TUBO QUE TIENE UNA RESISTENCIA A ALTA TEMPERATURA MEJORADA.

Tubo hecho de una composición de polietileno, que comprende una resina de base de polietileno,

que comprende

c. un copolímero de etileno como fracción (A) que tiene una densidad por debajo de 945 kg/cm3 y

d. un homopolímero o copolímero de etileno como fracción (B), con la fracción (A) que tiene un peso molecular más bajo que la fracción (B), en la que la resina de base de polietileno puede obtenerse en un proceso de polimerización en el que se utiliza un catalizador de sitio único (SSC) en la polimerización de, como mínimo, una de las fracciones (A) y (B), teniendo la resina de base

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

(ii) un MFR5 a 190ºC/5,00 kg de, como mínimo, 0,20 g/10 minutos (ISO 1333), y

(iii) un SHI (2,7/210) por debajo de 20;

teniendo la composición de polietileno un tiempo hasta el fallo de, como mínimo, 250 horas medido según la ISO 1167 a 95ºC y 4,3 MPa

Tubo que tiene una resistencia a alta temperatura mejorada.

La presente invención se refiere a un tubo con resistencia a alta temperatura mejorada, hecho de una composición de polietileno que comprende una resina de polietileno producida mediante un proceso de polimerización en presencia de un catalizador de sitio único (SSC), y a un proceso para la producción de dicho tubo.

Los tubos, en particular los tubos de presión, se utilizan en diversas aplicaciones como el transporte de agua potable, aguas residuales, diferentes aplicaciones industriales, gas y más.

En base a la resistencia del polímero, los tubos de polietileno para sistemas presurizados pueden clasificarse en diferentes categorías, tales como PE63, PE80 o PE100. Cuanto más alto sea el número, más larga será la vida útil a alta presión.

Sin embargo, el polietileno tiene una resistencia a la presión limitada a temperatura elevada. Especialmente, es difícil combinar una buena resistencia a la presión a altas temperaturas con una alta flexibilidad de los materiales que constituyen las tuberías.

La herramienta clásica para mejorar la resistencia a la presión de un tubo a temperatura elevada es reticular el material. Sin embargo, la inferior pureza de las resinas reticuladas puede ser un obstáculo para su utilización en tubos que están en contacto con agua potable y/o alimentos. Además, el reciclado de material reticulado es difícil. Por lo tanto, serían preferentes las soluciones termoplásticas si el rendimiento técnico, tal como la resistencia a la presión a temperaturas elevadas, se puede mejorar de forma suficiente. Se han realizado muchos intentos de diseñar dichos materiales.

Actualmente, los mejores tubos de presión de polietileno se preparan en un proceso de múltiples fases con catalizadores de Ziegler-Natta. Las densidades de dichas resinas de polietileno son altas para alcanzar una alta resistencia a la presión. Sin embargo, la alta densidad da una alta rigidez, que es una desventaja, por ejemplo a la hora de instalar los tubos.

También se ha realizado una exhaustiva investigación sobre resinas de poliolefina producidas con catalizadores de metaloceno o de "sitio único", pero la introducción de dicha resina en el mercado sigue siendo baja. Las principales áreas en las que se han introducido resinas de sitio único son recubrimiento en forma de película o por extrusión, tal como se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO 03/066699. Las películas que se dan a conocer en este documento tienen excelentes propiedades mecánicas y una capacidad de sellado extraordinaria.

Sin embargo, es conocido que la actividad catalítica de los catalizadores de sitio único es moderada y la actividad más alta se alcanza en las regiones de media a baja densidad.

Además, las resinas para un tubo de presión preparadas mediante catalizadores de sitio único del estado de la técnica, tal como se describen, por ejemplo, en el documento WO 02/34829, tienen tradicionalmente una densidad mayor de 940 kg/m³. La consecuencia es que la flexibilidad de los tubos es bastante baja.

Aún más, para la producción de tubos de presión es necesario que las composiciones de polietileno utilizadas tengan un índice de fluidez y una distribución de pesos moleculares adecuados, para asegurar una buena capacidad de procesado de la composición durante el proceso de extrusión.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención es dar a conocer un tubo que tiene una resistencia a la presión mejorada a temperatura elevada, mejorando simultáneamente la flexibilidad del tubo.

Actualmente se ha descubierto de forma sorprendente que dicho tubo puede producirse utilizando una composición de polietileno que comprende una resina de base que se ha producido utilizando un catalizador de sitio único, que tiene una densidad por debajo de 940 kg/m³ y un MFR₅ de, como mínimo, 0,2 g/10 minutos.

Por lo tanto, la presente invención da a conocer un tubo hecho de una composición de polietileno que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A) que tiene una densidad por debajo de 945 kg/cm³, y

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

teniendo la composición de polietileno un tiempo hasta el fallo de, como mínimo, 250 horas medido según la ISO 1167 a 95ºC y 4,3 MPa.

Como se demuestra más adelante, la presente invención permite la preparación de tubos más flexibles que siguen cumpliendo los requisitos para alta resistencia a la presión a temperaturas elevadas.

De ahí, por ejemplo, la flexibilidad mejorada de los tubos de la presente invención permite un doblado más fácil de los mismos y, por lo tanto, un enrollado más fácil en un rodillo. Esto ofrece la ventaja de que la instalación de los tubos se simplifica mucho.

La expresión "resina de base" indica la totalidad de componentes poliméricos en la composición de polietileno del tubo según la presente invención, suponiendo habitualmente, como mínimo, el 90% en peso de la composición total. Preferentemente, la resina de base comprende las fracciones (A) y (B), comprendiendo además opcionalmente una fracción de prepolímero en una cantidad 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.

La densidad de la resina de base está en el intervalo medio, es decir por debajo de 940 kg/m³, preferentemente por debajo de 939 kg/m³, más preferentemente en el intervalo de 910 a por debajo de 940 kg/m³, aún más preferentemente en el intervalo de 915 a por debajo de 940 kg/m³ y de la forma más preferente en el intervalo de 920 a por debajo de 939 kg/m³, medida según la ISO 1183.

A pesar de una densidad de 5 a 10 unidades de kg/m³ más baja de la resina de base en comparación con resinas convencionales, los tubos de la presente invención cumplen los requisitos de alta temperatura.

El índice de fluidez (MFR) y el coeficiente del índice de fluidez (FRR) son propiedades importantes de la resina de base de polietileno, puesto que el MFR y el FRR son indicaciones de la fluidez y, por lo tanto, la capacidad de procesado del polímero. Cuanto más alto sea el índice de fluidez, más baja será la viscosidad del polímero.

En la presente invención la resina de base de polietileno debe tener un MFR₅ de, como mínimo, 0,20 g/10 minutos, preferentemente de, como mínimo, 0,5 g/10 minutos y de la forma más preferente de, como mínimo, 1,3 g/10 minutos. El MFR₅ de la resina de base de polietileno está habitualmente por debajo de 7,0 g/10 minutos, más preferentemente es 3,5 g/10 minutos o inferior y de la forma más preferente es 1,5 g/10 minutos o inferior.

Además, es preferente que la resina de base de polietileno tenga un MFR₂ de 0,06 a 10 g/10 minutos, más preferente de 0,1 a 5,0 g/10 minutos, aún más preferente de 0,1 a 1,0 g/10 minutos y de la forma más preferente de 0,1 a 0,5 g/10 minutos.

Además, para aplicaciones de tubos, una buena capacidad de procesado de la composición de polietileno es importante. Es necesario un alto peso molecular para cumplir los requisitos de buena resistencia a la presión a temperaturas elevadas y baja deformación bajo carga constante, sin embargo, el procesamiento de dichas resinas de alto peso molecular es más difícil. La capacidad de procesado mejorada se consigue mediante el diseño multimodal de la resina de base. Esto significa que, como mínimo, una fracción de bajo peso molecular (A) que da una capacidad de procesado más fácil y una fracción con un peso molecular más alto (B) que aporta resistencia mecánica, están presentes en la composición utilizada para tubos de la presente invención.

Habitualmente,...

1. Tubo hecho de una composición de polietileno, que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

c. un copolímero de etileno como fracción (A) que tiene una densidad por debajo de 945 kg/cm³ y

d. un homopolímero o copolímero de etileno como fracción (B), con la fracción (A) que tiene un peso molecular más bajo que la fracción (B), en la que la resina de base de polietileno puede obtenerse en un proceso de polimerización en el que se utiliza un catalizador de sitio único (SSC) en la polimerización de, como mínimo, una de las fracciones (A) y (B), teniendo la resina de base

2. Tubo, según la reivindicación 1, en el que la fracción (A) es un copolímero de comonómeros de etileno y alfa-olefina C₄ a C₂₀.

3. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracción (A) tiene un índice de fluidez MFR₂ de 10 a 300 g/10 minutos.

4. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la resina de base de polietileno, la proporción en peso entre la fracción (A) y la fracción (B) está entre 60:40 y 40:60.

5. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero de etileno (A) y el homopolímero o copolímero de etileno (B) se polimerizan en presencia del mismo catalizador de sitio único.

6. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la distribución de pesos moleculares (MWD) de la resina de base de polietileno es de 5 a 25.

7. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el SHI_(5/300) está por debajo de 35.

8. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la viscosidad de la resina de base de polietileno a una velocidad de cizalla de 0,05 kPa (eta_0,05) es, como mínimo, de 15.000 kPa.

9. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición de polietileno tiene una resistencia al impacto de Charpy a 0ºC de, como mínimo, 8 kJ/m², medida según la ISO 179.

10. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición de polietileno tiene un valor RCP-S4 de +2ºC o inferior, medido según la ISO 13477.

11. Tubo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición de polietileno tiene un módulo de elasticidad de 400 a 900 MPa según la ISO 527.

12. Proceso para la fabricación de un tubo, en el que una composición de polietileno que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A) que tiene una densidad por debajo de 945 kg/cm³, y

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

13. Proceso, según la reivindicación 12, en el que la fracción (A) y la fracción (B) se polimerizan en presencia del mismo catalizador de sitio único.

14. Utilización de una composición de polietileno que comprende una resina de base de polietileno, que comprende

a. un copolímero de etileno como fracción (A) que tiene una densidad por debajo de 945 kg/cm³, y

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

la composición de polietileno que tiene un tiempo hasta el fallo de, como mínimo, 250 horas medido según la ISO 1167 a 95ºC y 4,3 MPa, para la producción de tubos.