COMPOSICIONES DE POLIETILENO Y TUBERÍA HECHA DE LA MISMA.

Una composición polimérica de polietileno multimodal que comprende:

(a) una densidad igual o mayor que 0,947 g/cc; (b) un índice de fusión de carga alta, determinado de acuerdo con ASTM D1238, de 1 g/10 min a 30 g/10 min; y (c) una relación de estiramiento natural a la tensión, determinada de acuerdo con ASTM D 638, menor que aproximadamente 14167ρ-12958, donde ρ es la densidad (g/cc) de la composición, donde la relación de estiramiento natural a la tensión es el porcentaje de tensión al comienzo del endurecimiento por deformación y donde la composición comprende una resistencia de tensión a la ruptura igual o mayor que 1,10 veces la resistencia a la tensión de fluencia de la composición

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/062546.

Solicitante: CHEVRON PHILLIPS CHEMICAL COMPANY LP.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 10001 SIX PINES DRIVE THE WOODLANDS, TX 77380 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MCDANIEL, MAX, P., KRISHNASWAMY, RAJENDRA, K., YANG,QING, ROHLFING,DAVID,C, JAYARATNE,KUMUDINI,C, FRENCH,JIM,E.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 22 de Febrero de 2007.

Fecha Concesión Europea: 28 de Julio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08F210/16 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 210/00 Copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono. › Copolímeros de eteno con alfa-alquenos, p. ej. cauchos EP.
  • C08L23/06 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › C08L 23/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono; Composiciones de derivados de tales polímeros. › Polietileno.
  • F16L9/127 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L TUBERIAS O TUBOS; EMPALMES U OTROS ACCESORIOS PARA TUBERIAS; SOPORTES PARA TUBOS, CABLES O CONDUCTOS PROTECTORES; MEDIOS DE AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16L 9/00 Tubos rígidos. › estando las paredes constituidas por una sola capa.

Clasificación PCT:

  • C08F10/00 C08F […] › Homopolímeros y copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono.
  • C08F210/02 C08F 210/00 […] › Eteno.
  • C08L101/00 C08L […] › Composiciones de compuestos macromoleculares no específicos.
  • C08L23/06 C08L 23/00 […] › Polietileno.
  • F16L9/12 F16L 9/00 […] › de plástico con o sin armadura (F16L 9/16 - F16L 9/22 tienen prioridad).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2360244_T3.pdf

 

Ilustración 1 de COMPOSICIONES DE POLIETILENO Y TUBERÍA HECHA DE LA MISMA.
Ilustración 2 de COMPOSICIONES DE POLIETILENO Y TUBERÍA HECHA DE LA MISMA.
Ilustración 3 de COMPOSICIONES DE POLIETILENO Y TUBERÍA HECHA DE LA MISMA.
Ilustración 4 de COMPOSICIONES DE POLIETILENO Y TUBERÍA HECHA DE LA MISMA.
COMPOSICIONES DE POLIETILENO Y TUBERÍA HECHA DE LA MISMA.

Fragmento de la descripción:

Composiciones de polietileno y tubería hecha de la misma.

Campo de la invención

La presente descripción se refiere a composiciones poliméricas y a cañerías fabricadas con las mismas, más específicamente a composiciones de polietileno para la fabricación de cañería calificada para alta presión.

Antecedentes de la invención

Las cañerías poliméricas han reemplazado a las cañerías metálicas en muchas aplicaciones tales como transporte de líquidos y gas natural a alta presión. Las cañerías poliméricas tienen varias ventajas respecto de las cañerías metálicas, que incluyen ser de peso relativamente más liviano, más resistentes a la corrosión, de menor costo, de mayor capacidad aislante térmica y eléctrica, más duras, más durables y más fácilmente moldeables durante la fabricación. Tales cañerías se exponen a numerosos estreses durante su vida útil que pueden producir fisuras o roturas que son costosas de reparar, en especial en situaciones en las que la cañería está enterrada en una estructura o es subterránea. Como tales, las cañerías poliméricas pueden requerir satisfacer estándares definidos por la industria que dependen del uso al que están destinadas. El material polimérico usado en la fabricación de cañería a menudo ha sido optimizado para proporcionar un artículo final más durable; por ejemplo, se han desarrollado resinas de polietileno de mayor densidad para las aplicaciones de cañerías.

El polietileno de alta densidad (HDPE) se usa ampliamente en la fabricación de cañerías para el transporte de alta presión de recursos tales como gas natural a causa de su procesamiento sencillo y su excelente balance entre rigidez y resistencia a la fractura. La densidad de la resina polimérica (y en consecuencia de la cañería resultante) se correlaciona directamente con la capacidad de soportar carga (o estrés del diseño) de la cañería donde a mayor densidad de la resina polimérica, mayor capacidad de soportar carga de la cañería resultante como se describe en el artículo de Rajendra K. Krishnaswamy titulado "Analysis of ductile and brittle failures from creep rupture testing of high-density polyethylene (HDPE) pipes" publicado en 2005 en Polymer; Volumen 46; Edición 25; páginas 11664-11672. Sin embargo, las cañerías para las aplicaciones de transporte de gas a alta presión deben tener también una resistencia adecuada al crecimiento lento de la fisura (SCG) ya que este es el modo de falla más común de las cañerías en uso. En términos generales, el aumento de la densidad de la resina polimérica reduce la resistencia al SCG de la resina y la cañería resultante. En consecuencia, existe la necesidad de resinas HDPE destinadas a aplicaciones de cañería de alta presión que tengan un buen balance entre densidad y resistencia al SCG.

El documento WO 2005/108439 describe sistemas catalizadores para la polimerización de olefinas que incluyen un catalizador que comprende cromo y un cocatalizador que comprende un compuesto de ciclopentadienilo (Cp) de metal de no transición sustituido o no sustituido. El catalizador también comprende un soporte de óxido inorgáni- co.

El documento WO 2005/068550 revela copolímeros de etileno PE-100 y cañerías fabricadas a partir de estos, que tienen una abrasión Tabor entre 0,01 y 0,001 gramos perdidos/1000 revoluciones.

Resumen de la invención

Se revelan en la presente memoria una composición polimérica que comprende una densidad igual o mayor que 0,947 g/cc, un alto índice de fusión de carga de 1 g/10 min a 30 g/10 min, y una relación de estiramiento natural a la tensión menor que aproximadamente 14167ρ-12958, donde ρ es la densidad (g/cc) de la composición y donde la relación de estiramiento natural a la tensión es el porcentaje de deformación al comienzo del endurecimiento por deformación y donde la composición comprende una resistencia de tensión a la ruptura igual o mayor que 1,1 veces la resistencia a la tensión de fluencia. Otras realizaciones de la invención se exponen en las reivindicaciones anexas 2 a 10.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una curva representativa de tensión-resistencia a la deformación.

La Figura 2 es un gráfico de distribución de pesos moleculares para las muestras de la resina polimérica del Ejemplo 1.

La Figura 3 es un gráfico de relación de estiramiento natural a la tensión en función de la densidad del polímero para las muestras de la resina polimérica del Ejemplo 3.

La Figura 4 es un gráfico de relación de estiramiento natural a la tensión en función de la resistencia a la tensión de fluencia para las muestras de la resina polimérica del Ejemplo 3.

Descripción detallada de la invención

Se revelan en la presente memoria composiciones de polietileno (PE), cañerías de PE y métodos para fabricarlas. Tales métodos pueden comprender preparar una composición de PE y convertir la composición en una cañería. La composición de PE puede comprender una resina base de PE y opcionalmente aditivos o modificadores. En un aspecto, la composición de PE comprende una resina de PE bimodal y la cañería preparada a partir de esta puede exhibir propiedades físicas mejoradas tales como aumento de la resistencia al SCG.

En una realización, la composición de la invención también comprende: un tiempo a la falla PENT (ASTM F1473) mayor que aproximadamente 1000 horas; o una relación de estiramiento natural a la tensión menor que aproximadamente 25σy - 130, donde σy es la resistencia a la tensión de fluencia de la composición; o una resistencia de tensión a la ruptura igual o mayor que 1,10 veces la resistencia a la tensión de fluencia de la composición; o una temperatura crítica del crecimiento rápido de fisura S4 igual o menor que aproximadamente -1ºC para una cañería SDR11 de 20,3 cm.

En otra realización de la invención la composición de la invención también comprende: una temperatura de transición dúctil a frágil de Charpy igual o menor que aproximadamente -25ºC, o una energía de impacto de Charpy con cuchilla entallada a 23ºC mayor que aproximadamente 0,8 Joules de acuerdo con ASTM F2231.

La resina base de PE puede ser una resina unimodal, alternativamente una resina multimodal. En la presente memoria, la "modalidad" de una resina polimérica se refiere a la forma de su curva distribución de pesos moleculares, es decir, el aspecto de un gráfico de la fracción de peso, frecuencia o número del polímero en función de su peso molecular. La fracción de peso del polímero se refiere a la fracción de peso de las moléculas de un tamaño dado. Un polímero que tiene una curva de distribución de pesos moleculares que muestra un solo pico se puede denominar polímero unimodal, un polímero que tiene una curva que muestra dos picos distintos se puede denomina polímero bimodal, un polímero que tiene una curva que muestra tres picos distintos se puede denominar polímero trimodal. Los polímeros que tienen curvas de distribución de peso molecular que muestran más de un pico se pueden denominar colectivamente polímeros o resinas multimodales.

Una resina polimérica pueden tener dos o más componentes que se pueden distinguir entre sí, por ejemplo sobre la base de su composición y/o distribución de pesos moleculares individuales. Se puede preparar una curva de distribución de pesos moleculares para cada componente individual de la resina polimérica. Por ejemplo, la curva de distribución de pesos moleculares para los componentes individuales de la resina polimérica pueden exhibir un solo pico y en consecuencia ser unimodal. Las curvas de distribución de pesos moleculares para los componentes individuales se pueden superponer en una tabla común para formar la curva de distribución de pesos para la resina polimérica como un todo. Con semejante superposición, la curva resultante para la resina polimérica como un todo puede ser multimodal o mostrar n picos distintos que corresponden a n componentes poliméricos de diferentes distribuciones de peso molecular. Por ejemplo, una resina polimérica bimodal puede mostrar dos picos distintos que corresponden a dos componentes individuales de diferentes pesos moleculares. Dicha resina polimérica bimodal puede tener un primer componente que se puede caracterizar generalmente como componente polimérico de mayor peso molecular y un segundo que se puede caracterizar generalmente como componente polimérico de menor... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición polimérica de polietileno multimodal que comprende:

(a) una densidad igual o mayor que 0,947 g/cc;

(b) un índice de fusión de carga alta, determinado de acuerdo con ASTM D1238, de 1 g/10 min a 30 g/10 min; y

(c) una relación de estiramiento natural a la tensión, determinada de acuerdo con ASTM D 638, menor que aproximadamente 14167ρ-12958, donde ρ es la densidad (g/cc) de la composición,

donde la relación de estiramiento natural a la tensión es el porcentaje de tensión al comienzo del endurecimiento por deformación y donde la composición comprende una resistencia de tensión a la ruptura igual o mayor que 1,10 veces la resistencia a la tensión de fluencia de la composición.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un polímero de etileno.

3. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un copolímero de etileno y un comonómero alfa-olefínico.

4. La composición de acuerdo con la reivindicación 3, donde el comonómero alfa-olefínico comprende propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 3-metil-1-buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hepteno, 1-octeno, 1-noneno, 1-deceno o combinaciones de los mismos.

5. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, donde el polímero de etileno comprende un polímero multimodal.

6. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende un tiempo hasta la falla PENT (ASTM F1473) mayor que aproximadamente 1000 horas o una relación de estiramiento natural a la tensión menor que aproximadamente 25σy - 130, donde σy es la resistencia a la tensión de fluencia de la composición o una temperatura crítica de propagación rápida de fisura S4 igual o menor que aproximadamente -1ºC para una cañería SDR11 de 20,3 cm.

7. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende una temperatura de transición dúctil a frágil de Charpy igual o menor que aproximadamente -25ºC o una energía de impacto de Charpy con cuchilla entallada a 23ºC mayor que aproximadamente 0,8 Joules de acuerdo con ASTM F2231.

8. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende menos de 1 por ciento en peso de aditivos no poliméricos totales.

9. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, donde el índice de fusión de carga alta es de 2 g/10 min a 25 g/10 min.

10. Una cañería fabricada con la composición de acuerdo con la reivindicación 1.


 

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