Material compuesto de fibra de vidrio de procesabilidad mejorada.

Composición reforzada con fibra que comprende

(a) un copolímero de propileno heterofásico (HECO),

(b) un homopolímero de propileno (H-PP1) y/o un copolímero de propileno (C-PP1), y

(c) fibras (F),

en donde

(I) el copolímero de propileno (C-PP1) comprende no más de un 2,0% en peso de α-olefinas de C2 a C10distintas del propileno,

(II) el homopolímero de propileno (H-PP1) y el copolímero de propileno (C-PP1) tienen un índice de fusiónMFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 500 g/10 min., y

(III) la composición tiene un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según ISO 1133 de al menos 10 g/10min.

Material compuesto de fibra de vidrio de procesabilidad mejorada La presente invención se refiere a una composición de polipropileno reforzado con fibra mejorada, así como a los artículos hechos a base de la misma.

El polipropileno es un material que se usa en una amplia variedad de ámbitos técnicos, y los polipropilenos reforzados han adquirido en particular relevancia en ámbitos que antes se basaban exclusivamente en materiales no poliméricos, y en particular en metales. Un ejemplo particular de polipropilenos reforzados son los polipropilenos reforzados con fibra de vidrio. Tales materiales permiten ajustar a la medida de las necesidades las propiedades de la composición seleccionando el tipo de polipropileno y la cantidad de fibra de vidrio y a veces seleccionando el tipo de agente de acoplamiento usado. En consecuencia, hoy en día el polipropileno reforzado con fibra de vidrio es un material perfectamente establecido para aplicaciones que requieran una alta rigidez, una alta resistencia a la termodeformación y una alta resistencia tanto al impacto como a la carga de rotura dinámica (los ejemplos incluyen a los miembros del grupo que consta de componentes del automóvil con función de soporte de carga en el compartimento del motor, piezas de soporte para panales de carrocería de polímero y componentes de lavadoras y de lavavajillas) . Sin embargo, un inconveniente del material reforzado con fibra que está disponible comercialmente es el de su limitada fluidez y procesabilidad. El hecho de que hay una clara correlación negativa entre el contenido de fibra de vidrio (que habitualmente está situado entre un 10 y un 40% en peso) y la fluidez (MFR) (MFR = índice de fusión) hace que resulte difícil o imposible la formación de piezas de pared delgada o delicadas de otro modo.

Así, hasta la fecha ha venido siendo imposible incrementar la fluidez variando el material polímero sin sacrificar propiedades funcionales mecánicas, y en especial la resistencia al impacto.

La EP 1 357 144 B1 describe la combinación de un homopolímero de propileno con un copolímero de propileno heterofásico o dos distintos copolímeros de propileno heterofásico como matriz para material reforzado con fibra de vidrio (con un contenido de fibra de un 5-50% en peso) . El componente polímero A (un homopolímero o copolímero de propileno) tiene un índice de fusión (MFR2) de más de 10 g/10 min., mientras que el componente polímero B (un copolímero heterofásico) tiene un índice de fusión (MFR2) de 0, 1 a 2, 0 g/10 min. El índice de fusión global (MFR2) de los ejemplos es de 1, 3 a 6, 5 g/10 min., con propiedades mecánicas significativamente peores para los índices de fusión más altos.

La EP 0 206 034 A1 describe composiciones de poliolefinas que comprenden una carga inorgánica fibrosa (de un 3 a un 25% en peso) . La matriz para la carga de fibras es una combinación de un homopolímero o copolímero de propileno y un polietileno que tiene un índice de fusión (MFR2) de más de 10/g 10 min., siendo dicho índice de fusión (MFR2) de 0, 1 a 50 veces el índice de fusión (MFR2) del componente de polipropileno. La fluidez global en términos de índice de fusión (MFR2) de los ejemplos puede estimarse por los componentes que es de entre 1 y 4 g/10 min.

La US 5.382.459 cubre composiciones de polipropileno reforzado con fibra de vidrio que constan esencialmente de un copolímero heterofásico, un polipropileno modificado con ácido carboxílico (como compatibilizante) y fibra de vidrio. Las aplicaciones perseguidas son tapacubos moldeados por inyección de alto brillo y alta resistencia. No se cuantifican el índice de fusión global (MFR2) ni la tenacidad.

La WO 2008/074715 A1 se refiere a composiciones de poliolefinas con carga que comprenden de un 15 a un 55% en peso de polipropileno (mezcla bimodal con dos componentes que tienen índices de fusión (MFR2) de más de 500 g/10 min., y de 0, 1 a 30 g/10 min., respectivamente, opcionalmente con un porcentaje de compatibilizante de un 0, 5 a un 15% en peso) , de un 4 a un 25% en peso de polímero elastomérico y de un 20 a un 80% en peso de carga. Los ejemplos que comprenden fibras de vidrio (en un 50% en peso) tienen un índice de fusión global (MFR2) de 3, 6 a 7, 8 g/10 min., yendo la dureza Charpy (IS 179 1eU, +23ºC) de 61 a 82 kJ/m2 y yendo el módulo de elasticidad a la tracción de 9700 a 13100 MPa. Sin embargo la fluidez de las composiciones sigue siendo insatisfactoria.

En consecuencia, el objeto de la presente es el de aportar una composición reforzada con fibra con excelente fluidez sin comprometer las propiedades mecánicas tales como el módulo de elasticidad a la flexión, la resistencia al impacto y el alargamiento de rotura.

El descubrimiento de la presente invención es el de que el material fibroso de refuerzo debe estar embebido en una composición de polímeros que comprenda un polipropileno de baja viscosidad y un polipropileno heterofásico, conteniendo dicho polipropileno heterofásico no más de un 44% en peso de un copolímero elastomérico.

Por consiguiente, la presente invención está dirigida a una composición reforzada con fibra (1ª realización) que comprende

(a) un copolímero de propileno heterofásico (HECO) ,

(b) un homopolímero de propileno (H-PP1) y/o un copolímero de propileno (C-PP1)

(c) fibras (F) ,

(d) opcionalmente un elastómero (E2) , y

(e) opcionalmente un compatibilizante (C) , en donde

(I) el copolímero de propileno heterofásico (HECO) comprende una matriz de polipropileno (M-PP) y dispersado en la misma un copolímero elastomérico (E1) que comprende unidades derivadas de

- propileno y

- etileno y/o a-olefina de C4 a C20,

(II) el contenido de solubles en frío en xileno (XCS) medido según la norma ISO 6427 (23ºC) del copolímero de propileno heterofásico (HECO) es de no más de un 45% en peso, y preferiblemente está situado dentro de la gama de porcentajes que va desde un 5 hasta un 45% en peso,

(III) el copolímero de propileno (C-PP1) comprende no más de un 2, 0% en peso de a-olefinas de C2 a C10 distintas del propileno, y (IV) el homopolímero de propileno (H-PP1) y el copolímero de propileno (C-PP1) tienen un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 500 g/10 min.

Preferiblemente la composición reforzada con fibra según la 1ª realización está adicionalmente caracterizada por el hecho de que la matriz de polipropileno (M-PP) tiene según medición efectuada según la norma ISO 1133 un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) más bajo que el del homopolímero de propileno (H-PP1) y que el del copolímero de propileno (C-PP1) . Además se aprecia que la composición reforzada con fibra según la 1ª realización tenga un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 133 de al menos 10 g/10 min.

Como alternativa, la composición inventiva (2ª realización) puede ser definida como una composición reforzada con fibra que comprende

(a) un copolímero de propileno heterofásico (HECO) ,

(b) un homopolímero de propileno (H-PP1) y/o un copolímero de propileno (C-PP1)

(c) fibras (F) ,

(d) opcionalmente un elastómero (E2) , y

(e) opcionalmente un compatibilizante (C) , en donde

(I) el copolímero de propileno (C-PP1) comprende no más de un 2, 0% en peso de a-olefinas de C2 a C10 distintas del propileno,

(II) el homopolímero de propileno (H-PP1) y el copolímero de propileno (C-PP1) tienen un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 500 g/10 min., y

(III) la composición tiene un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 10 g/10 min.

Preferiblemente la composición reforzada con fibra según la 2ª realización está adicionalmente caracterizada por el hecho de que el copolímero de propileno heterofásico (HECO) comprende una matriz de polipropileno (M-PP) y dispersado en la misma un copolímero elastomérico (E1) que comprende unidades derivadas de

- propileno y

- etileno y/o a-olefina de C4 a C20.

Más preferiblemente el contenido de solubles en frío en xileno (XCS) medido según la norma ISO 6427 (a 23ºC) del copolímero de propileno heterofásico (HECO) es de no más de un 45% en peso, y preferiblemente está situado dentro de la gama de porcentajes que va desde un 5 hasta un 45% en peso. Adicionalmente se aprecia que la matriz de polipropileno (M-PP) tenga según medición efectuada acuerdo con la norma ISO 1133 un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) más bajo que el del homopolímero de propileno... [Seguir leyendo]

1. Composición reforzada con fibra que comprende

(a) un copolímero de propileno heterofásico (HECO) ,

(b) un homopolímero de propileno (H-PP1) y/o un copolímero de propileno (C-PP1) , y

(c) fibras (F) , en donde

(I) el copolímero de propileno (C-PP1) comprende no más de un 2, 0% en peso de a-olefinas de C2 a C10 distintas del propileno,

(II) el homopolímero de propileno (H-PP1) y el copolímero de propileno (C-PP1) tienen un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según la norma ISO 1133 de al menos 500 g/10 min., y

(III) la composición tiene un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según ISO 1133 de al menos 10 g/10 min.

2. Composición reforzada con fibra según la reivindicación 1, en donde el copolímero de propileno heterofásico (HECO) comprende una matriz de polipropileno (M-PP) , siendo la matriz de polipropileno (M-PP) preferiblemente un homopolímero de propileno (H-PP2) , y dispersado en la misma un copolímero elastomérico (E1) que comprende unidades derivadas de

- propileno y

- etileno y/o a-olefina de C4 a C20.

3. Composición reforzada con fibra según la reivindicación 1 o 2, en donde la matriz de polipropileno (M-PP) tiene un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según ISO 1133 más bajo que el del homopolímero de propileno (H-PP1) y que el del copolímero de propileno (C-PP1) .

4. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición comprende adicionalmente

(a) un elastómero (E2) que es distinto del copolímero elastomérico (E1) , y/o

(b) un compatibilizante (C) .

5. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición comprende

(a) de un 5, 0 a un 50, 0% en peso del copolímero de propileno heterofásico (HECO) ,

(b) de un 10, 0 a un 60, 0% en peso del homopolímero de propileno (H-PP1) , del copolímero de propileno (C-PP1) , o de la mezcla del homopolímero de propileno (H-PP1) y del copolímero de propileno (C-PP1) ,

(c) de un 10, 0 a un 45, 0% en peso de fibras,

(d) opcionalmente de un 3, 0 a un 20, 0% en peso del elastómero (E2) , y

(e) opcionalmente de un 0, 5 a un 4, 0% en peso del compatibilizante (C) , sobre la base de la composición total.

6. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el copolímero de propileno heterofásico (HECO) tiene

(a) un contenido de solubles en frío en xileno (XCS) medido según ISO 6427 (23ºC) de no más de un 45% en

peso, y/o

(b) un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según ISO 1133 de más de 10 g/10 min.; y/o

(c) un contenido total de a-olefinas de C2 a C10 distintas del propileno de un 5 a un 25% en peso.

7. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el homopolímero de propileno (H-PP1) tiene

(a) un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según ISO 1133 situado dentro de la gama de valores que va

desde 500 hasta 2.000 g/10 min., y/o

(b) una distribución del peso molecular (Mw/Mn) de 2, 0 a 6, 0 y/o

(c) una temperatura de fusión Tm medida según ISO 11357-3 de al menos 145ºC.

8. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 1 a 6, en donde el copolímero de propileno (C-PP1) tiene

(a) un índice de fusión MFR2 (a 230ºC) medido según ISO 1133 situado dentro de la gama de valores que va

desde 500 hasta 2.000 g/10 min., y/o

(b) una distribución del peso molecular (Mw/Mn) de 2, 0 a 6, 0 y/o

(c) una temperatura de fusión Tm medida según ISO 11357-3 de al menos 140ºC.

9. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las fibras son seleccionadas de entre los miembros del grupo que consta de fibras de vidrio, fibras de metal, fibras de cerámica y fibras de grafito.

10. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elastómero (E2) es un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) .

11. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elastómero (E2)

(a) comprende unidades derivadas de

- etileno y

- al menos una a-olefina de C4 a C20, y/o

(b) tiene un contenido de etileno de al menos un 50% en peso, y/0

(c) tiene una densidad medida según ISO 1183-187 situada dentro de la gama de valores que va desde 820

hasta 905 kg/m3, y/o (d) tiene un índice de fusión MFR2 (a 190ºC) medido según ISO 1133 situado dentro de la gama de valores que va desde 0, 5 hasta 50, 0 g/10 min.

12. Composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el compatibilizante (C) es un polipropileno funcionalizado con anhídrido maleico.

13. Artículo del automóvil que comprende la composición reforzada con fibra según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

14. Uso de la composición reforzada con fibra según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 1 a 12 para artículos del automóvil.

15. Proceso de preparación de la composición reforzada con fibra según cualquiera de las anteriores reivindicaciones 1 a 12 que comprende los pasos de aportar

(a) el copolímero de propileno heterofásico (HECO) ,

(b) el homopolímero de propileno (H-PP1) , el copolímero de propileno (C-PP1) , o la mezcla del homopolímero de propileno (H-PP1) y del copolímero del propileno (C-PP1) ,

(c) las fibras (F) ,

(d) opcionalmente el elastómero (E2) , y

(e) opcionalmente el compatibilizante (C) , a una extrusionadora y extrusionarlos obteniendo así dicha composición reforzada con fibra.