Material de polietileno estabilizado.

Una tubería que comprende:

una resina de polietileno, en la que dicha resina de polietileno tiene una densidad de al menos 0,

925 g/cc y una densidad máxima de 0,965 g/cc, un índice de fusión (I2) en el intervalo de 0,05 a 5 g/10 minutos; y

un sistema antioxidante, en el que dicho sistema antioxidante comprende:

al menos un antioxidante de una primera clase de antioxidantes que es 3,3',3'',5,5',5''-hexa-terc-butil-.alfa.,.alfa.',.alfa.''-(mesitilen-2,4,6-triil)tri-p-cresol;

y al menos un antioxidante de un segunda clase de antioxidantes que es pentaeritritol tetrakis(3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato) u octadecil-3-(3,5-di-terc.butil-4-hidroxifenil)-propionato;

en la que dicha tubería es capaz de obtener un tiempo F en el Procedimiento APTF-2 de Jana Laboratories de al menos 1.000 horas, bajo las siguientes condiciones: pH 6,8 (±0,1); cloro 4,1 mg/l (±0,1); ORP Nominal 830 mV; temperatura de fluido 110ºC (±1); temperatura del aire 110ºC (±1); presión 482,63 KPa (70 psig)(±1); caudal 63,09 cc/sg (0,1 galones US/min)(±10 por ciento).

Material de polietileno estabilizado.

La presente invención se refiere a resina de polietileno estabilizado y en particular a una resina de polietileno multimodal estabilizado así como a las composiciones que contienen tal resina. La presente invención también se refiere a aplicaciones de tal resina o composición, por ejemplo producir un artículo con forma. La resina y la composición de la invención son particularmente adecuadas para el uso en tuberías.

En particular, la presente invención se refiere a una tubería que comprende:

una resina de polietileno, en la que dicha resina de polietileno tiene una densidad de al menos 0, 925 g/cc y una densidad máxima de 0, 965 g/cc, un índice de fusión (I2) en el intervalo de 0, 05 a 5 g/10 minutos; y

un sistema antioxidante, en el que dicho sistema antioxidante comprende:

al menos un antioxidante de una primera clase de antioxidantes que es 3, 3’, 3’’, 5, 5’, 5’’-hexa-terc-butil.alfa., .alfa.’, .alfa.’’- (mesitilen-2, 4, 6-triil) tri-p-cresol;

y al menos un antioxidante de una segunda clase de antioxidantes que es pentaeritritol tetrakis (3- (3, 5-di-terc-butil-4hidroxifenil) propionato) o octadecil-3- (3, 5-di-terc.butil-4-hidroxifenil) -propionato;

en la que dicha tubería es capaz de obtener un tiempo F en el Procedimiento APTF-2 de “Jana Laboratories” de al menos 1.000 horas, bajo las siguientes condiciones: pH 6, 8 (±0, 1) ; cloro 4, 1 mg/l (±0, 1) ; ORP Nominal 830 mV; temperatura de fluido 110ºC (±1) ; temperatura del aire 110ºC (±1) ; presión 482, 63 KPa (70 psig) (±1) , caudal 63, 09 cc/sg (0, 1 galones US/min) (±10 por ciento) .

El polietileno es conocido para usarse en artículos con forma incluyendo las tuberías. Las composiciones de polietileno con una distribución de peso molecular multimodal (MWD, del Inglés “Molecular Weight Distribution”) , por

ejemplo una MWD bimodal, pueden ofrecer distintas ventajas en comparación con los polietilenos unimodales u otras poliolefinas. Por ejemplo, los polietilenos bimodales pueden combinar las propiedades mecánicas favorables proporcionadas por un polietileno de peso molecular alto con la buena capacidad de procesamiento de un polietileno de peso molecular bajo. La técnica anterior informa que tales materiales se pueden emplear de manera ventajosa en diversas aplicaciones, incluyendo aplicaciones de película o tubería. Los polietilenos multimodales de la técnica anterior sugeridos para usarse en tuberías incluyen los materiales descritos en los documentos de las solicitudes PCT con los números de publicación WO 97/29152, WO 00/01765, WO 00/18814, WO 01/02480 y WO 01/25328.

En vista de las consecuencias potencialmente desastrosas de los fallos del material, la aceptación de cualquier tubería de plástico para la distribución de agua o gas se somete a estándares de producto y requerimientos de realización expuestos en normas, por ejemplo, DIN ( (Norma Industrial Alemana o “Deutsche Industrie Norm”) o normas definidas por ISO (“International Organization for Standardization”, Ginebra, Suiza) . Ejemplos de tales estándares incluyen EN ISO 15877:2003 Plastics piping systems for hot and cold water installations-Chlorinated poly (vinyl chloride) (PVC-C) (incluyendo las siguientes Partes: Parte 1: General (the present standard) , Parte 2: Pipes, Parte 3: Fittings, Parte 5: Fitness for purpose of the system, Parte 7: Guidance for the assesment of conformity (CEN ISO/TS 15877-7) ; EN ISO 15874, Plastics piping systems for hot and cold water installations-Polypropylene (PP) (ISO 15874:2003; EN ISO 15875, Plastics piping systems for hot and cold water installations-Crosslinked polyethylene (PE-X) (ISO 15875:2003) ; EN ISO 15876, Plastics piping systems for hot and cold water installations-Polybutylene (PB) (ISO 15876:2003) ; ISO (22391, Plastics piping systems for hot and cold water installations-PE-RT; DIN 16833 Pipes made from polyethylene of raised temperature-resistance (PE-RT) General Quality Requirements Testing; DIN 4721 Plastic piping systems for warm water floor heating and radiator connections; polyethylene of raised temperature resistance (PE-RT) ; Oenorm B 5159 Plastics piping systems of polyethylene with raised temperature resistance (PE-RT) for hot and cold water installations. Cada uno de estos estándares se incorpora en la presente como referencia en su totalidad.

El estado de los materiales de polietileno de la técnica vendidos dentro de las aplicaciones de tubería, tales como tuberías de irrigación, tuberías de aguas residuales, tuberías domésticas (incluyendo calefacción bajo el suelo, sistemas de fusión de la nieve, reparto de agua caliente y fría) puede que tenga que encontrar estándares específicos. Por ejemplo los materiales de polietileno vendidos para tuberías de presión, puede que tengan que encontrar las llamadas clasificaciones PE80 o PE100 (PE significa polietileno) . Las tuberías fabricadas a partir de polietilenos que se clasifican como resinas tipo PE80 o tipo PE100 deben resistir una tensión circunferencial mínima,

o tensión tangencial (“hoop stress”) , de 8 MPa (PE80) o 10 MPa (PE100) a 20ºC durante 50 años. Las resinas PE100 son grados de polietileno de alta densidad (HDPE, del Inglés “High Density Polyethylene”) que generalmente tienen una densidad de al menos aproximadamente 0, 950 g/cm3 o mayor.

Su Fuerza Hidrostática a Largo Plazo (LTHS, del Inglés “Long Term Hydrostatic Strength”) relativamente escasa a altas temperaturas ha sido una desventaja reconocida de los polietilenos tradicionales los cuales vuelven a estos materiales inadecuados para usarse en la fabricación de tuberías con exposición a temperaturas mayores, tales como las aplicaciones de tubería domestica. Los sistemas de tubería doméstica generalmente funcionan a presiones entre 2x105 y 10x105 Pa (2 y 10 bar) y temperaturas de hasta aproximadamente 70ºC con temperaturas de mal funcionamiento de 95-100ºC. Las tuberías domésticas incluyen tuberías para agua caliente y/o fría en redes de calefacción presurizada y agua potable dentro de los edificios así como tuberías para sistemas de fusión de la nieve o recuperación de calor. Por ejemplo, en Estándar Internacional ISO 10508 (primera edición 15 de Octubre de 1995,

“Thermosplastic pipes and fittings for hot and cold water systems”) se especifican los requerimientos de función para las diversas clases de tuberías de agua caliente, incluyendo calefacción bajo el suelo, conectores der radiador y tuberías sanitarias En muchas aplicaciones el cloro se añade al agua para usarse como un desinfectante. Los sistemas de agua clorada presentan retos adicionales para los sistemas de tubería de plástico, ya que se sabe que la exposición a cloro incrementa los índices de fallo para sistemas de tubería de plástico (es decir, es necesario menos tiempo hasta que se detecta un escape) . Se sabe que el cloro reacciona con el polietileno en una reacción oxidación-reducción que da como resultado la degradación del polímero. Generalmente los antioxidantes se usan para contrarrestar el efecto del cloro, pero se ha descubierto que los antioxidantes convencionales usados con resinas actualmente usadas en aplicaciones de tubería pueden ser extraídos por el agua en un periodo de tiempo relativamente corto.

Por consiguiente, aún hay necesidad de nuevos materiales de polietileno estabilizados que ofrezcan una combinación ventajosamente equilibrada de propiedades térmicas, mecánicas y de procesamiento, y que mantengan sus propiedades físicas en ambientes de agua clorada. Es un objetivo de la presente invención encontrar estas y otras necesidades.

Se ha descubierto que al menos tres factores afectan a la estabilidad de las tuberías de plástico usadas con sistemas de agua clorada. Primero, el exterior de las tuberías está expuesto a oxígeno en el aire. Segundo, el interior de las tuberías está expuesto a cloro en el agua. Se pueden usar antioxidantes para aumentar la resistencia de la tubería a cada uno de estos factores, sin embargo se ha descubierto que cada antioxidante no es igualmente eficaz frente a cada uno de estos factores ambientales. Otro factor que se observó que tiene una relación con la estabilidad a largo plazo de tuberías en sistemas de agua clorada, es la capacidad de los antioxidantes de resistir la extracción desde el agua del interior de la tubería. Actualmente no hay sistemas antioxidantes conocidos que se dirijan satisfactoriamente a la combinación de todos estos factores para resinas de polietileno estándar.

Por consiguiente, la presente invención proporciona una clase de resinas que... [Seguir leyendo]

1. Una tubería que comprende:

una resina de polietileno, en la que dicha resina de polietileno tiene una densidad de al menos 0, 925 g/cc y una densidad máxima de 0, 965 g/cc, un índice de fusión (I2) en el intervalo de 0, 05 a 5 g/10 minutos; y

un sistema antioxidante, en el que dicho sistema antioxidante comprende:

al menos un antioxidante de una primera clase de antioxidantes que es 3, 3’, 3’’, 5, 5’, 5’’-hexa-terc-butil.alfa., .alfa.’, .alfa.’’- (mesitilen-2, 4, 6-triil) tri-p-cresol;

y al menos un antioxidante de un segunda clase de antioxidantes que es pentaeritritol tetrakis (3- (3, 5-di-tercbutil-4-hidroxifenil) propionato) u octadecil-3- (3, 5-di-terc.butil-4-hidroxifenil) -propionato;

en la que dicha tubería es capaz de obtener un tiempo F en el Procedimiento APTF-2 de Jana Laboratories de al menos 1.000 horas, bajo las siguientes condiciones: pH 6, 8 (±0, 1) ; cloro 4, 1 mg/l (±0, 1) ; ORP Nominal 830 mV; temperatura de fluido 110ºC (±1) ; temperatura del aire 110ºC (±1) ; presión 482, 63 KPa (70 psig) (±1) ; caudal 63, 09 cc/sg (0, 1 galones US/min) (±10 por ciento) .

2. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el sistema antioxidante comprende: entre 300 y 5.000 ppm de 3, 3’, 3’’, 5, 5’, 5’’-hexa-terc-butil-.alfa., .alfa.’, .alfa.’’- (mesitilen-2, 4, 6-triil) tri-p-cresol; y entre 300 y 5.000 ppm de pentaeritritol tetrakis (3- (3, 5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) propionato) o/y entre 300 y

5.000 ppm de octadecil-3- (3, 5-di-terc.butil-4-hidroxifenil) -propionato.

3. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que uno de los antioxidantes proporciona resistencia a extracción y otro proporciona resistencia a oxidación.

4. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el sistema antioxidante comprende además Tris (2, 4-diterc-butilfenil) fosfato.

5. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha resina de polietileno es multimodal.

6. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la resina de polietileno tiene una densidad de al menos 0, 940 g/cc y una densidad máxima de 0, 965 g/cc.

7. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la resina de polietileno comprende además uno o más desactivadores de metal.

8. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la resina de polietileno comprende además uno o más estabilizadores basados en fósforo.

9. La tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha tubería tiene un tiempo F de más de 1.200 horas.