Mezclas de polímeros de etileno y artículos orientados con mejor resistencia a la contracción.

Un artículo orientado que se fabrica a partir de una mezcla polimérica que comprende:

(a) 20 a 50 partes de un primer componente (A) que comprende un polímero de etileno homogéneo que tiene una densidad entre 0,85 y 0,90 g/cm3, y una Mw/Mn menor que 3, y un índice de fluidez (I2) entre 0,5 y 5 g/10 minutos; y

(b) 30 a 80 partes de un segundo componente (B) que comprende un polímero de etileno heterogéneo ramificado, que tiene una densidad entre 0,91 y 0,945 g/cm3, y una Mw/Mn mayor que 3,5, y un índice de fluidez (I2) entre 0,5 y 10 gm/10 minutos; y

(c) 2 a 25 partes de un tercer componente (C) que comprende un polímero de etileno que tiene una densidad mayor que 0,945 g/cm3, y un índice de fluidez (I2) entre 0,01 y 10 g/10 minutos.

Mezclas de polímeros de etileno y artículos orientados con mejor resistencia a la contracción Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones de polímeros de etileno multlmodales para la fabricación de artículos orientados, tales como fibras, monofilamentos, cintas, y películas, así como artículos orientados producidos a partir de tales composiciones.

Antecedentes de la invención

Históricamente, los polímeros de etileno usados para películas, fibras, monofilamentos, y cintas orientados eran polietilenos unimodales que tienen una densidad alta, por ejemplo, por encima de ,945 g/cm3

Más recientemente, se han propuesto mezclas bimodales o multlmodales de polímeros de etileno específicos para aplicaciones de películas y fibras, con una variedad de composiciones de componentes y propiedades físicas diferentes. Por ejemplo, los documentos EP 6963 y US 6316549 (Chum et al.) enseñan la fabricación de películas y fibras a partir de mezclas de uno o más polímeros de etileno homogéneamente ramificados con uno o más polímeros de etileno heterogéneamente ramificados. Esas mezclas se pueden preparar in situ (por ejemplo, en un procedimiento de polimerización con reactores múltiples) o mezclando polímeros de etileno polimerizados por separado. Similarmente, el documento US 584445 (Kolthammer et al.) enseña que tales mezclas se pueden fabricar in situ en un procedimiento de polimerización multi-etapa.

El documento US 615617 (Maugans et al.) enseña que el uso de diversas mezclas multimodales de polímeros de etileno específicos (tales como copolímeros homogéneos de etileno catalizados por metalocenos que tienen una densidad <,9 g/cm3, con un polímero de etileno heterogéneo catalizado según Ziegler-Natta que tiene una densidad de ,935 a ,955 g/cm3) puede mejorar el comportamiento enlazante de las películas o fibras o artículos rotomoldeados fabricados a partir de tales mezclas.

El documento EP 898586 (Jacobson et al.) enseña la fabricación de películas y otros artículos fabricados a partir de un intervalo amplio de mezclas producidas a partir de (a) ciertos copolímeros de etileno, catalizados por metalocenos, que tienen una estrecha distribución de pesos moleculares y una distribución única de contenido en comonómeros, y (b) uno o más de entre otros polímeros a base de etileno tales como polímeros catalizados según Ziegler-Natta y/o polímeros de etileno lineales o sustancialmente lineales catalizados por metalocenos.

Los documentos EP 1378592 (Slootweg et al.) y WO 28/9895 (Buriani et al.) enseñan ciertas mezclas poliméricas bimodales para usar en la producción de fibras sintéticas para césped artificial, en donde las mezclas comprenden un primer componente de poM(propileno) o poM(etileno) y un segundo componente plastomérico catalizado por metalocenos (tal como una poliolefina catalizada por metalocenos o por catalizadores de un solo centro activo).

El documento W26/5379 (Lambert et al.) enseña cintas y fibras estiradas producidas a partir de mezclas de un componente que tiene una densidad de ,91 a ,95 g/cm3 y un segundo componente que tiene una densidad >,955 g/cm3. El documento EP 183397 (Lambert et al.) enseña la fabricación de cintas, películas y césped artificial a partir de mezclas bicomponentes de componentes catalizados según Ziegler-Natta - uno que tiene una densidad de ,92 a ,94 g/cm3 y el otro que tiene una densidad de ,937 a ,972 g/cm3

El documento EP 197273 (Van Pardon et al.) enseña la fabricación de películas, cintas y monofilamentos con mezclas (que tienen una densidad global de ,915 a ,938) producidas a partir de componentes catalizados según Ziegler-Natta, uno llamado znLLDPE y el otro llamado znPE. Igualmente el documento EP197274 (Van Pardon et al.) enseña la fabricación de películas, cintas y monofilamentos con mezclas producidas a partir de componentes catalizados por metalocenos, uno llamado mLLDPE y el otro llamado mPE, uno de los cuales puede tener una densidad de ,9 a ,93 g/cm3, y el otro que tiene una densidad de ,93 a ,98 g/cm3. Estas patentes discuten también un componente "prepolímero" opcional, para cuya descripción ambas patentes remiten al documento W9618662.

El documento W9/3414 (Stehling et al.) enseña diversas mezclas bimodales y trimodales de polímeros de etileno lineales que tienen distribuciones de pesos moleculares y composiciones muy estrechas. Los componentes de las mezclas pueden tener una variedad de densidades, tales como en los intervalos de ,85 a ,9 g/cm3, de ,9 a ,915 g/cm3, de ,915 a ,94 g/cm3, y por encima de ,94 g/cm3.

En las siguientes referencias se describen composiciones poliméricas, películas y/o revestimientos adicionales: Patente de U.S. 5.986.28, y Publicaciones Internacionales Nos. WO 26/9131, WO 24/26955 y WO 1998/21276.

Desgraciadamente el comportamiento de los correspondientes polímeros de etileno ha sido insatisfactorio en ciertas aplicaciones de artículos orientados, tales como el césped artificial. El poM(etileno) lineal de baja densidad (LLDPE) a

densidades por debajo de ,925 g/cm3, cuando se extrude en cintas o fibras orientadas, muestra típicamente altos valores de contracción tales como 1 por ciento o mayores. Esta contracción da frecuentemente por resultado problemas de funcionamiento durante el uso final de tales cintas, tales como las fibras de monofilamentos para aplicaciones de césped artificial, en donde la memoria elástica inducida térmicamente da por resultado la ondulación y/o torsión de las fibras. Este problema de contracción se agrava cuando un polímero de etileno elastomérlco, catalizado por metalocenos, se mezcla con el LLDPE con el fin de mejorar la recuperación elástica (o resiliencia) de las fibras.

En consecuencia, hay una continua necesidad de desarrollar polímeros que se puedan modelar en artículos orientados que tienen una combinación y equilibrio de propiedades muy deseados (por ejemplo, menor contracción y por tanto mayor estabilidad dimensional y menores efectos en la memoria elástica, aunque manteniendo también o mejorando la resistencia a la tracción y alargamiento residual) en comparación con los correspondientes polímeros a base de etileno.

Hemos Inventado ciertas composiciones de polímeros de etileno multimodales que inesperadamente mejoran el comportamiento en la contracción, mejorando también el comportamiento en la resistencia a la tracción y alargamiento residual de artículos orientados producidos a partir de esas composiciones.

Compendio de la invención

Esta Invención proporciona un artículo orientado fabricado a partir de una mezcla pollmérica que comprende:

(a) 2 a 5 partes de un primer componente (A) que comprende un polímero de etileno homogéneo, preferiblemente lineal o sustanclalmente lineal, que tiene una densidad entre ,85 y ,95 g/cm3, y una Mw/Mn menor que 3, y un índice de fluidez (I2) entre ,5 y 5 g/1 minutos; y

(b) 3 a 8 partes de un segundo componente (B) que comprende un polímero de etileno heterogéneo ramificado, que tiene una densidad entre ,91 y ,945 g/cm , y una Mw/Mn mayor que 3,5, y un índice de fluidez (l2) entre ,5 y 1 gm/1 minutos; y

(c) 2 a 25 partes de un tercer componente (C) que comprende un polímero de etileno que tiene una densidad mayor que ,945 g/cm3, y un índice de fluidez (l2) entre ,1 y 1 g/1 minutos.

Preferiblemente el artículo tiene:

(i) una contracción térmica (tal como se mide tomando el % de reducción de longitud de 1 metro de filamento tras insertarlo en aceite de silicona caliente a 9°C durante 2 segundos), que no es superior al 75% de un artículo dimensionado y orientado comparativamente, fabricado a partir de una composición polimérica que comprende solo el primer y segundo componente, y

(ii) una blandura (cuando se mide por la prueba de tracción y calculando la rigidez de la cinta orientada: La resistencia a la tracción y el alargamiento residual se miden en un medidor Zwick de tracción sobre una longitud de filamento de 26 mm y un ritmo de extensión con velocidad = 25 mm/min hasta la rotura de filamento. Se define la resistencia a la tracción como la fuerza de tracción en ruptura dividida por el peso lineal (dtex). El alargamiento residual es la deformación en ruptura de la fibra. El inicial (/) y primer punto de datos (F/L) de la curva de tracción se usan para calcular la rigidez dividiendo la resistencia a la tracción (cN/tex) de la cinta a una extensión de 2 mm por esta misma extensión, obteniendo una rigidez de cinta k, expresada en unidades de cN/tex/mm.), que no es menos del 15% de la blandura de ese artículo comparablemente dimensionado y orientado (como se ha discutido anteriormente), y

una densidad menor que ,925 g/cc.

Preferiblemente... [Seguir leyendo]

1. Un artículo orientado que se fabrica a partir de una mezcla polimérica que comprende:

(a) 2 a 5 partes de un primer componente (A) que comprende un polímero de etileno homogéneo que tiene una densidad entre ,85 y ,9 g/cm3, y una Mw/Mn menor que 3, y un índice de fluidez (I2) entre ,5 y 5 g/1 minutos; y

(b) 3 a 8 partes de un segundo componente (B) que comprende un polímero de etileno heterogéneo ramificado, que tiene una densidad entre ,91 y ,945 g/cm , y una Mw/Mn mayor que 3,5, y un índice de fluidez (l2) entre ,5 y 1 gm/1 minutos; y

(c) 2 a 25 partes de un tercer componente (C) que comprende un polímero de etileno que tiene una densidad mayor que ,945 g/cm3, y un índice de fluidez (l2) entre ,1 y 1 g/1 minutos.

2. El artículo de la reivindicación 1, en donde la mezcla polimérica tiene una relación entre rigidez, en cN/tex/mm, y densidad, en g/cm3, de manera que rigidez < 4,8364(densidad) - 4,3324.

3. El artículo de la reivindicación 2 en forma de una lámina de material compuesto tejida o entrecruzada.

4. El artículo de la reivindicación 1 en forma de monofilamentos.

5. El artículo de la reivindicación 1 en forma de césped artificial.

6. El artículo de la reivindicación 1 en forma de una película orientada biaxialmente.

7. El artículo de la reivindicación 1 en forma de una película elástica.

8. El artículo de la reivindicación 1 en el que el polímero de etileno homogéneo del primer componente es un copolímero de etileno sustancialmente lineal.

9. El artículo de la reivindicación 1 en el que el polímero de etileno homogéneo del primer componente es un copolímero de etileno lineal.

1. Un procedimiento para formar el artículo orientado de la reivindicación 1 en el que:

(a) el primer y segundo componente se mezclan in situ durante la formación de tales componentes en uno o más reactores de polimerización, para formar con ello un componente de mezcla (AB), y

(b) el tercer componente (C) se forma en reactor(es) de polimerización separado(s), y

(c) el tercer componente se mezcla ex situ con la mezcla parcial (AB) para formar la mezcla polimérica de la reivindicación 1, y

(d) la mezcla polimérica se trata después para formar el artículo orientado.

11. Un procedimiento para formar el artículo orientado de la reivindicación 1 en el que:

(a) el primer y tercer componente se mezclan in situ durante la formación de tales componentes en uno o más reactores de polimerización, para formar con ello un componente de mezcla (AC), y

(b) el segundo componente (B) se forma en reactor(es) de polimerización separado(s), y

(c) el segundo componente (B) se mezcla ex situ con la mezcla parcial (AC) para formar la mezcla polimérica de la reivindicación 1, y

(d) la mezcla polimérica se trata después para formar el artículo orientado.

12. Un procedimiento para formar el artículo orientado de la reivindicación 1 en el que:

(a) el segundo y tercer componente se mezclan in situ durante la formación de tales componentes en uno o más reactores de polimerización, para formar con ello un componente de mezcla (BC), y

(b) el primer componente (A) se forma en reactor(es) de polimerización separado(s), y

(c) el primer componente (A) se mezcla ex situ con la mezcla parcial (BC) para formar la mezcla polimérica de la reivindicación 1, y

(d) la mezcla polimérica se trata después para formar el artículo orientado.

13. El artículo de la reivindicación 1 en el que el polímero de etileno del tercer componente es un polímero de etileno homogéneo lineal o sustancialmente lineal que tiene una Mw/Mn menor que 3.

14. El artículo de la reivindicación 1 en el que el polímero de etileno del tercer componente es un polímero heterogéneo que tiene una Mw/Mn mayor que 3,5.

15. Un artículo orientado que es fabricado a partir de una mezcla polimérica, en donde la mezcla comprende al menos dos picos de fusión A y B por DSC, en donde un pico A ocurre a 12°C o temperatura superior, y en donde el

pico A está al menos 15°C por encima del pico B.

16. El artículo orientado de la reivindicación 15 en donde la mezcla comprende:

(a) 2 a 5 partes de un primer componente (A) que comprende un polímero de etileno homogéneo que tiene una densidad entre ,85 y ,9 g/cm3, y una Mw/Mn menor que 3, y un índice de fluidez (l2) entre ,5 y 5 g/1 minutos; y

(b) 3 a 8 partes de un segundo componente (B) que comprende un polímero de etileno heterogéneo ramificado, 1 que tiene una densidad entre ,91 y ,945 g/cm , y una Mw/Mn mayor que 3,5, y un índice de fluidez (l2) entre ,5 y

g/1 minutos; y

(c) 2 a 25 partes de un tercer componente (C) que comprende un polímero de etileno que tiene una densidad mayor que ,945 g/cm3, y un índice de fluidez (l2) entre ,1 y 1 g/1 minutos.