Película de polietileno que tiene mejores propiedades mecánicas y de barrera y método para preparar la misma.

Una película de polietileno que comprende una composición de polímero multimodal,

teniendo la película las siguientes características:

una caída de la energía total de dardo, medida de acuerdo con la norma ASTM D4272, mayor que aproximadamente 0,61 J;

una resistencia al impacto de caída del dardo, medida de acuerdo con la norma ASTM D1709, Método A, mayor que aproximadamente 135 g; y

una tasa de transmisión de vapor y de humedad, medida de acuerdo con la norma ASTM F1249 a 38 ºC y a una humedad relativa del 90 %, de menos de aproximadamente 33,5 g-mm/645 cm2/24 h,

en la que dichos ensayos de ASTM se llevan a cabo en una muestra de ensayo que tiene un espesor de 10 micrómetros, en la que la composición polimérica tiene una densidad mayor o igual que 0,940 g/cc y en la que la composición polimérica tiene un valor "a" mayor que 0,30 cuando la viscosidad compleja dinámica frente a los datos de la frecuencia de barrido se ajustan a la ecuación de Carreau-Yasuda con un valor de n ≥ 0,1818.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/072320.

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: SUKHADIA, ASHISH, M., MARTIN, JOEL, L., YANG,QING, LANIER,JERRY T, JAYARATNE,KUMUDINI,C.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08J5/18 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 5/00 Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00). › Fabricación de películas u hojas.

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Fragmento de la descripción:

Película de polietileno que tiene mejores propiedades mecánicas y de barrera y método para preparar la misma

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente divulgación se refiere a composiciones poliméricas y a películas fabricadas a partir de las mismas, más específicamente a composiciones de polietileno para la fabricación de películas de alta densidad, de alto peso molecular.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las poliolefinas son materiales plásticos útiles para fabricar una amplia variedad de productos apreciados debido a su combinación de rigidez, ductilidad, propiedades de barrera, resistencia a la temperatura, propiedades ópticas, disponibilidad y bajo coste. Uno de los productos más apreciados son las películas de plástico. En particular, el polietileno (PE) es uno de los polímeros de mayor volumen consumidos en el mundo. Es un polímero versátil que ofrece alto rendimiento con respecto a otros polímeros y materiales alternativos tales como vidrio, metal o papel. Las películas de plástico tales como las películas de PE se usan en su mayor parte en aplicaciones de envasado, pero también encuentran utilidad en los campos agrícola, médico y de ingeniería.

Las películas de PE se fabrican en una diversidad de calidades que normalmente se diferencian por la densidad del polímero de tal manera que las películas de PE se pueden denominar por ejemplo, polietileno de baja densidad (LDPE) , polietileno de densidad media (MDPE) y polietileno de alta densidad (HDPE) , en las que cada intervalo de densidad presenta una combinación única de propiedades que la hacen adecuada para una aplicación en particular. Por ejemplo, una película de HDPE se puede usar en aplicaciones de envasado que necesitan propiedades de impacto superiores. El HDPE es un tipo de PE compuesto principalmente por largas cadenas de hidrocarburo lineal y el polímero resultante tiene un empaquetamiento muy compacto y es cristalino. El HDPE, con respecto a otras películas de PE, destaca por su dureza, rigidez, mayor resistencia a la tracción, resistencia a la abrasión, estabilidad y resistencia química.

A pesar de los muchos atributos positivos del HDPE, el producto de la película es permeable a los gases tales como oxígeno o dióxido de carbono. De este modo, sería deseable desarrollar un producto de película de HDPE que presente una combinación de buenas propiedades metálicas tales como un alto impacto o resistencia a la tracción y buenas propiedades de barrera tales como una baja tasa de transmisión de vapor de oxígeno.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con la presente invención se proporciona una película de polietileno tal como se establece en la reivindicación 1. Las realizaciones adicionales de la presente invención se establecen en las reivindicaciones 2 a 15.

El documento de patente de los Estados Unidos de América US 2003/0148119 describe una película de poliolefina resistente al aceite que usa polipropileno de alto contenido isotáctico.

La patente de los Estados Unidos de América Nº 6.340.532 desvela películas retráctiles fabricadas a partir de resina pseudohomogénea de polietileno lineal de baja densidad.

El documento de patente EP-A-0686497 describe películas que tienen propiedades sellantes y envases que contienen a las mismas.

El documento de patente WO 99/16799 desvela copolímeros de estrecha distribución del peso molecular que contienen ramificaciones de cadena larga y el proceso para formar las mismas.

El documento de patente EP-A-0562493 describe una película para envasado de alimentos termoencogible biaxialmente que comprende una mezcla de tres componentes.

El documento de patente EP-A-0374783 desvela una película terpolimérica de polietileno termoencogible de muy baja densidad.

El documento de patente GB-A-2025839 describe películas laminadas orientadas y tubos de envase fabricados a partir de las mismas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una representación de la distribución del peso molecular de las cinco resinas experimentales del Ejemplo 1.

La Figura 2 es una representación de la distribución del peso molecular de todas las resinas del Ejemplo 1.

La Figura 3 es una representación de la viscosidad como una función de la frecuencia de las resinas del Ejemplo 1.

La Figura 4 es una representación del ángulo de fase como una función del módulo complejo de las resinas del Ejemplo 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En la presente memoria se desvelan composiciones de polietileno multimodal (PE) , películas de PE y métodos para fabricarlos. Dichos métodos comprenden la preparación de una composición de PE multimodal y la formación de la composición en una película. La composición de PE puede comprender una resina con base de PE y opcionalmente aditivos o modificadores. La composición de PE comprende una resina de PE multimodal y la película preparada a partir de la misma presenta mejores propiedades mecánicas y de barrera tal como se define en la reivindicación 1.

La resina con base de PE es una resina multimodal. En la presente memoria, la "modalidad" de una resina polimérica se refiere a la forma de su curva de distribución del peso molecular, es decir, el aspecto de un gráfico de la fracción, frecuencia o número del peso del polímero como una función de su peso molecular. La fracción del peso del polímero se refiere a la fracción del peso de las moléculas de un tamaño dado. Una resina polimérica puede tener dos o más componentes que se pueden distinguir el uno del otro, por ejemplo en base a su composición individual y/o su distribución del peso molecular. Se puede preparar una curva de distribución del peso molecular para cada componente individual de la resina polimérica.

Las curvas de distribución del peso molecular de los componentes individuales se pueden superponer sobre un gráfico común para formar la curva de distribución del peso de la resina polimérica como un todo. Sobre esta supersuposición, la curva resultante para la resina polimérica como un todo puede ser multimodal o mostrar n picos distintos que corresponden a los n componentes poliméricos de diferentes distribuciones de peso molecular. Por ejemplo, un polímero que tiene una curva de distribución del peso molecular que muestra un solo pico se puede denominar polímero unimodal, un polímero que tiene una curva que muestra dos picos distintos se puede denominar polímero bimodal, un polímero que tiene una curva que muestra tres picos distintos se puede denominar polímero trimodal, etc. Los polímeros que tienen curvas de distribución del peso molecular que muestran más de un pico se pueden denominar de forma colectiva polímeros o resinas multimodales. Además, los distintos picos pueden corresponder a los componentes que presentan distintas características. Por ejemplo, una resina de polímero bimodal puede presentar dos picos distintos que corresponden a dos componentes individuales de diferentes pesos moleculares. Dicha resina de polímero bimodal puede tener un primer componente que por lo general se puede caracterizar como un componente del polímero con alto peso molecular y un segundo componente que por lo general se puede caracterizar como un componente del polímero de bajo peso molecular. Como alternativa, la superposición de las curvas de distribución del peso molecular de los componentes individuales puede mostrar un pico único que se amplía en comparación con las curvas para los componentes individuales que corresponden a las fracciones de polímero que tienen distribuciones de peso molecular diferentes pero que se solapan. En una realización, la composición de PE multimodal comprende una resina con base de PE bimodal. El resto del análisis se centrará en las composiciones de PE bimodal con el entendimiento de que se pueden usar otras composiciones poliméricas, por ejemplo las que tienen diferente modalidad, en diversos aspectos y realizaciones como sería evidente para alguien experto en la materia.

La composición de PE y/o los componentes individuales de la composición de PE pueden comprender un homopolímero, un copolímero o mezclas de los mismos. En una realización, los componentes de la composición de PE pueden ser un copolímero compuesto de un polímero de etileno con uno o más comonómeros tales como olefinas alfa. En una realización, la composición de PE comprende un etileno de mayor peso molecular/componente copolímero (HMW) de 1-olefina y un etileno de menor peso molecular/componente copolímero (LMW) de 1-olefina. El comonómero del componente HMW de la composición de PE puede ser el mismo o diferente al comonómero del componente LMW. Los ejemplos de comonómeros adecuados incluyen... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una película de polietileno que comprende una composición de polímero multimodal, teniendo la película las siguientes características:

una caída de la energía total de dardo, medida de acuerdo con la norma ASTM D4272, mayor que aproximadamente 0, 61 J;

una resistencia al impacto de caída del dardo, medida de acuerdo con la norma ASTM D1709, Método A, mayor que aproximadamente 135 g; y

una tasa de transmisión de vapor y de humedad, medida de acuerdo con la norma ASTM F1249 a 38 ºC y a una humedad relativa del 90 %, de menos de aproximadamente 33, 5 g-mm/645 cm2/24 h,

en la que dichos ensayos de ASTM se llevan a cabo en una muestra de ensayo que tiene un espesor de 20 micrómetros, en la que la composición polimérica tiene una densidad mayor o igual que 0, 940 g/cc y en la que la composición polimérica tiene un valor "a" mayor que 0, 30 cuando la viscosidad compleja dinámica frente a los datos de la frecuencia de barrido se ajustan a la ecuación de Carreau-Yasuda con un valor de n = 0, 1818.

2.La película de la Reivindicación 1 en la que la composición polimérica comprende un copolímero de etileno y un comonómero de alfa olefina, en la que el comonómero de alfa olefina comprende 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 3metil-1-buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hepteno, 1-octeno, 1-noneno, 1-deceno o combinaciones de los mismos.

3. La película de la Reivindicación 1 que comprende adicionalmente un impacto de Spencer mayor que aproximadamente 0, 35 J como se determina de acuerdo con la norma ASTM D3420; una tasa de transmisión de oxígeno menor o igual que aproximadamente 15, 7 cm3-micrómetro/645 cm2/día como se determina de acuerdo con la norma ASTM D3985; un módulo secante en dirección transversal al 1% mayor que aproximadamente 1172 MPa como se determina de acuerdo con la norma ASTM D882; o un módulo secante en la dirección de la máquina al 1% mayor que aproximadamente 896 MPa como se determina de acuerdo con la norma ASTM D882.

4. La película de la Reivindicación 1 en la que la composición polimérica tiene un peso molecular medio en peso de aproximadamente 180.000 g/mol a aproximadamente 350.000 g/mol.

5. La película de la Reivindicación 1 en la que la composición polimérica es bimodal.

6. La película de la Reivindicación 1 que comprende adicionalmente una resistencia al desgarro de Elmendorf en la dirección transversal mayor o igual que aproximadamente 85 g como se determina de acuerdo con la norma ASTM D1922.

7. La película de la Reivindicación 1 en la que la composición polimérica tiene un valor "eta cero" menor que aproximadamente 4 x 105 Pa.s cuando los datos de la viscosidad compleja dinámica frente a la frecuencia de barrido se ajustan a la ecuación de Carreau-Yasuda con un valor de n = 0, 1818.

8. La película de la Reivindicación 1 en la que la composición polimérica tiene un valor "tau eta" menor que aproximadamente 5 s cuando los datos de la viscosidad compleja dinámica frente a la frecuencia de barrido se ajustan a la ecuación de Carreau-Yasuda con un valor de n = 0, 1818.

9. La película de la Reivindicación 1 que comprende adicionalmente un impacto de caída de dardo mayor que aproximadamente 200 g como se determina de acuerdo con la norma ASTM D1709, Método A.

10. La película de la Reivindicación 1, en la que la composición comprende un etileno de mayor peso molecular/componente copolímero (HMW) de 1-olefina y un etileno de menor peso molecular/componente copolímero (LMW) de 1-olefina y en la que el componente HMW tiene un PDI menor o igual que aproximadamente 5, 5 y el componente LMW tiene un PDI menor o igual que aproximadamente 10.

11. La película de la Reivindicación 1, en la que la película tiene un espesor de aproximadamente 3 micrómetros aproximadamente 127 micrómetros.

12. La película de la Reivindicación 1, en la que la composición comprende menos de aproximadamente 1% en peso de aditivos no poliméricos.

13. La película de la Reivindicación 1, en la que la composición tiene un peso molecular medio en peso de aproximadamente 200.000 g/mol a aproximadamente 300.000 g/mol.

14. La película de la Reivindicación 10, en la que el componente HMW tiene un PDI menor o igual que aproximadamente 4, 0.

15. La película de la Reivindicación 1, en la que la composición tiene un índice de fluidez a alta carga (HLMI) de aproximadamente 1 g/10 min a 30 g/10 min.


 

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