Concentrados de aditivos en gránulos de alta concentración para polímeros.

Un concentrado de aditivo en gránulos para un polímero comprende:

al menos un aditivo de polímero primario presente en una cantidad total de entre el 20 % en peso y el 90 % en peso del concentrado de aditivo en gránulos, teniendo el aditivo de polímero primario una temperatura de fusión del aditivo de polímero primario de entre 100 ºC y 200 ºC; y

y al menos un polímero vehículo primario presente en una cantidad total de entre el 10 % en peso y el 80 % en peso del concentrado de aditivo en gránulos, teniendo el polímero vehículo primario una temperatura de fusión del polímero vehículo primario por debajo de la temperatura de fusión del aditivo de polímero primario; en el que el concentrado, el aditivo de polímero primario y el polímero vehículo primario han sido procesados a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del aditivo de polímero primario y superior a la temperatura de fusión del polímero vehículo primario, para producir el concentrado de aditivo en gránulos.

Concentrados de aditivos en gránulos de alta concentración para polímeros Antecedentes

La presente solicitud reivindica la prioridad respecto de la solicitud de patente provisional de EE.UU. con N2 de serie 60/844.517, titulada "Concentrados de aditivos en gránulos de alta concentración para polímeros", presentada el 14 de septiembre de 2006, cuyo contenido completo se incorpora en el presente documento por referencia.

La invención se refiere, en general, al campo de los aditivos de polímeros y, en concreto, a concentrados de aditivos en gránulos de alta concentración, o agentes de estabilización de polímeros o mezclas, usados en diversos procedimientos de polimerización para potenciar la estabilidad de los polímeros. Por lo general, los aditivos y las mezclas de aditivos de polímeros se usan para proteger los polímeros de la degradación termo-oxidativa, para proporcionar resistencia a largo plazo a la luz y al calor, para neutralizar catalizadores residuales y para potenciar las propiedades de rendimiento del producto acabado. Normalmente, los aditivos de polímeros se presentan en forma de polvo, gránulos o pellas. Estos aditivos se pueden añadir de manera rutinaria al polímero durante las operaciones de extrusión post-reactor. Pueden usarse numerosas técnicas para introducir los aditivos en la corriente del polímero. En los procedimientos de polimerización en solución, suspensión o fase pastosa, los aditivos y las mezclas de aditivos se agregan frecuentemente a un líquido antes de introducirlos en la masa pastosa líquida de polímero post-reactor. Como alternativa, los aditivos pueden agregarse a la corriente fundida final de polímero a través de una extrusora de brazo lateral u otro dispositivo que pueda fundir el aditivo e introducirlo en la corriente del polímero. En este caso, por lo general, serán sometidos a un mezclado adicional mediante una extrusora u otro dispositivo de mezclado y el bombeo de la mezcla de polímero/aditivo a través de una matriz para la formación de gránulos del polímero final. En otros procedimientos de polimerización tales como un reactor en fase gaseosa, el polímero está presente en el reactor en forma de un "granulo de reactor" en polvo. En este caso, los aditivos pueden agregarse al polímero en varias formas diferentes. Los aditivos pueden agregarse a la corriente en polvo de "granulo de reactor" sólido. Esto puede envasarse como un producto vendible o puede suministrarse posteriormente a una extrusora u otro dispositivo de mezclado con el fin de mezclar y homogeneizar el polímero y dispersar los aditivos dentro del polímero fundido. Cuando los aditivos se agregan a la corriente en polvo de "granulo de reactor" sólido, los aditivos pueden introducirse en esta etapa a través de sus formas puras, normalmente polvos, o a través de un concentrado o en forma de mezcla madre. Posteriormente, esta mezcla se bombea a través de una matriz para la formación de gránulos. Como alternativa, en este tipo de procedimiento, los aditivos pueden introducirse a través de una extrusora de brazo lateral. La extrusora de brazo lateral funde los aditivos y los suministra dentro de una corriente de polímero fundido, en la que se mezclan más dentro de los polímeros finales, y se forman gránulos. En todas estas técnicas, la adición de los aditivos en forma de polvo puede ser difícil de manipular y suministrar, y en el caso de algunos aditivos, esto plantea un posible riesgo para la salud, y riesgo de incendio y de explosión. Si el sistema polimérico requiere la adición de varios componentes, bien los aditivos se deben mezclar previamente o se requiere el uso de más de un alimentador. Cuando se usa una extrusora de brazo lateral, no es común suministrar los aditivos en polvo directamente por numerosas razones. Además de las pérdidas anteriormente mencionadas con la manipulación y el suministro de los aditivos en forma de polvo a la extrusora de brazo lateral, el comportamiento a la fusión y la viscosidad de los aditivos y de las mezclas de aditivos, normalmente, no son adecuados para la adición directa mediante este procedimiento. Como resultado de ello, los aditivos en polvo se pueden preparar en una mezcla madre de concentración bastante baja. Por lo general, este tipo de mezcla madre se obtiene mediante la extrusión de una baja concentración de aditivos con una resina de polímero vehículo que es similar y compatible con el polímero principal por producir en el procedimiento de polimerización. Como resultado de ello, esta mezcla madre puede suministrarse fácilmente mediante una extrusora de brazo lateral.

La preparación de formas en gránulos no espolvoreables de mezclas de aditivos resuelve muchos de estos problemas. La patente de EE.UU. N2 5.240.642, titulada "Procedimiento para la obtención de formas granulares de aditivos para polímeros orgánicos", describe un procedimiento para la obtención de gránulos de bajo contenido en polvo de una mezcla de aditivos que incluye un antioxidante fenol y un neutralizador ácido procesado en el estado amorfo o fundido que incluye el uso de una extrusora.

La patente de EE.UU. N2 5.844.042, titulada "Procedimiento para la obtención de formas granulares de aditivos para polímeros orgánicos", describe formas granulares de mezclas de aditivos preparadas para forzar a la mezcla a pasar a través de una matriz para formar hebras y, a continuación, cortar dichas hebras para formar gránulos.

La patente de EE.UU. N2 5.597.857, titulada "Gránulos de bajo contenido en polvo de aditivos plásticos", describe gránulos de aditivos que comprenden del 10 al 1002% de estearatos cálcicos.

La patente de EE.UU. N2 6.740.694B2, titulada "Preparación de estabilizadores de bajo contenido en polvo", describe el uso de una masa fundida subenfriada de un aditivo como vehículo líquido para otros aditivos, así como versiones amorfas de estabilizadores.

La patente de EE.UU. N2 6.515.052, titulada "Aditivos de polímeros granulares y su preparación", describe el uso de un disolvente en un procedimiento de compactación para mejorar el rendimiento y la calidad de una mezcla de

aditivos compactada que incluye un fosfito.

La patente de EE.UU. N2 6.800.228, titulada "Granulos de antioxidante de fenol estéricamente impedidos que tienen dureza equilibrada", describe el uso de un disolvente para la preparación de mezclas de aditivos compactados que incluyen un fenol.

Las invenciones descritas anteriormente proporcionan formas con bajo contenido en polvo de mezclas de aditivos que pueden ser más convenientemente y exactamente suministradas a las operaciones de reacción post-reactor para la adición a un polímero cuando se agregan directamente a una corriente de polímero que está en fase sólida, y premezclada o suministrada simultáneamente con la corriente de polímero dentro de una extrusora u otro dispositivo de fusión, en el cual el polímero se funde y los aditivos, a continuación, son mezclados dentro del polímero fundido. Cuando los aditivos requieren la adición a través de una extrusora de brazo lateral y se suministran directamente a una corriente de polímero fundido, no se usan las mezclas de aditivos descritas anteriormente. En este caso, se usan mezclas madre, o concentrados de aditivos o mezclas de aditivos en un polímero vehículo compatible. Las mezclas madre tienen la ventaja de una baja friabilidad del microgránulo, pueden ser transportadas por aire, suministradas y extraídas usando equipos y procedimientos convencionales mediante una extrusora de brazo lateral.

La preparación de mezclas madre es bien conocida en la técnica. Las mezclas madre simplifican la adición de al menos un componente a la mezcla de polímero. Por razones económicas, es deseable preparar mezclas madre con altas proporciones de aditivos, y minimizar el uso del polímero vehículo compatible. Esto minimiza la cantidad de mezcla madre requerida para lograr un efecto deseado.

La preparación de altas proporciones de mezclas madre cargadas con minerales es bien conocida en la técnica. La patente de EE.UU. N2 6.713.545 B2, titulada "Mezcla madre universal", describe una mezcla madre de hasta un 85 % de carga, más un modificador de la viscosidad en un vehículo SBS universal. Una dificultad en la preparación de las mezclas madre de alta concentración de carga es la humectación, el mezclado y la dispersión de la carga al tiempo que se mantiene una viscosidad adecuadamente baja para procesar la mezcla madre. La adición de altas proporciones de carga puede aumentar enormemente la viscosidad de la mezcla madre.

La patente de EE.UU. N2 6.255.395 B1, de Klosiewicz y titulada "Mezclas madre que tienen altas proporciones de resina", describe la incorporación de altas proporciones de resinas de hidrocarburos a un polímero... [Seguir leyendo]

1. Un concentrado de aditivo en gránulos para un polímero comprende:

al menos un aditivo de polímero primario presente en una cantidad total de entre el 20 % en peso y el 90 % en peso del concentrado de aditivo en gránulos, teniendo el aditivo de polímero primario una temperatura de fusión 5 del aditivo de polímero primario de entre 100 2C y 200 2C; y

y al menos un polímero vehículo primario presente en una cantidad total de entre el 10 % en peso y el 80 % en peso del concentrado de aditivo en gránulos, teniendo el polímero vehículo primario una temperatura de fusión del polímero vehículo primario por debajo de la temperatura de fusión del aditivo de polímero primario; en el que el concentrado, el aditivo de polímero primario y el polímero vehículo primario han sido procesados a 10 una temperatura inferior a la temperatura de fusión del aditivo de polímero primario y superior a la temperatura

de fusión del polímero vehículo primario, para producir el concentrado de aditivo en gránulos.

2. El concentrado de aditivo en gránulos de la reivindicación 1, en el que el aditivo de polímero primario es un fenol impedido, un fosfito, un fosfonito, una amina retardada, una triazina, una benzofenona, un benzotriazol, un hidroxibenzoato o un estearato de metal.

3. El concentrado de aditivo en gránulos de la reivindicación 1, en el que el polímero vehículo primario es una

poliolefina tal como polietileno, polipropileno, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno-alfaolefina, poliestireno, polipropileno, polibuteno, copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-alcohol vinílico, copolímeros de estireno-butadieno, copolímeros, poliolefinas o mezclas de los mismos.

4. El concentrado de aditivo en gránulos de la reivindicación 1, que comprende además uno o más aditivos de 20 polímero adicionales presentes en una cantidad total inferior al 20 %, teniendo cada aditivo de polímero adicional

una temperatura de fusión del aditivo de polímero adicional inferior a 100 2C o superior a 200 2C.

5. El concentrado de aditivo en gránulos de la reivindicación 1, que comprende además uno o más polímeros vehículos adicionales presentes en una cantidad total inferior al 10 % en peso, teniendo cada polímero vehículo adicional una temperatura de fusión del polímero vehículo adicional inferior, superior o igual a la temperatura de

fusión del aditivo de polímero primario.