Resinas de polietileno para accesorios de tubería.

Accesorio de tubería elaborado de una resina de polietileno que tiene un MI5,

medido de acuerdo con lanorma ASTM D 1238 (1986) a una temperatura de 190° C bajo una carga de 5 kg, de 0.40 a 0.70 g/10 min, unadensidad después de granulación y adición de aditivos entre 957 kg/m3 y 963 kg/m3, y un tiempo de resistencia alagrietamiento por tensión de por lo menos 165 horas a 80° C y 5.5 MPa de acuerdo con los estándares EN1555 -EN12201 - ISO4427 - ISO4437, y que comprende de 47 a 52% en peso de una fracción de polietileno de bajo pesomolecular (A) que tiene una viscosidad inherente ηA (medida en tetrahidronaftaleno a 16° C, a una concentración de1 g/l, por medio de un viscosímetro del tipo Ostwald (K2/K1 aproximadamente 620)) de 0.45 a 0.75 dl/g, y de 48 a53% en peso de una fracción de polietileno de alto peso molecular (B) que tiene una viscosidad inherente ηA(medida en tetrahidronaftaleno a 160° C, a una concentración de 1g/l, por medio de un viscosímetro del tipo Ostwald(K2/K1 aproximadamente 620)) de 2.7 a 10.9 dl/g, en donde la fracción de polietileno de alto peso molecular (B)comprende un copolímero de etileno y ya sea 1-hexeno o 1-octeno.

Resinas de polietileno para accesorios de tubería

La presente invención se relaciona con resinas de polietileno, más particularmente con aquellas adecuadas para uso como tuberías, aditamentos o accesorios de tubería, y con un proceso para producir dichas resinas. La presente invención también se relaciona con el uso de compuestos de polietileno que comprenden dichas resinas para la fabricación de tuberías o accesorios de tubería, y con dichos accesorios en sí mismos.

Las poliolefinas tales como polietilenos que tienen alto peso molecular de manera general han mejorado las propiedades mecánicas sobre sus contrapartes de bajo peso molecular. Sin embargo, las poliolefinas de alto peso molecular pueden ser difíciles de procesar y pueden ser costosas de producir.

Para muchas aplicaciones HDPE, es importante el polietileno con dureza mejorada, fuerza y resistencia al agrietamiento por esfuerzos ambientales (ESCR) . Estas propiedades mejoradas se pueden alcanzar más fácilmente con polietileno de alto peso molecular. Sin embargo, cuando aumenta el peso molecular del polímero, se reduce la capacidad de procesamiento de la resina. Al proporcionar un polímero con una distribución de alto peso molecular amplia o bimodal (MPD) , se retienen las propiedades deseadas que son características de resinas de alto peso molecular mientras que se mejora la capacidad de procesamiento, particularmente capacidad de extrusión.

Son conocidas las resinas de polietileno para la producción de tuberías y accesorios. Las resinas para tubería requieren alta rigidez (resistencia a la ruptura por fluencia) , combinada con una alta resistencia contra el crecimiento lento de grietas así como también con resistencia a la propagación de grietas que produce dureza al impacto. Sin embargo, subsiste la necesidad de mejorar la resistencia a la ruptura por fluencia de resinas para tubería disponibles actualmente, mantener la resistencia contra crecimiento lento de grietas y la rápida propagación de grietas por lo menos a un nivel constante. Esto permitiría un aumento en la clasificación de presión de dichas tuberías.

Se utilizan ampliamente las tuberías de polietileno ya que son ligeras y se pueden ensamblar fácilmente mediante soldadura por fusión. Las tuberías de polietileno también tienen buena flexibilidad y resistencia al impacto, y están libres de corrosión. A menos que se refuercen las tuberías de polietileno, sin embargo se limitan en su resistencia hidrostática por el inherente bajo límite elástico del polietileno. Se acepta de manera general que a mayor densidad del polietileno, mayor será la resistencia hidrostática a largo plazo. Se conocen en la técnica resinas para tubería que son denominadas por los nombres “PE 80” y “PE 100”. Esta clasificación se describe en ISO 9080 e ISO 12162. Estas son resinas de polietileno que cuando se utilizan para la formación de tuberías de dimensiones específicas, sobreviven a una prueba de presión a largo plazo a diferentes temperaturas durante un periodo de 5, 000 horas. La extrapolación de acuerdo con la ISO 9080 muestra que tienen una tensión extrapolada de 20° C/ 50 años en un menor nivel de predicción (97.5% de nivel de confidencia - “LPL”) de por lo menos 8 y 10 MPa; dichas resinas se conocen como resinas PE80 y PE 100 respectivamente. La densidad del polvo básico actual utilizado en la producción de un compuesto PE100 está cerca a 0.950 g/cm3 (normalmente de 0.949 a 0.951 g/cm3) . Dichas resinas de polietileno que contienen cantidades convencionales de pigmentos negros tienen densidades de aproximadamente 0.958 a 0.960 g/cm3. También se requieren accesorios de tubería que tengan dichas propiedades. Adicionalmente, se desea que los accesorios de tubería tengan buena resistencia al pandeo.

Se sabe en la técnica que los componentes clave para una buena resina PE 100 son la combinación de un polímero de bajo peso molecular y alta densidad con poca o ninguna ramificación de cadena corta (SCB) debido a la incorporación de comonómeros y una resina de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) con alto peso molecular y SCB.

Usualmente, se producen resinas de polietileno de dicha composición en un proceso de reactor de cascada que utiliza catalizadores Ziegler- Natta. Otra variante podría ser mezclar diferentes polvos de polietileno y extrudirlos para formar una mezcla física, en oposición a una mezcla química producida utilizando un reactor de cascada. Sin embargo, la mezcla física a menudo conduce a una mezcla pobre de los fundidos, lo que deja grandes partículas microscópicas de alto peso molecular (denominadas en la técnica como geles) incrustadas en el producto final. La fracción de peso de la resina LLDPE está alrededor de 50% de la mezcla. El polietileno de alta densidad y bajo peso molecular (HDPE) confiere un alta cristalinidad, y por lo tanto una alta rigidez y resistencia a fluencia para la mezcla, y deprime la viscosidad de fundido de la mezcla. El alto peso molecular LLDPE proporciona la mezcla de polietileno una alta densidad de moléculas de unión como resultado de la ramificación de cadena corta, que es responsable de la resistencia al agrietamiento por esfuerzos ambientales (ESCR) observada en estas mezclas.

El documento WO 00/60001 describe un polietileno multimodal de alta densidad para uso en tuberías y que tiene una clasificación PE 80 y PE 100, en donde la fracción de alto peso molecular normalmente comprende 45-55% en peso de la composición, y tiene una densidad menor de 0.930 g/cm3 y un HLMI de menos de 0.30 g/10 min. El MI5 de la resina es normalmente 0.2-0.3 g/10 min.

El documento WO 02/34829 describe un polietileno multimodal de alta densidad para uso en tuberías o accesorios, en donde la resina normalmente tiene un MI5 de 0.2-0.6 g/10 min, y la fracción de bajo peso molecular (bloque LMP) comprende por lo menos 51% en peso de resina. En el Ejemplo 1 por ejemplo, el bloque LMP comprende 55% en peso de resina, y la resina tiene un MI5 de 0.63 g/10 min. Esta resina podría no ser adecuada para los accesorios de tubería porque la distribución de peso molecular (MPD) muy reducida de los bloques individuales y la MPD reducida de la composición resultante provocarían pobre homogeneidad y pobre capacidad de procesamiento.

El documento WO 02/102891 describe un polietileno multimodal de alta densidad para uso en tuberías o accesorios, en donde la resina normalmente tiene un MI5 de 0.15 - 2 g/10 min, y la fracción de bajo peso molecular comprende por lo menos 53% en peso de resina. En el Ejemplo 10 por ejemplo, el bloque LMP comprende 58.4% en peso de resina, y la resina tiene un MI5 de 0.54 g/10 min. Esta resina puede no ser adecuada para los accesorios de tubería porque la muy alta proporción de primer bloque podría provocar pobre homogeneidad de producto que resultaría en pobres propiedades mecánicas.

El documento EP-A-1359191 describe mezclas bimodales de polietileno.

El documento JP 2000-109521A describe un polietileno multimodal de alta densidad para uso en tuberías o accesorios, en donde la resina normalmente tiene un MI5 de 0.25-0.50 g/10 min, y la fracción de bajo peso molecular comprende 45-60% en peso de resina. No hay descripción específica del uso de 1-hexeno o 1-octeno como comonómero en la fracción de alto peso molecular. Ejemplos individuales de la invención tienen un MI5 de 0.42 g/10 min, pero utilizan 1-buteno como el comonómero y por lo tanto tienen una densidad de solo 952 kg/m3.

Hemos encontrado que al seleccionar una combinación particular de propiedades es posible obtener resinas con las propiedades hidrostáticas requeridas para las tuberías, que las hacen particularmente adecuadas para accesorios de tubería así como para tuberías.

De acuerdo lo anterior, la presente invención proporciona un accesorio de tubería elaborado de una resina de polietileno que tiene un MI5, medido de acuerdo con la norma ASTM D 1238 (1986) a una temperatura de 190° C bajo una carga de 5 kg, de 0.40 a 0.70 g/10 min, una densidad después de granulación y adición de aditivos entre 957 kg/m3 y 963 kg/m3, y un tiempo de resistencia al agrietamiento por tensión de por lo menos 165 horas a 80° C y de 47 a 52% en peso de una fracción de polietileno de bajo peso molecular (A) que tiene una viscosidad inherente rA (medida en tetrahidronaftaleno a 160° C. a una concentración de 1g/l, por medio de un viscosímetro del tipo Ostwald (K2/K1 aproximadamente 620) ) de 0.45 a 0.75 dl/g, y de 48 a 53% en peso de una fracción de polietileno de alto peso molecular (B) que tiene una viscosidad inherente rA (medida en tetrahidronaftaleno a 166° C, a una concentración de 1g/l, por medio de un viscosímetro del tipo Ostwald (K2/K1 aproximadamente... [Seguir leyendo]

1. Accesorio de tubería elaborado de una resina de polietileno que tiene un MI5, medido de acuerdo con la norma ASTM D 1238 (1986) a una temperatura de 190° C bajo una carga de 5 kg, de 0.40 a 0.70 g/10 min, una densidad después de granulación y adición de aditivos entre 957 kg/m3 y 963 kg/m3, y un tiempo de resistencia al 5 agrietamiento por tensión de por lo menos 165 horas a 80° C y 5.5 MPa de acuerdo con los estándares EN1555 -EN12201 - ISO4427 - ISO4437, y que comprende de 47 a 52% en peso de una fracción de polietileno de bajo peso molecular (A) que tiene una viscosidad inherente rA (medida en tetrahidronaftaleno a 16° C, a una concentración de 1 g/l, por medio de un viscosímetro del tipo Ostwald (K2/K1 aproximadamente 620) ) de 0.45 a 0.75 dl/g, y de 48 a 53% en peso de una fracción de polietileno de alto peso molecular (B) que tiene una viscosidad inherente rA

(medida en tetrahidronaftaleno a 160° C, a una concentración de 1g/l, por medio de un viscosímetro del tipo Ostwald (K2/K1 aproximadamente 620) ) de 2.7 a 10.9 dl/g, en donde la fracción de polietileno de alto peso molecular (B) comprende un copolímero de etileno y ya sea 1-hexeno o 1-octeno.

2. Accesorio de tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la fracción de polietileno de bajo peso molecular (A) de la resina de polietileno comprende un polietileno que tiene una densidad de por lo menos 0.965

g/cm3 y un MI2, medido de acuerdo con la norma ASTM D 1238 (1986) a una temperatura de 190° C bajo una carga de 2.16 kg, de 5 a 1000 g/10 min, y la fracción de polietileno de alto peso molecular (B) tiene una densidad de 0.910 a 0.940g/cm3 y un HLMI de 0.05 a 2 g/10 min, medido de acuerdo con la norma ASTMs D 1238 (1986) a una temperatura de 190° C bajo una carga de 21.6 kg.

3. Accesorio de tubería de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la resina de polietileno 20 comprend.

4. 51% en peso con respecto al peso total de la composición de la fracción de polímero de etileno (A) .

4. Accesorio de tubería de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la resina de polietileno comprend.

4. 51% en peso con respecto al peso total de la composición de la fracción de polímero de etileno (A) .

5. Accesorio de tubería de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la resina de polietileno tiene un MI5 de 0.45 a 0.65 g/10 min, preferiblemente 0.50 a 0.60 g/10 min.

6. Accesorio de tubería de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la resina de polietileno tiene una densidad después de granulación y adición de aditivos entre 959 kg/m3 y 961 kg/m3, o una densidad natural luego que sale del reactor antes de la adición de cualesquier aditivos tales como pigmentos, de entre 950 y 952 kg/m3.

7. Accesorio de tubería de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la resina de polietileno comprende por lo menos 0.2%% mol y a lo sumo 0.7% mol de unidades de monómero derivadas de 1hexeno o 1-octeno.