MATERIALES POLIOLEFINICOS ESTIRADOS Y OBJETOS PRODUCIDOS A PARTIR DE LOS MISMOS.

Material poliolefínico estirado que tiene un módulo E, como mínimo,

de 17 GPa, y una resistencia, como mínimo, de 400 MPa, que comprende una poliolefina y un nanomaterial, cuyo material es obtenible mediante un procedimiento que comprende una etapa de extrusión y una etapa de estirado en el que el material se estira hasta una relación de estirado, como mínimo, de 16, en el que el nanomaterial comprende partículas que tienen, como mínimo, una dimensión de 1-100 nm

La presente invención se refiere a materiales poliolefínicos estirados que tienen propiedades mecánicas mejoradas, en particular resistencia y elasticidad mejoradas (módulo E). La presente invención se refiere además a objetos (tela, placas y estructuras tridimensionales) producidos a partir de estos materiales poliolefínicos estirados.

Se conoce del documento WO-A-03/08190 que los materiales poliolefínicos coextruidos (cintas, películas o hilos) de muy alta resistencia y elasticidad se pueden preparar estirando estos materiales hasta relaciones de estirado elevadas (a saber mayor de 12). El módulo E de estos materiales puede ser tan elevado como, como mínimo, 10 GPa, mientras que la resistencia a la tracción puede ser fácilmente, como mínimo, 250 MPa. Un procedimiento de estirado preferente según el documento WO-A-03/08190 implica el estirado multietapa, preferentemente a diferentes temperaturas.

El documento US-A-2007/0007688 da a conocer polímeros obtenidos mediante rotación de gel.

El documento US-A-5 118 566 da a conocer materiales poliolefínicos orientados biaxialmente, en los que las propiedades mecánicas se mejoran mediante la adición de resinas, tales como polímeros de estireno. No se dan a conocer ni se divulgan en este documento relaciones de estirado elevadas.

El documento WO-A-2004/101660 describe películas de poliolefina orientadas biaxialmente, que son microporosas.

Los documentos US-A-2007/0007688, US-A-5 118 566 y WO-A-2004/101660 no describen ni sugieren el estirado de forma monoaxial de materiales poliolefínicos para obtener elevados valores de elasticidad.

La presente invención da a conocer materiales poliolefínicos estirados que tienen propiedades mecánicas comparables o incluso mejoradas con respecto a los obtenidos según el documento WO-A-03/08190, a la vez que no se limita a materiales coextruidos.

Se ha encontrado que la utilización de ciertos aditivos, en particular nanomateriales, tales como agentes de nucleación, conjuntamente con las poliolefinas conducen a productos que pueden ser estirados hasta relaciones de estirado mucho más elevadas de las poliolefinas y de esta manera se puede obtener un material poliolefínico que tiene propiedades mecánicas finales muy favorables, particularmente una elasticidad y/o resistencia excelentes. Por tanto, en un primer aspecto la presente invención se refiere a un material poliolefínico estirado que tiene un módulo E, como mínimo, de 17 GPa, preferentemente, como mínimo, de 20 GPa y una resistencia, como mínimo, de 400 MPa, que comprende una poliolefina y uno o más nanomateriales, cuyo material poliolefínico es obtenible mediante un procedimiento que comprende una etapa de estirado en la que el material es estirado hasta una relación de estirado, como mínimo, de 16.

Preferentemente, los materiales poliolefínicos estirados de la presente invención tienen un módulo E, como mínimo, de 24 GPa, más preferentemente, como mínimo, de 26 Gpa, aún más preferentemente, como mínimo, de 29 GPa.

Preferentemente, los materiales poliolefínicos estirados de la presente invención tienen una resistencia, como mínimo, de 500 MPa, más preferentemente, como mínimo, de 750 Mpa, aún más preferentemente, como mínimo, de 860 MPa.

Los productos de la presente invención se preparan de forma adecuada mediante un procedimiento que comprende las etapas de: proporcionar una mezcla de un material poliolefínico y un nanomaterial, cuyo nanomaterial se dispersa preferentemente en una escala molecular en el material poliolefínico, extruir esta mezcla seguido de una etapa de estirado en la que el material se estira hasta una relación de estirado total, como mínimo, de 16. La dispersión del nanomaterial, tal como un agente de nucleación, se puede conseguir en una etapa por separado en la que el nanomaterial se mezcla con una primera porción del material poliolefínico, produciendo de esta manera un lote principal (por ejemplo, que tiene un contenido de nanomaterial, tal como un agente de nucleación, de hasta un 50% en peso), y posteriormente mezclar este lote principal con el resto del material poliolefínico, antes de la etapa de extrusión. De esta manera se favorece una buena dispersión del nanomaterial a través de todo el material poliolefínico.

En el contexto la presente invención, el material se define que cumple un nivel mínimo de la relación de estirado total (TSR). La TSR se define como el grado de estirado (monoaxialmente) de una masa fundida isotrópica hasta la cinta

o película final. Generalmente, se define por la diferencia de velocidad entre los rodillos de estirado. El valor real de TSR se puede determinar a partir de la birrefringencia y/o del módulo E de la película, cinta o hilo finales (en la dirección del estirado).

Los materiales poliolefínicos de la presente invención, que se pueden obtener mediante el procedimiento descrito anteriormente, pueden ser materiales poliolefínicos coextruidos, así como materiales de composición única, por ejemplo, monomateriales de polietileno o polipropileno. La presente invención también abarca las fibras multifilamento, basadas en fibras coextruidas o en fibras de monomaterial. Si se utilizan los materiales coextruidos del documento WO-A-03/08190 según la presente invención, se pueden obtener productos que tienen valores mejorados de elasticidad y/o resistencia mecánica.

Se cree que los materiales poliolefínicos de la presente invención son nuevos de por sí, y se diferencian de los materiales de la técnica anterior particularmente debido a su elevada elasticidad (módulo E), como mínimo, de 17 GPa, preferentemente, como mínimo, de 20 GPa. La elasticidad se puede determinar de forma adecuada mediante la norma ISO 527.

La resistencia de los materiales de la presente invención es también elevada con respecto a los materiales de la técnica anterior. Habitualmente, se puede obtener una resistencia a la tracción mayor de 400 MPa, o incluso mayor de 500 MPa. La resistencia a la tracción se puede determinar de forma adecuada mediante la norma ISO 527.

El nanomaterial que se utiliza en la presente invención puede actuar como un agente de nucleación, preferentemente como un material de nucleación inorgánico. Agentes de nucleación inorgánicos preferentes se seleccionan entre uno o más componentes seleccionados entre materiales inorgánicos en forma de placa (estratificados), tales como nanoarcillas naturales o sintéticas, nanoarcillas modificadas con grupos orgánicos; materiales fibrosos o en forma de aguja, tales como bigotes metálicos, bigotes o nanotubos de carbono; materiales esféricos; zeolitas; alúmina; sílice; y materiales de silicato de aluminio o de magnesio. Estos materiales se utilizan preferentemente en una forma muy finalmente dividida, generalmente también referidas como nanomateriales (por ejemplo, nanoarcillas). Las partículas que componen estos materiales pueden tener por ejemplo, como mínimo, una dimensión en la escala nanomolecular, por ejemplo de 1-100 nm, mientras que en las otras dimensiones pueden ser varias decenas o cientos de nanómetros, por ejemplo, de 10-1000 nm. Arcillas adecuadas, por ejemplo, son las arcillas de tipo esmectita, en particular montmorillonita, tales como la obtenible de forma comercial Nanocor®, pero también materiales en forma de agujas. Zeolitas adecuadas, por ejemplo, son ZSM-5, zeolita beta, mordenita, ferrierita y/o zeolita Y.

El nanomaterial no tiene que actuar necesariamente como un agente de nucleación, a saber, un compuesto que contribuye a las propiedades de nucleación del material polimérico. También es posible que contribuya a las propiedades de estirado de la poliolefina de alguna otra manera y por consecuencia a las propiedades mecánicas mejoradas del material, particularmente resistencia y elasticidad. Por ejemplo, sin desear estar unido a ninguna teoría, se cree que el nanomaterial puede facilitar el proceso de estirado, por ejemplo, cambiando la estructura de la interfaz entre las partes cristalinas resultantes en el material y la fase amorfa.

También es posible utilizar agentes de nucleación orgánicos. Los agentes de nucleación orgánicos generalmente requieren una relación de estirado mayor para obtener las propiedades mecánicas mejoradas con respecto a los agentes de nucleación inorgánicos. Entre los agentes de nucleación orgánicos adecuados se encuentran derivados de sorbitol, tales como 1,3:2,4-di(3,4-dimetilbencilideno) sorbitol (DMDBS), comercialmente obtenible con el nombre comercial Millad®,... [Seguir leyendo]

1. Material poliolefínico estirado que tiene un módulo E, como mínimo, de 17 GPa, y una resistencia, como mínimo, de 400 MPa, que comprende una poliolefina y un nanomaterial, cuyo material es obtenible mediante un procedimiento que comprende una etapa de extrusión y una etapa de estirado en el que el material se estira hasta una relación de estirado, como mínimo, de 16, en el que el nanomaterial comprende partículas que tienen, como mínimo, una dimensión de 1-100 nm.

2. Material, según la reivindicación 1, en el que el nanomaterial es un agente de nucleación que se selecciona entre agentes de nucleación inorgánicos y agentes de nucleación orgánicos, en el que dicho agente de nucleación inorgánico se selecciona entre materiales inorgánicos (estratificados) en forma de placas; materiales fibrosos o en forma de aguja; materiales esféricos; zeolitas; alúmina; sílice; materiales de aluminosilicato; y combinaciones de los mismos, y en el que dicho agente de nucleación orgánico se selecciona entre derivados de sorbitol.

3. Material, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aditivo se utiliza en una cantidad de un 0,01 a un 10% en peso, en base al peso del material estirado final.

4. Material, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha relación de estirado es mayor de 20.

5. Material, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende dos materiales diferentes que son materiales poliolefínicos coextrudidos, en particular dos materiales de polipropileno diferentes, en el que dicho nanomaterial está presente, como mínimo, en uno de dichos materiales diferentes.

6. Material, según la reivindicación anterior, que es una película, cinta o hilo multicapa de poliolefina en dirección monoaxial del tipo AB o ABA, que tiene una relación de estirado mayor de 15, que tiene un módulo E, como mínimo, de 17 GPa, que consiste sustancialmente en una capa central (B) de una poliolefina seleccionada entre polietileno, polipropileno y combinaciones de los mismos, y una o dos capas distintas (A) de una poliolefina de la misma clase que el material de la capa central B, siendo el punto de fusión por DSC del material de dichas otras capas (A) inferior al punto de fusión por DSC del material de dicha capa central (B), en el que la capa central (B) es entre un 50 y un 99% en peso del material y las otras capas (A) entre un 1 y un 50% en peso.

7. Placas unidireccionales y placas de capas cruzadas que comprenden un material según cualquiera de las reivindicaciones 1-6.

8. Procedimiento para preparar un material estirado, que comprende las etapas de:

proporcionar una mezcla de un material poliolefínico y un nanomaterial, en el que el nanomaterial se dispersa preferentemente en una escala molecular en el material poliolefínico, extruir esta mezcla, seguido de una etapa de estirado en el que el material se estira hasta una relación de estirado total, como mínimo, de 16.

9. Procedimiento, según la reivindicación 8, que comprende además una etapa en la que dicho nanomaterial se mezcla en primer lugar con una primera porción del material poliolefínico, produciendo de esta manera un lote principal, y posteriormente mezclar este lote principal con el material poliolefínico restante, antes de la etapa de extrusión.

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en el que dicho estirado comprende más de una etapa de estirado, preferentemente se lleva a cabo a diferentes temperaturas.

11. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en el que, como mínimo, uno de dichos materiales estirados es coextruido con otro material poliolefínico, cuyo otro material poliolefínico también se prepara opcionalmente según el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8-10.

12. Objeto que comprende un material poliolefínico estirado, cuyo objeto tiene un módulo E, como mínimo, de 5,5 GPa, preferentemente, como mínimo, de 7 GPa, más preferentemente, como mínimo, de 8 GPa, tal como se mide según la norma ISO 527-4; y una resistencia a la tracción, como mínimo, de 200 MPa, preferentemente, como mínimo, de 250 MPa, tal como se mide según la norma ISO 527-4.

13. Objeto, según la reivindicación 12, en el que dicho material poliolefínico estirado es un material poliolefínico estirado según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, o un material poliolefínico estirado obtenible mediante el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8-11.

14. Objeto, según la reivindicación 12 ó 13, que es una tela tejida o no tejida, una placa o una estructura tridimensional.

15. Tela tejida o no tejida que comprende un material según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que tiene una