Composición de moldeo de polietileno con una relación de craqueo por tensión/rigidez y resistencia al impacto mejoradas.

Una composición de polietileno de alta densidad para moldeo, que tiene una distribución de peso molecularmultimodal,

que posee una densidad de acuerdo con la norma ISO 1183 a 23 °C, comprendida en el intervalo de 945 a965 kg/m3 y un MFR190/2 de acuerdo con la norma ISO 1133, comprendido en el intervalo de 0,05 a 25 g/10 min, dondedicha composición de polietileno para moldeo comprende al menos tres fracciones de polímero de etileno, las cualesposeen diferentes pesos moleculares, a saber:

A) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de bajo peso molecular, con un pesomolecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 15 a 40 kg/mol;

B) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de peso molecular medio, con un pesomolecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 70 a 180 kg/mol y

C) del 15 al 50 % en peso de una fracción de copolímero de etileno de alto peso molecular, con un peso molecularpromedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 200 a 400 kg/mol;

y donde la composición tiene:

un módulo de tracción de acuerdo con la norma ISO 527-2: 1993, medido en muestras moldeadas por compresión, deal menos 800 MPa;

una resistencia al impacto de Charpy CIS (23 °C) de acuerdo con la norma ISO 179:2000 medida en muestras conmuesca en "V" producidas mediante moldeo por compresión de al menos 30 kJ/m2 yuna resistencia al craqueo ambiental por tracción ESCR medida como una prueba de propagación de fisuras FNCT deacuerdo con la norma ISO/DIS 16770.3, a 50 °C y 6 MPa, de al menos 20 h.

Composición de moldeo de polietileno con una relación de craqueo por tensión/rigidez y resistencia al impacto mejoradas La presente invención se refiere a una composición de polietileno de alta densidad para moldeo, que tiene una distribución del peso molecular trimodal —es decir, una composición que comprende al menos tres fracciones de polímero de etileno, las cuales poseen diferentes pesos moleculares— y que es particularmente adecuada para producir artículos moldeados, especialmente, artículos moldeados por inyección, soplado y compresión, en particular para tapas y cierres, empaques para transporte, artículos para el hogar y aplicaciones de empaque de paredes delgadas.

El moldeo por inyección puede usarse para fabricar una diversidad de artículos, entre los cuales se incluyen los artículos que tienen formas relativamente complejas y una gran variedad de tamaños. El moldeo por inyección, por ejemplo, es adecuado para la fabricación de tapas, cierres y de artículos empleados en el empaque para transporte, que con frecuencia tienen una forma en particular, adecuada para los objetos que llevan. Los ejemplos de estos artículos incluyen cajas, cubos, palés, cubetas, bandejas y cajones para mercancías. Por otra parte, el moldeo por inyección se usa mucho en la producción de elementos para aplicaciones destinadas a los artículos para el hogar, tales como bols y coladores, bols mezcladores, recipientes para comidas y baldes, así como también, para producir artículos de empaque de paredes delgadas, tales como recipientes plásticos con su parte superior abierta, para comidas congeladas o alimentos frescos o en aplicaciones no referidas a alimentos, como pinturas, adhesivos, cosméticos y productos farmacéuticos.

A medida que crecen los costos de las materias primas y las demandas de consumidores y fabricantes, los minoristas dedicados a la comercialización de polímeros se abocan a encontrar artículos de menor costo y mayor rendimiento para ofrecer a sus clientes. Las propiedades importantes del polímero a moldear por inyección son sus propiedades mecánicas que, a su vez, determinan las propiedades del artículo moldeado final. En particular, el polímero debe tener una buena resistencia al impacto y, al mismo tiempo, un buen equilibrio entre la resistencia al craqueo ambiental por tracción (ESCR, environmental stress crack resistance) (que, por ejemplo, se mide en términos del prueba de la campana o FNCT [Full Notch Creep Test, prueba de propagación de fisuras]) y la rigidez (que, por ejemplo, se mide en función del módulo E) . Por supuesto, la composición de polietileno debe tener al mismo tiempo buena procesabilidad, tal como buena capacidad de fluidez.

Para reducir el calibre y producir artículos más livianos, existe una creciente necesidad de utilizar materiales poliméricos más rígidos. Una mayor rigidez permite la fabricación de los artículos con paredes más delgadas y por ende, posibilita que se use menos materia prima por artículo que lo que sucede con los artículos menos rígidos. Las paredes, al ser más delgadas, dan lugar a artículos más livianos y por tanto, reducen los costos de transporte. El hecho de que los artículos sean más livianos también permite una reducción en el tiempo de los ciclos, lo cual reviste una gran importancia. Los artículos más livianos se enfrían más rápido, lo cual permite que el proceso de moldeo se ejecute con mayor frecuencia y que se produzcan más artículos en un periodo dado.

Lamentablemente en el estado actual de la técnica, es sabido que otras propiedades importantes —tales como la resistencia al impacto y la ESCR— se reducen a medida que aumenta la rigidez del polímero. Estas propiedades son contradictorias, al menos en parte, porque por ejemplo, la ESCR mejora al reducirse la densidad, en tanto que la rigidez mejora a medida que aumenta la densidad.

En general, el experto puede mejorar la rigidez y la ESCR de varias maneras conocidas, por ejemplo, aumentando el peso molecular del polímero. Se sabe que los polímeros de mayor peso molecular poseen propiedades mecánicas mejoradas respecto de los polímeros de menor peso molecular. No obstante, al aumentar el peso molecular del polietileno, normalmente se reduce la procesabilidad y, en particular, la capacidad de fluidez del polímero. Los polímeros con escasa fluidez no pueden extruirse ni moldearse fácilmente y por ende, su valor es limitado.

También existe una relación entre la rigidez y resistencia al impacto. Los materiales más rígidos tienden a presentar mayores deficiencias en cuanto a su resistencia al impacto, dado que denotan un comportamiento más quebradizo. Los materiales de alta resistencia al impacto tienden a ser blandos para poder absorber los impactos. Para los artículos moldeados, la capacidad de soportar los impactos es una propiedad importante. No obstante, la fabricación de artículos con alta rigidez y buenas propiedades de impactos es un problema conocido en la técnica.

De este modo, para crear artículos superiores a partir de composiciones de polietileno para moldeo, es importante que la composición utilizada tenga una resistencia al impacto buena o incluso excelente, y que al mismo tiempo, presente un equilibrio de las propiedades mecánicas que también sea bueno o incluso excelente, en particular en cuanto atañe a la ESCR y a la rigidez, según se mide en función del módulo E. Al mismo tiempo, las composiciones de polietileno para moldeo deben denotar una buena procesabilidad, tal como una buena capacidad de fluidez.

Pese a que se trabajado mucho en desarrollo en el campo de las composiciones de polietileno para moldeo, aún existe la necesidad de hallar una composición de polietileno adecuada para usar en el moldeo por inyección, soplado y compresión, en particular para tapas y cierres, empaques para transporte y aplicaciones de artículos para el hogar, que por un lado, provea una combinación de propiedades mecánicas excelentes, incluso resistencia al impacto, resistencia al craqueo por tensión y rigidez excelentes, así como también, un buen equilibrio entre estas propiedades mecánicas, y, por otro lado, buena procesabilidad, lo cual incluye una buena capacidad de fluidez. Se hace hincapié en que pese a que estas propiedades se contradicen entre sí al menos en parte, según se ha descrito anteriormente, para proveer una composición de polietileno para aplicaciones de moldeo, hay que lograr cada una de ellas. En el documento de patente europea con el número EP-A-1772486, se describe una composición polimérica trimodal que contiene una pequeña proporción de un componente de peso molecular ultraalto para proporcionar buenas propiedades de rigidez e impacto. No obstante, hemos hallado que el uso de este componente de peso molecular ultraalto puede introducir falta de homogeneidad en la mezcla. El módulo de tracción y la prueba de impacto de Charpy pueden maximizarse realmente, sin perder la homogeneidad en la mezcla, empleando un mayor porcentaje del componente de alto peso molecular, pero usando un peso molecular más bajo. Por lo tanto, no hay necesidad de emplear un componente de peso molecular ultraalto (que tiene, por ejemplo, un peso molecular de 500 kg/mol o más) . Es posible obtener mejores resultados usando valores de Mw (molecular weight, peso molecular) más accesibles.

Asombrosamente, estas metas pueden alcanzarse mediante una composición de polietileno para moldeo, que comprende una fracción de un homopolímero de bajo peso molecular, una fracción de un homopolímero de peso molecular medio y una fracción de un copolímero de alto peso molecular.

Sumario de la invención De este modo, la presente invención provee una composición de polietileno de alta densidad para moldeo, que tiene una distribución del peso molecular multimodal, que posee una densidad de acuerdo con la ISO 1183, a 23 °C, comprendida en el intervalo de 945 a 965 kg/m3 y un MFR190/2 (mass flow rate, caudal de masa) de acuerdo con la ISO 1133 en el intervalo de 0, 05 a 25 g/10 min, donde la citada composición de polietileno para moldeo comprende al menos tres fracciones de polímero de etileno, las cuales poseen diferentes pesos moleculares, a saber:

A) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de bajo peso molecular, con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 15 a 40 kg/mol;

B) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de peso molecular medio, con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 70 a 180 kg/mol y

C) del 15 al 50 % en peso de una fracción de copolímero de etileno de alto peso molecular, con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 200 a 400... [Seguir leyendo]

1. Una composición de polietileno de alta densidad para moldeo, que tiene una distribución de peso molecular multimodal, que posee una densidad de acuerdo con la norma ISO 1183 a 23 °C, comprendida en el intervalo de 945 a 965 kg/m3 y un MFR190/2 de acuerdo con la norma ISO 1133, comprendido en el intervalo de 0, 05 a 25 g/10 min, donde dicha composición de polietileno para moldeo comprende al menos tres fracciones de polímero de etileno, las cuales poseen diferentes pesos moleculares, a saber:

A) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de bajo peso molecular, con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 15 a 40 kg/mol; B) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de peso molecular medio, con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 70 a 180 kg/mol y C) del 15 al 50 % en peso de una fracción de copolímero de etileno de alto peso molecular, con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 200 a 400 kg/mol;

y donde la composición tiene:

un módulo de tracción de acuerdo con la norma IS.

52. 2: 1993, medido en muestras moldeadas por compresión, de al menos 800 MPa;

una resistencia al impacto de Charpy CIS (23 °C) de acuerdo con la norma ISO 179:2000 medida en muestras con muesca en “V” producidas mediante moldeo por compresión de al menos 30 kJ/m2 y

una resistencia al craqueo ambiental por tracción ESCR medida como una prueba de propagación de fisuras FNCT de acuerdo con la norma ISO/DIS 16770.3, a 50 °C y 6 MPa, de al menos 20 h.

2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene una resistencia al impacto de Charpy (- 20 °C) de acuerdo con la norma ISO 179:2000 medida en muestras con muescas en “V” producidas por moldeo por compresión de al menos 10 kJ/m2.

Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual hay al menos 20 % en peso de cada fracción A) , B) y C) .

4. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual el componente B tiene una densidad de 940 a 965 kg/m3.

5. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual el componente C tiene una densidad menor que 915 kg/m3.

6. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual la fracción C es un copolímero de etileno-hexeno.

7. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual la fracción C forma al menos 25 % en peso de la composición.

8. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que tiene un resistencia al craqueo ambiental por tracción ESCR medida como una prueba de propagación de fisuras FNCT de acuerdo con la norma ISO/DIS 16770.3 a 50 °C y 6 MPa, de al menos 20 h.

9. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual las fracciones A, B y C se fabrican usando un catalizador de sitio único.

10. Un artículo moldeado que comprende una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente.

11. El uso de la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en la fabricación de un artículo moldeado, en particular un artículo moldeado por compresión o un artículo moldeado por inyección.

12. Una composición de polietileno de alta densidad para moldeo, que tiene una distribución del peso molecular multimodal, que tiene una densidad de acuerdo con la norma ISO 1183 a 23 °C, comprendida en el intervalo de 945 a 965 kg/m3 y un MFR190/2 de acuerdo con la norma ISO 1133 comprendido en el intervalo de 0, 05 a 25 g/10 min, donde dicha composición de polietileno para moldeo comprende al menos tres fracciones de polímero de etileno, las cuales poseen diferentes pesos moleculares:

A) del 15 al 50 % en peso de un fracción de homopolímero de etileno de bajo peso molecular con un MFR190/2 de 50 a 1000 g/10 min.

B) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de peso molecular medio con un MFR190/21 de 6 a 50 g/10 min y

C) del 15 al 50 % en peso de una fracción de copolímero de etileno de alto peso molecular con un MFR190/21 de 0, 05 a 5 g/10 min;

y donde la composición tiene:

un módulo de tracción de acuerdo con la norma IS.

52. 2: 1993, medido en muestras moldeadas por compresión, de al menos 800 MPa;

una resistencia al impacto de Charpy CIS (23 °C) de acuerdo con la norma ISO 179:2000 medida en muestras con muesca en “V” producidas mediante moldeo por compresión de al menos 30 kJ/m2 y

una resistencia al craqueo ambiental por tracción ESCR medida como una prueba de propagación de fisuras FNCT de acuerdo con la norma ISO/DIS 16770.3 at 50 °C y 6 MPa, de al menos 20 h.

13. Un procedimiento para la fabricación de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende mezclar lo siguiente:

A) del 15 al 50 % en peso de un fracción de homopolímero de etileno de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 15 a 40 kg/mol;

B) del 15 al 50 % en peso de una fracción de homopolímero de etileno de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 70 a 180 kg/mol y

C) del 15 al 50 % en peso de una fracción de copolímero de etileno de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw comprendido en el intervalo de 200 a 400 kg/mol, para formar una composición de polietileno de alta densidad para moldeo que tiene una distribución de peso molecular multimodal,

una densidad de acuerdo con la norma ISO 1183 a 23 °C, comprendida en el intervalo de 945 a 965 kg/m3 y un MFR190/2 de acuerdo con la norma ISO 1133 comprendido en el intervalo de 0, 05 a 25 g/10 min,

un módulo de tracción de acuerdo con la norma IS.

52. 2: 1993, medido en muestras moldeadas por compresión, de al menos 800 MPa;

una resistencia al impacto de Charpy CIS (23 °C) de acuerdo con la norma ISO 179:2000 medida en muestras con muesca en “V” producidas mediante moldeo por compresión de al menos 30 kJ/m2 y

una resistencia al craqueo ambiental por tracción ESCR medida como una prueba de propagación de fisuras FNCT de acuerdo con la norma ISO/DIS 16770.3 a 50 °C y 6 MPa, de al menos 20 h.