton Paar Physica MCR 300. Los reómetros y su funcionamiento han sido descritos en la "Enciclopedia de ciencia e ingeniería de polímeros" ("Encyclopedia of Polymer Science y Engineering"), 2ª ed., vol. 14, págs. 492-509. Las mediciones se llevan a cabo a una tensión constante entre dos placas...

1. Tubo o artículo tubular complementario, que comprende una composición de polietileno, que comprende una resina de base que comprende

(A)        una primera fracción de homopolímero o copolímero de etileno que tiene un MFR₂ medido según la norma ISO 1133 a 190ºC y una carga de 2,16 kg comprendido dentro del intervalo de 300 a 600 g/10 min, y

(B)        una segunda fracción de homopolímero o copolímero de etileno,

en el que la fracción (A) presenta un peso molecular promedio menor que la fracción (B),

en el que la resina de base presenta

una densidad comprendida dentro del intervalo de 0,945 a 0,949 kg/cm³ y

un MFR₅ medido según la norma ISO 1133 a 190ºC y una carga de 5 kg comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,4 g/10 min y

un contenido de comonómero mayor del 2,0% en peso y

un SHI_(2.7/210) comprendido dentro del intervalo de 55 a 100.

2. Tubo o artículo tubular complementario, según la reivindicación 1, en el que la resina de base presenta una ?_2.7 > 220 kPa•s.

3. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tubo o artículo tubular complementario presenta una resistencia a la propagación rápida de grietas (RCP) medida según la norma ISO 13477:1997(E) de -7ºC o menor.

4. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una muestra de ensayo del tubo presenta un tiempo hasta rotura mayor de 5.000 h en el ensayo PENT según la norma ASTM F 1473 a una carga constante de 2,8 MPa y una temperatura de 80ºC.

5. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una muestra de ensayo del tubo o artículo tubular complementario resiste, como mínimo, 5.000 horas en el ensayo con muesca según la norma ISO 13479 (9,2 bar, 80ºC).

6. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición presenta una resistencia al impacto Charpy medida según la norma ISO 179/1eA a 0ºC de más de 15 kJ/m².

7. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la resina de base presenta una densidad comprendida dentro del intervalo de 946 kg/m³ a 948 kg/m³.

8. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracción (A) es un homopolímero de etileno.

9. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracción (A) presenta un MFR₂ medido según la norma ISO 1133 a 190ºC y una carga de 2,16 kg comprendido dentro del intervalo de 350 a 550 g/10 min.

10. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracción (B) es un copolímero de etileno que comprende, como mínimo, un comonómero de alfa-olefina que presenta, como mínimo, 6 átomos de carbono.

11. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido de comonómero de la resina de base está comprendido dentro del intervalo del 2,0% en peso al 6,0% en peso.

12. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la resina de base presenta una FRR_21/5 comprendida dentro del intervalo de 30 a 60.

13. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación de pesos de las fracciones (A):(B) en la resina de base está comprendida entre 40:60 y 60:40.

14. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una muestra de ensayo del tubo presenta un tiempo hasta rotura en el ensayo de fluencia completo con muesca según la norma ISO 16770 de, como mínimo, 2.500 h y un nivel de tensión de 4 MPa/80ºC.

15. Tubo o artículo tubular complementario, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la resina de base presenta una ?₇₄₇ de 450 kPa•s o mayor.

16. Utilización de una composición de polietileno que comprende una resina de base que comprende

(A)        una primera fracción de homopolímero o copolímero de etileno, y

(B)        una segunda fracción de homopolímero o copolímero de etileno, en la que la fracción (A) presenta un peso molecular promedio menor que la fracción (B), y la resina de base presenta

       una densidad comprendida dentro del intervalo de 0,945 a 0,949 kg/cm³ y

       un MFR₅ comprendido dentro del intervalo de 0,2 a 0,4 g/10 min y

       un contenido de comonómero mayor del 2,0% en peso y

       un SHI_(2.7/210) comprendido dentro del intervalo de 55 a 100 para la producción de un tubo o un artículo tubular complementario.