Composición de polietileno.

Una composición de copolímero de polietileno multimodal preparada usando un catalizador de Ziegler Natta y que tiene una densidad según la ISO 1183 a 23ºC de por lo menos 940 kg/m3 y un MFR2 según la ISO 1133 en el intervalo de 0,

05 a 10 g/10 min, en la que la composición tiene una ESCR según la ASTM 1693 de por lo menos 300 horas y un índice de polidispersidad reológica de por lo menos 3; y comprende:

A) de 25 a 65% en peso de una fracción de homopolímero de etileno de más bajo peso molecular;

B) de 25 a 55% en peso de una fracción de homopolímero o copolímero de etileno de más alto peso molecular con por lo menos un comonómero de C3-C10; y

C) de 5 a 25% en peso de una fracción de copolímero de etileno de ultra-más alto peso molecular con por lo menos un comonómero de C3-C10.

Composición de polietileno.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una nueva composición de copolímero de polietileno para su uso en la fabricación, entre otros, de artículos moldeados por soplado que muestran excelentes propiedades mecánicas tales como resistencia al agrietamiento por estrés medioambiental mientras que también tiene buena procesabilidad. En particular, la invención se refiere a una composición de copolímero de polietileno multimodal que comprende preferentemente por lo menos tres fracciones y a un procedimiento multietapa para preparar esta composición de polietileno. La invención incluye también artículos que comprenden dicha composición de polietileno y el uso de dicha composición para la producción de un artículo moldeado por soplado.

Antecedentes de la técnica

El moldeo por soplado es un procedimiento de moldeo usado comúnmente para producir varios recipientes industriales y domésticos (HIC). En este procedimiento, el polímero se funde y extruye en forma de un molde. A continuación se usa aire comprimido para inflar y dar forma al polímero en la forma deseada.

Las propiedades de importancia clave cuando se considera la idoneidad de un polímero para uso en procedimientos de moldeo de soplado por extrusión son comúnmente la resistencia al agrietamiento por estrés medioambiental (ESCR), resistencia al impacto y la rigidez del artículo formado con el polímero. También es deseable el alto hinchamiento en la boquilla ya que permite que la masa fundida de polímero entre totalmente en el molde, permitiendo la producción de artículos de forma compleja. La baja presión de la masa fundida es también deseable para minimizar el consumo de energía.

En general, la ESCR se puede mejorar por el experto de maneras conocidas, por ejemplo, incrementando el peso molecular del polímero o usando un catalizador de metaloceno para fabricar un polímero. Se sabe que los polímeros de más alto peso molecular y aquellos preparados usando catalizadores de metaloceno poseen propiedades mecánicas mejoradas sobre, por ejemplo, los polímeros de Ziegler Natta o los polímeros de más bajo peso molecular. Sin embargo, estas técnicas para mejorar las propiedades mecánicas son valiosas sólo si se mantiene la procesabilidad. Los polímeros con pobre fluidez no se extruyen o moldean fácilmente y son por lo tanto de valor limitado. El Mw incrementado y la catálisis de metaloceno conducen a una pobre procesabilidad.

El alto hinchamiento en la boquilla y la buena procesabilidad son características de los polímeros preparados usando catálisis de Cr sin embargo, las propiedades mecánicas de esos polímeros son pobres. La catálisis de Zlegler-Natta ofrece propiedades mecánicas mejoradas frente a la catálisis de Cr (aunque no tan buenas como los metalocenos) pero más débil procesabilidad (es decir, no tan buena como el Cr) ya que estos polímeros ofrecen menor hinchamiento en la boquilla.

Hay por lo tanto un compromiso entre las propiedades mecánicas y la procesabilidad y ningún catalizador ofrece el paquete ideal de propiedades. Aquellos materiales que exhiben las mejores propiedades mecánicas tienden a poseer pobre procesabilidad. Aquellos materiales que se procesan fácilmente tienen pobres propiedades mecánicas.

El polietileno se usa comúnmente en composiciones para móldeos por soplado debido a la atractiva combinación de su alta resistencia mecánica y buena resistencia al agrietamiento por estrés. El uso de composiciones de polietileno bimodales en aplicaciones de moldeo por soplado se discutió en el documento EP-A-63935. Aunque se consiguieron buenas propiedades mecánicas, se encontró que la resistencia de la masa fundida de los polímeros resultantes era insatisfactoriamente baja, conduciendo a problemas en las etapas de extrusión.

Se encontró también que era útil el uso de una composición trimodal, por ejemplo, como en el documento EP-A- 157647 para fabricar artículos moldeados por soplado.

Las composiciones de polietileno multimodales se han discutido también en los documentos EP-A-1772486 y EP-A- 122811, que se refieren a artículos moldeados por compresión e inyección. En el documento EP-A-1772485, se discuten ciertos polímeros trimodales para moldeo por soplado. Como se puede ver en los ejemplos de esta referencia, los ejemplos de la invención tienen las mismas propiedades Teológicas que el ejemplo comparativo 5 (BS2581).

El documento US21/15839 describe mezclas trimodales para la fabricación de tapones y cierres.

Sin embargo queda una necesidad de una composición de polietileno que sea apropiada para moldeo por soplado y que proporcione el óptimo equilibrio entre propiedades mecánicas y procesabilidad. En particular, se requieren alta resistencia al agrietamiento por estrés e hinchamiento en la boquilla. Más particularmente, son deseables alto hinchamiento en la boquilla y amplitud Teológica opcionalmente en combinación con alta ESCR.

Estos fines se pueden conseguir usando una composición de moldeo de polietileno multimodal preferentemente que

comprende por lo menos tres componentes con un alto índice de polidispersidad Teológica como se define aquí.

En particular, las composiciones de polietileno de la invención poseen hinchamiento en la boquilla similar al polietileno de Cr y un índice de polidispersidad Teológica más alto que el del polietileno de Cr. Además, se puede alcanzar una ESCR excepcional a densidad convencional. Imitando las propiedades del polietileno de Cr no hay necesidad de ajustar el equipo de procesado cuando se cambia de polietileno de Cr a un polímero de la invención - se puede usar la misma instalación.

Sumario de la invención

Una composición de copolímero de polietileno multimodal preparada usando un catalizador de Ziegler-Natta y que tiene una densidad según la ISO 1183 a 23°C de por lo menos 94 kg/m3 y un MFR2 según la ISO 1133 en el intervalo de ,5 a 1 g/1 min, en el que la composición tiene una ESCR según la ASTM 1693 de por lo menos 3 horas y un índice de polidispersidad Teológica de por lo menos 3; y comprende:

A) de 25 a 65% en peso de una fracción de homopolímero de etileno de más bajo peso molecular;

B) de 25 a 55% en peso de una fracción de homopolímero o copolímero de etileno de más alto peso molecular con por lo menos un comonómero de C3-C1; y

C) de 5 a 25% en peso de una fracción de copolímero de etileno de ultra-alto peso molecular con por lo menos un comonómero de C3-C1.

Descripción detallada de la invención

Los ensayos para cualquier parámetro reivindicado se dan en la sección de "ensayos analíticos" del texto que precede a los ejemplos.

En cualquier sitio que se use aquí la expresión "peso molecular", se quiere decir el peso molecular promedio en peso.

Usualmente, una composición de polietileno que comprende por lo menos dos fracciones de polietileno, que se han producido en diferentes condiciones de polimerización dando como resultado diferentes pesos moleculares y diferentes distribuciones de peso molecular para las fracciones, se denomina "multimodal". Por consiguiente, en este sentido las composiciones de la invención son polietilenos multimodales. El prefijo "multi" se refiere al número de diferentes fracciones poliméricas en las que consiste la composición. En este caso, las composiciones que consisten en tres fracciones de denominan "trimodales".

La composición de polietileno de la invención comprende preferentemente por lo menos tres componentes y es preferentemente un polímero trimodal (es decir, comprende 3 componentes solo). Idealmente, la composición comprende una fracción A de homopolímero o copolímero de etileno de más bajo peso molecular, una fracción B de homopolímero o copolímero de más alto peso molecular y una fracción C de copolímero de etileno de ultra alto peso molecular como se define con detalle a continuación.

Se ha encontrado que la composición de polietileno de la invención permite la formación de artículos que tienen un equilibrio ideal de propiedades. Tienen excelentes propiedades mecánicas y se procesan fácilmente. En particular, los artículos exhiben un excelente equilibrio de rigidez/ESCR poseyendo también propiedades de procesabilidad que son tan buenas como aquellas de los polímeros de Cr. Las composiciones de la invención son también reológicamente amplias con un índice de polidispersidad reológica de preferentemente por lo menos 3.

Composición

La composición multimodal de la invención tiene una densidad según la ISO 1183 a 23°C de por lo menos 94 kg/m3, preferentemente por lo menos 945 kg/m3, más preferentemente por lo menos 95 kg/m3, especialmente... [Seguir leyendo]

1. Una composición de copolímero de polietileno multimodal preparada usando un catalizador de Ziegler Natta y que tiene una densidad según la ISO 1183 a 23°C de por lo menos 94 kg/m3 y un MFR2 según la ISO 1133 en el intervalo de ,5 a 1 g/1 min, en la que la composición tiene una ESCR según la ASTM 1693 de por lo menos 3 horas y un índice de polidispersidad reológica de por lo menos 3; y comprende:

A) de 25 a 65% en peso de una fracción de homopolímero de etileno de más bajo peso molecular;

B) de 25 a 55% en peso de una fracción de homopolímero o copolímero de etileno de más alto peso molecular con por lo menos un comonómero de C3-C1; y

C) de 5 a 25% en peso de una fracción de copolímero de etileno de ultra-más alto peso molecular con por lo menos un comonómero de C3-C1.

2. Una composición de copolímero de polietileno multimodal según la reivindicación 1, en la que la

composición tiene una relación de hlnchamlento de por lo menos 1,7 a una velocidad de clzalladura aparente de 14,4 s-1.

3. Una composición de copolímero de polietileno multimodal según la reivindicación 1, en la que la

composición tiene una ESCR de por lo menos 3 horas y un SHI2,7/21 de por lo menos 5, preferentemente por lo menos 6.

4. Una composición de copolímero de polietileno multimodal según la reivindicación 1, en la que la

composición tiene una relación de hinchamiento de por lo menos 1,8 a una velocidad de cizalladura aparente de 28,8 s-1.

5. Una composición de copolímero de polietileno multimodal según la reivindicación 1, en la que la

composición tiene una relación de hinchamiento de por lo menos 1,9 a una velocidad de cizalladura aparente de 72 s-1.

6. Una composición de copolímero de polietileno multimodal según la reivindicación 1, en la que la

composición tiene un valor de G a 2kPa de por lo menos 1. Pa.

7. La composición según cualquier reivindicación precedente en la que la densidad es por lo menos 95 kg/m3, preferentemente por lo menos 956 kg/m3

8. La composición según cualquier reivindicación precedente que tiene un índice de polidispersidad reológica de por lo menos 5.

9. La composición según cualquier reivindicación precedente que tiene un valor de G a 2 kPa de por lo menos 1..

1. La composición según cualquier reivindicación precedente que tiene una relación de hinchamiento de por lo menos 1,7 a una velocidad de cizalladura aparente de 14,4 s-1, una relación de hinchamiento de por lo menos 1,8 a una velocidad de cizalladura aparente de 28,8 s-1 y una relación de hinchamiento de 1,9 a una velocidad de cizalladura aparente de 72 s-1.

11. La composición según cualquier reivindicación precedente que tiene un resultado del ensayo de Bell de ESCR de por lo menos 1. horas.

12. La composición según cualquier reivindicación precedente en la que por lo menos un comonómero es buteno, hexeno u octeno, preferentemente buteno.

13. Un artículo que comprende una composición de polietileno según cualquier reivindicación precedente, preferentemente un artículo moldeado por soplado.

14. Una composición de copolímero de polietileno multimodal según la reivindicación 1, que tiene una relación de hinchamiento de por lo menos 1,7 a una velocidad de cizalladura aparente de 14,4 s-1

un SHI2,7/21 de por lo menos 5,

una relación de hinchamiento de por lo menos 1,8 a una velocidad de cizalladura aparente de 28,8 s-1; y una relación de hinchamiento de por lo menos 1,9 a una velocidad de cizalladura aparente de 72 s-1.