ES2224741T3 - Composiciones antibloqueantes/antiadherentes y procedimiento de preparacion de las mismas. - Google Patents
Composiciones antibloqueantes/antiadherentes y procedimiento de preparacion de las mismas.Info
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Abstract
Un procedimiento para la producción de un agente antibloqueante/antiadherente que comprende el tratamiento de la superficie del talco con un siloxano funcionalizado, un poliéter funcionalizado, o un polímero basado en carbono.
Description
Composiciones antibloqueantes/antiadherentes y
procedimiento de preparación de las mismas.
La presente invención se refiere a un producto,
un proceso para su preparación y el uso del mismo en la producción
de película de plástico. Más específicamente, la presente invención
se refiere a un talco antibloqueo antiadherente, un proceso para la
preparación del mismo y su uso como aditivo en la producción de
película de poliolefina.
Las películas de poliolefina producidas de
acuerdo con el proceso de la presente invención son útiles en un
amplio intervalo de aplicaciones de empaquetado y en cubierta de
películas
Las películas de poliolefina se usan extensamente
en aplicaciones de empaquetado y en recubrimientos de película. El
uso de películas continuas de poliolefina continúa aumentando a
medida que aparecen nuevas oportunidades de mercado en áreas donde
era tradicional el uso de papel. La versatilidad de la película
proporciona una perspectiva de crecimiento potencial infinita para
el producto en el futuro. Sin embargo, existe un problema inherente
en el uso de películas de plástico que puede retardar su aceptación
y crecimiento en el mercado, estas se adhieren entre sí. Cuando se
produce o usa la película de plástico en diversas aplicaciones,
existe una tendencia para que las películas que están en contacto se
adhieran entre sí o se "bloqueen", haciendo que la separación
de la película, la apertura de bolsas fabricadas con la película o
encontrar el fin de la película en un rollo de plástico sea difícil.
La presente invención se refiere a composiciones de resina de
poliolefina que se han diseñado específicamente para tener una
capacidad antibloqueante satisfactoria.
Los agentes antibloqueo son materiales que se
añaden a las resinas de poliolefina para volver rugosa antiadherente
su superficie y, por tanto, evitar que las capas de la película de
plástico se adhieran entre sí, de aquí que el término "agente
antibloqueante" se aplique a los mencionados materiales. Aunque
los materiales inorgánicos tales como, por ejemplo, tierra de
diatomeas, sílice sintética y talco se sabe que reducen el bloqueo
cuando se añaden a las composiciones de resina de película de
poliolefina, cada uno tiene ventajas y desventajas críticas.
Una ventaja comparativa de la tierra de diatomeas
es que se sabe que es un agente antibloqueante moderado, cuando se
usa como agente antibloqueante. Sin embargo, se sabe también que la
tierra de diatomeas afecta de manera adversa las propiedades físicas
de la película, tales como la transparencia de la película, el velo
de la película, y es muy abrasiva y moderadamente cara, y puede
representar una seria amenaza para la salud. Se sabe que los
silicatos sintéticos son efectivos como antibloqueantes, sin
embargo, una desventaja significativa de la sílice es que es muy
cara. Por otra parte, cada vez se utiliza más el talco como un
agente antibloqueante efectivo en vez de la tierra de diatomeas y la
sílice sintética debido a una ventaja significativa de costes sobre
ambos. Sin embargo, una desventaja principal cuando se añade talco a
las resinas de película de poliolefina, es que adsorbe agresivamente
otros aditivos de la película, tales como los antioxidantes, agentes
antideslizantes y coadyuvantes del procesado. La ausencia, o el
nivel reducido de estos aditivos en las composiciones de resina de
poliolefina durante la producción, causa de manera rutinaria
problemas de procesado y produce serios problemas de calidad de la
película.
Por ejemplo, los antioxidantes se añaden para
mejorar la estabilidad de la película, los agentes antideslizantes
están presentes en la resina para mejorar la conversión de la
película mientras que los coadyuvantes del procesado se emplean para
mejorar la calidad de la película y para proporcionar la lubricación
durante la extrusión de la película eliminando la fractura en
fundido. La fractura en fundido es una medida de la uniformidad de
la superficie de la película, la apariencia y la resistencia. De los
tres aditivos mencionados aquí, los coadyuvantes del procesado son
los más adversamente afectados por la presencia de agentes
antibloqueantes. Aunque se conoce bien que los agentes
antibloqueantes adsorben los coadyuvantes del procesado, los agentes
antibloqueantes de talco adsorben mayores cantidades de coadyuvantes
del procesado que los antibloqueantes de tierra de diatomeas o de
sílice sintética. Consiguientemente, cuando las composiciones de
resina se producen conteniendo aditivos que incluyen talco
antibloqueo, es necesario aumentar la dosificación de coadyuvantes
del procesado. El aumento de la dosificación tiene efectos adversos
sobre la economía de toda la producción de la película de
plástico.
Por tanto, es necesaria una nueva generación de
agentes antibloqueo de talco que adsorban menos coadyuvantes de
procesado que la sílice sintética o la tierra de diatomeas.
La Patente de Estados Unidos Nº 5.401.482
describe un procedimiento para la fabricación de una sustancia de
talco que consiste en partículas que tienen una estructura laminar,
teniendo cada partícula una estructura cristalina interna y al menos
una superficie hidrófila, el procedimiento comprende calentar las
partículas de talco a una temperatura inferior a 900ºC centígrados
bajo condiciones tales que eviten la conversión del talco en
enstatita y con el fin de efectuar una modificación superficial que
consiste en la sustitución de grupos siloxano inertes por silanoles
activos.
La Patente de Estados Unidos Nº 5.229.094
describe una sustancia de talco que consiste en partículas que
tienen una estructura laminar, comprendiendo cada partícula láminas
internas hidrófobas y que tienen la estructura cristalina del talco
en el interior de cada unidad, ligadas entre sí mediante fuerzas de
cohesión típicas del talco (fuerzas de Van der Waals), la sustancia
de talco se caracteriza porque cada partícula tiene al menos una
lamina superficial hidrófila.
Un producto y un procedimiento para producir un
agente antibloqueo que comprende el tratamiento de la superficie de
un mineral inorgánico con un polímero de siloxano funcionalizado o
un polímero de poliéter o polímero de poliéter funcionalizado o
polímero basado en carbono. Cuando los minerales inorgánicos se
recubren con un polímero de siloxano funcionalizado o un polímero de
poliéter o un polímero de poliéter funcionalizado o un polímero
basado en carbono y a continuación se usan como aditivo en la
producción de una película de poliolefina, se reduce sustancialmente
la adsorción del resto de los aditivos de la resina.
Las películas de poliolefina de acuerdo con el
procedimiento de la presente invención son útiles en un amplio
intervalo de aplicaciones de empaquetado y recubrimientos de
película.
En un aspecto, la presente invención realiza el
tratamiento de la superficie del talco con cierto tipo de siloxano o
polímeros de silano. El talco tratado inhibe la adsorción de los
aditivos de la película plástica sobre el talco. El tratamiento de
la superficie significa recubrir, recubrir parcialmente o usar una
cantidad efectiva para inhibir la adsorción de otros aditivos. La
invención realiza el recubrimiento de cualquier material de talco
con un polidialquilo funcionalizado, de manera preferible
polidimetilsiloxano, que tiene la fórmula estructural:
[Si(CH_{3})(R)-O-Si(CH_{3})(R)-O]_{n}
en la que n es el número de
unidades repetitivas (peso molecular), CH_{3} es un grupo metilo,
Si es silicio, O es oxígeno, y R es un grupo alquilo funcionalizado.
El grupo alquilo puede, sin limitación, funcionalizarse con
carboxilato, amina, amida, tiol, sulfato, fosfato, y
similares.
Los polímeros de siloxano que son útiles en la
presente invención se pueden seleccionar entre el grupo que consiste
en alquil polidimetilsiloxano funcionalizado (carboxilato, amina,
amida, tiol, sulfato, fosfato) en el que se prefiere el carboxilato,
polidimetilsiloxano terminado con
bis-(12-hidroxiestearato) (Aldrich Chemical Co. -
1001 West Saint Paul Avenue, Milwaukee, WI 53233), y
poli(dimetilsiloxano) insertado con poliacrilatos (Aldrich)
No existe limitación en el procedimiento usado para producir
polímeros de siloxano. Los polímeros de siloxano de la presente
invención se pueden fabricar mediante polimerización iónica o
polimerización radicalaria y similares, o cualquier otro
procedimiento para producir polímeros de siloxano.
El intervalo del peso molecular del polímero de
siloxano está entre aproximadamente 1.000 a aproximadamente
1.000.000 unidades de masa atómica (u.m.a.), de manera preferible
varía entre aproximadamente 1.000 a aproximadamente 100.000 u.m.a.
El peso molecular se puede determinar mediante cromatografía de
permeación en gel (CPG).
Los silanos que son útiles en la presente
invención tienen la fórmula estructural SiR_{4}, en la que Si es
silicio, R puede ser cualquier grupo capaz de formar un enlace
covalente con el silicio (por ejemplo, un grupo alquilo, un grupo
alcoxi, un grupo alquilo funcionalizado, y un grupo alcoxi
funcionalizado, y cualquier combinación de los anteriores adecuada
para lo mismo). Los siguiente silanos son útiles en la presente
invención: octiltrietoxisilano (silano OSi Silquest®
A-137), triaminosilano funcional (silano OSi
Silquest® A-1130),
bis-(gamma-trimetoxisililpropil) amina (silano OSi
Silquest® A-1170), todas las cuales comercializa
OSi.
En otro aspecto, la presente invención consiste
de un recubrimiento del talco con poliéteres y poliéteres
funcionalizados para reducir la adsorción de los aditivos de la
película sobre el talco. La fórmula estructural general es:
H-(OCHR(CH_{2})_{x}CHR_{1})_{n}-OH
en la que n es el número de
unidades repetitivas (peso molecular), x es cero o un entero, R es
un grupo alquilo, C es carbono, H es hidrógeno, y R_{1} es un
grupo funcional que puede ser, sin limitación, un alquil
carboxilato, una alquil amina, una alquil amida, un alquil tiol, un
alquil sulfato, un alquil sulfonato, un alquil fosfato o un alquil
fosfonato y
similares.
Los poliéteres y poliéteres funcionalizados que
son útiles para el tratamiento de la superficie del talco se pueden
seleccionar entre el grupo que consiste en poli (etilén glicol),
poli (etilén glicol) bis.(carboximetil) éter, poli (etilén glicol)
dimetil éter, diestearato de poli (etilén
glicol-400), y similares, y los poliéteres
funcionalizados (alquil carboxilato, alquil amina, alquil amida,
alquil sulfato, alquil tiol, alquil sulfonato, alquil fosfato,
alquil fosfonato) en los que se prefiere la funcionalidad alquil
carboxilato. No existe limitación en el procedimiento usado para
producir los polímeros de poliéteres y poliéteres funcionalizados.
Los poliéteres y poliéteres funcionalizados de la presente invención
se pueden fabricar mediante polimerización iónica o polimerización
radicalaria y similares, o mediante cualquier otro procedimiento
conocido para producir poliéteres y poliéteres funcionalizados.
El intervalo del peso molecular de los poliéteres
y poliéteres funcionalizados está entre aproximadamente 1.000 a
aproximadamente 10.000.000 u.m.a., con un intervalo preferido de
entre aproximadamente 10.000 a aproximadamente 1.000.000 u.m.a. El
peso molecular se puede determinar por GPC.
En un aspecto adicional, la presente invención
está relacionada con el uso de recubrimientos de polímeros basados
en carbono, para tratar la superficie del talco con el fin de
disminuir el nivel de adsorción de los aditivos. También incluye en
la definición de polímeros basados en carbono que son copolímeros de
ácido maleico / olefina que tiene la fórmula general
en la que n indica el peso
molecular y x e y representan la relación de cada unidad monomérica
en el polímero. Los polímeros basados en carbono que son útiles para
el tratamiento de la superficie del talco se pueden seleccionar
entre el grupo que consiste en poliolefinas funcionalizadas:
copolímero de ácido maleico / olefina, copolímero de ácido
maleico/estireno, en el que se prefiere el copolímero de ácido
maleico / estireno. También se incluyen en los grupos de polímeros
basados en carbono los aceites minerales de cualquier punto de
ebullición y las ceras de parafina de cualquier punto de fusión. La
relación x/y puede variar entre aproximadamente 100:1 a
aproximadamente 1:100, en la que el intervalo preferido está entre
aproximadamente 10:1 a aproximadamente 1:10. C es carbono, O es
oxígeno, H es hidrógeno y R es un grupo funcional. R puede ser
cualquier grupo que pueda formar un enlace con carbono. Esto
incluye, sin limitación, alquil carboxilatos, alquil aminas, alquil
amidas, alquil tioles, alquil sulfatos, alquil sulfonatos, alquil
fosfatos, y alquil fosfonatos y
similares.
El peso molecular del polímero basado en carbono
puede variar entre aproximadamente 100 a aproximadamente 10.000.000
u.m.a. con un intervalo preferido de entre aproximadamente 200 a
aproximadamente 2.000.000 u.m.a.
Cualquier mineral inorgánico, tal como talco,
carbonato de calcio, carbonato de calcio precipitado, arcilla o
sílice, que sea receptivo al tratamiento de la superficie, se puede
recubrir con los polímeros descritos en el presente documento. Sin
embargo, el mineral inorgánico preferido es el talco. Los talcos que
son particularmente útiles son aquellos que son receptivos al
tratamiento de la superficie y que son capaces del uso subsiguiente
en la producción de película de poliolefina. Un talco de ejemplo,
pero no limitante, tendría típicamente una fórmula empírica de
Mg_{3}Si_{4}O_{10}(OH)_{2}, y un peso
específico de entre aproximadamente 2,6 a aproximadamente 2,8. El
talco preferido, sin otras limitaciones, tendría un tamaño medio de
partícula de entre aproximadamente 0,1 micras a aproximadamente 10
micras, en el que el tamaño medio de partícula preferido está entre
aproximadamente 0,5 micras a aproximadamente 5 micras. El talco se
puede recubrir con entre aproximadamente 0,01 por ciento en peso a
aproximadamente 10 por ciento de los polímeros descritos en el
presente documento, en el que el nivel de tratamiento preferido para
el recubrimiento está entre aproximadamente 0,25 por ciento en peso
a 2 por ciento en peso, en función del peso del polímero.
Todos los polímeros de recubrimiento descritos en
el presente documento se pueden aplicar al talco mediante cualquier
operación conveniente de mezclado de polvo seco. La temperatura a la
cual se aplica el recubrimiento al talco, varía entre
aproximadamente cero grados centígrados C a aproximadamente 500
grados C, de manera preferible entre aproximadamente 30 grados C a
aproximadamente 200 grados C, y de manera más preferible, entre
aproximadamente 60 grados C a aproximadamente 80 grados C. La
temperatura de aplicación deberá ajustarse a niveles mayores si el
recubrimiento específico requiere fundido. Una vez se recubre el
talco, se produce un talco antibloqueo que se puede usar, por
aquellos expertos en la materia, exactamente igual a cualquier otro
antibloqueante comercialmente disponible. Por ejemplo, pero sin
limitaciones, el talco antibloqueo recubierto se puede añadir a la
extrusora de película o añadirse a la mezcla madre ya mezclada antes
de la extrusora. Una mezcla madre mezclada significa que la resina y
el antibloqueante se premezclan en un mezclador siendo añadidos
antes de la extrusora de la película.
Las poliolefinas consideradas adecuadas para la
presente invención pueden ser cualquier poliolefina que pueda ser
transparente, cristalina y capaz de formar una película
autosoportada. Ejemplos no limitantes incluyen homopolímeros
cristalinos de \alpha-olefina con números de
carbono que varían entre 2 a 12, o una combinación de dos o mas
copolímeros cristalinos o copolímeros de
etileno-acetato de vinilo con otras resinas.
También, la resina de poliolefina puede ser un polietileno de alta
densidad, polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja
densidad, polipropileno, copolímeros de
etileno-polipropileno,
poli-1-buteno, copolímeros de
etileno-acetato de vinilo, etc., y polietileno de
baja y media densidad. Ejemplos adicionales se representan por
copolímeros aleatorios o en bloque de polietileno, polipropileno,
poli-r-metilpenteno-1
polipropileno, y copolímeros de etileno-propileno y
etileno-propileno-hexano. Entre
ellos, son particularmente adecuados los copolímeros de etileno y
propileno y aquellos que contienen 1 ó 2 seleccionados entre
buteno-1, hexano-1,
4-metilpenteno-1, y octeno (el
denominado LLDPE) .
El procedimiento de producción de resina de
poliolefina usado en la presente invención no está limitado. Por
ejemplo, se puede fabricar mediante polimerización iónica o
polimerización radicalaria. Ejemplos de resinas de poliolefina
obtenidas mediante polimerización iónica incluyen homopolímeros
tales como polietileno, polipropileno, polibuteno-2,
y poli-4-metilpenteno y copolímeros
de etileno obtenidos por copolimerización del etileno y
\alpha-olefiina, \alpha-olefinas
que tienen entre 3 y 18 átomos de carbono tales como propileno,
1-buteno,
4-metil-1-penteno,
1-hexeno, 1-octeno,
1-decano y 1-octadecano, se usan
como \alpha-olefinas. Estas
\alpha-olefinas se pueden usar individualmente o
como dos o más tipos. Otros ejemplos incluyen copolímeros de
propileno tales como los copolímero de propileno y
1-buteno. Ejemplos de resinas de poliolefina
obtenidas mediante polimerización radicalaria incluyen etileno solo
o copolímeros de etileno obtenidos mediante copolimerización de
etileno y monómeros polimerizables radicales. Ejemplos de monómeros
radicales polimerizables incluyen ácidos carboxílicos no saturados
tales como ácido acrílico, ácido metacrílico y ésteres de ácido
maleico y anhídridos ácidos de los anteriores adecuados para lo
mismo, y ésteres de vinilo tales como acetato de vinilo Ejemplos
concretos de ésteres de ácidos carboxílicos insaturados incluyen
acrilato de etiol, metacrilato de metilo, y metacrilato de
glicidilo. Estos monómeros radicales polimerizables se pueden usar
individualmente o como dos o más tipos.
Una forma de realización típica de la presente
invención podría incluir:
Una forma de realización preferida típica de la
presente invención incluye:
0,5% | talco antibloqueante |
0,15% | coadyuvante del proceso |
0,12% | agente antideslizante |
0,03% | antioxidante |
0,05% | Limpiador |
0,10% | antioxidante |
2,50% | siloxano, silano, poliéter, polímero basado en carbón |
96,55% | resina de poliolefina |
Todos los porcentajes están basados porcentaje
sobre el peso total
Se usaron las siguientes extrusoras para medir el
efecto de los antibloqueantes sobre el rendimiento de los
coadyuvantes del proceso (PA).
- a.
- Extrusora de boquilla con cinta de husillo simple Brabender
- b.
- Extrusora de husillo doble con rotación paralela y baja intensidad ZSK
- c.
- Extrusora de husillo doble en contrarotación y baja intensidad Lestritz
- d.
- Extrusora Welex
Usada para el mezclado del siloxano, o silano, o
poliéter, o polímero basado en carbono y los compuestos
antibloqueantes.
Una extrusora de 3,18 cm (1,25 pulgadas), con una
relación L/D de 30:1 y con una boquilla de 6,35 cm (2,5 pulgadas),
con una apertura de 12 mm. El perfil de temperaturas de la extrusora
y la línea de película soplada fueron 177ºC, 93ºC, 193ºC, 204ºC,
204ºC, 204ºC, 204ºC, 204ºC, 204ºC y 204ºC, con una temperatura de
fusión de 200-208ºC. La producción fue de
aproximadamente 4,1 kg/h (9 lb/h), con un índice de arrufo de 550
s^{-1}. Se monitorizó la presión en la boquilla y la reducción de
la fractura en fundido cada 15 minutos durante dos horas.
Operación fundamental de procesado en la cual se
fuerza un material a pasar a través de una boquilla conformadora de
metal, seguida por refrigeración o endurecimiento químico (ver
Hawley's Condensed Chemical Dictionary, 12^{th} Edition 1993,
page 505).
Un dispositivo que tiene una forma o diseño
específico el cual se transmite al plástico haciendo pasar el
material a su través (extrusión). Los extrusores de boquilla se usan
para medir el efecto del antibloqueo sobre el comportamiento de los
coadyuvantes del procesado.
Procedimiento de extrusión para medir la demanda
de coadyuvantes de procesado que se basa en la cantidad de
coadyuvantes de procesado que se necesita para reducir la presión de
la boquilla y para eliminar la fractura en fundido
Materiales que vuelven rugosas la superficie de
las películas plásticas para reducir su tendencia a pegarse entre
sí. Entre estos materiales se pueden incluir sílice sintética,
tierra de diatomeas (DE) y talco.
Son un tipo de antibloqueantes que se añaden
cuando se mezclan reactivos químicos para reducir la opacidad y
mejorar la claridad de la película de polímero.
Proporciona lubricación o deslizamiento en la
boquilla durante la extrusión de la película, lo que mejora la
calidad de la película mediante la eliminación de la fractura en
fundido. Los coadyuvantes del procesado se evalúan respecto de la
reducción en la presión (menos PA absorbido) y a la eliminación de
la fractura en fundido (fractura en fundido porcentual).
Presión en la boquilla. La reducción de presión
en la boquilla es cómo de bien está funcionando el coadyuvante del
proceso, significando que el coadyuvante del proceso no es adsorbido
por el talco y, por lo tanto, está disponible para reducir la
presión en la boquilla.
Una medida de la uniformidad de la superficie de
la película. El objetivo es la eliminación completa de la fractura
en fundido. La fractura en fundido se monitoriza como función del
tiempo a una dosificación de PA dada y se mide en un ensayo de
índice de acondicionamiento.
Técnica usada por los fabricantes de película
para determinar el rendimiento de los coadyuvantes de proceso (PA) y
para determinar el efecto de un antibloqueante dado sobre la
efectividad del PA. Esto se lleva a cabo mediante extrusión de
boquilla con cinta y monitorizando la presión en la boquilla y la
fractura en fundido porcentual durante un período de tiempo.
Un talco ABT 2500® recubierto con un siloxano
funcionalizado con amina (Genese Polymers,
GP-4).
Disposiciones de átomos y grupos de átomos que
aparecen repetidamente en una sustancia orgánica.
Tipo de extrusión que, tras la composición del
polímero, este se conforma en su espesor deseado mediante aire
soplado a través de una boquilla cilíndrica.
Un compuesto orgánico que se añade a los
plásticos para retardar la oxidación, el deterioro, el
enranciamiento y la formación de gomas (ver Hawley's Condensed
Chemical Dictionary, 12^{th} Edition, 1993 page 90).
Nombre genérico de un grupo de silicatos de
sodio, potasio, calcio y bario aluminio (ver Hawley's Condensed
Chemical Dictionary, 12^{th} Edition, 1993 page 509).
Material sólido blando y voluminoso (88 5 de
sílice) compuesto por pequeñas plantas acuáticas prehistóricas de la
familia de las algea (diatomeas). Absorbe entre 1,5 y 4 veces su
peso de agua, también tiene una elevada capacidad de absorción de
aceites (ver Hawley's Condensed Chemical Dictionary, 12^{th}
Edition, 1993 page 365).
Una clase de hidrocarburos alifáticos que se
caracteriza por una cadena de hidrocarburos lineal o ramificada
(C_{n}H_{2n + 2}) (ver Hawley's Condensed Chemical Dictionary,
12^{th} Edition, 1993 page 871).
Se pretende que los siguientes ejemplos sean
ilustrativos de la presente invención y no se pretende, de manera
alguna, que limiten el alcance de la presente invención, que se
define más específicamente en las reivindicaciones adjuntas.
Sección
I
En el Ejemplo 1 y en el Ejemplo 2 el
antibloqueante se mezcla con un polietileno lineal de baja densidad
(PE) en una extrusora de husillo doble con rotación paralela y baja
intensidad ZSK con un nivel de carga del 30 por ciento. En un lote
separado, el coadyuvante de proceso se mezcla con el PE a un nivel
de carga del 10 por ciento. La dosificación del coadyuvante de
proceso se varió entre cero partes por millón hasta 1.400 ppm en
incrementos de 200 ppm. Las muestras se extrudieron a una velocidad
constante (20 g/min) durante una hora, para cada incremento, siendo
monitorizadas la presión en la boquilla y la fractura en fundido de
la cinta durante todo el proceso. Se utilizó el coadyuvante de
proceso VITON® Free-Flow SAX 7431 (Genese Polymers)
en el Ejemplo 1, y se sustituyó por Dynamar^{TM}
FX-5920 (Dynamar Products - 3M Center, St. Paul,
Minnesota 55144) en el Ejemplo 2.
El efecto del tipo de antibloqueante sobre el
rendimiento del PA se determinó utilizando una extrusora de usillo
simple Brabender de 1,91 cm (¾'') equipada de una boquilla con cinta
de 2,54 x 0,051 cm (1'' x 0,020''). La extrusora funcionó con un
índice de arrufo de 500 s^{-1} y con una producción de 20 gramos
por minuto. El rendimiento del PA se monitorizó mediante la presión
en la boquilla y mediante de la fractura en fundido porcentual de la
cinta PE extruída a lo largo de una hora de funcionamiento.
Talco ABT® 2500 y Talco ABT® tratado con siloxano
funcionalizado con amina (ABT-G), antibloqueante de
transparencia B4 (Viton Products - Viton Business Center, P.O. Box
306, Elkton, Maryland 21922), B4 tratado con un siloxano
funcionalizado con amina, Celite 238 D.E. (Celite Products - Solon,
Ohio), sílice sintética y talco MICROBLOC®. Los antibloqueantes
tratados se prepararon mediante recubrimiento seco en un mezclador
Henschal durante diez minutos a 70ºC con un polímero de siloxano,
con un nivel de recubrimiento de un uno por ciento por peso seco de
talco. El recubrimiento consistió en una amina funcionalizada con
siloxano (Genese Polymers - GP-4).
De manera adicional al análisis de las tres
muestras de talco descritas anteriormente, se examinaron también un
antibloqueante de transparencia consistente en 50 por ciento en
volumen de MP 10-52 y 50 por ciento en volumen de
feldespato, un antibloqueante de transparencia tratado con
GP-4, talco ABT 2500®, talco MICROBLOC®, tierra de
diatomeas (Celite Superfloss 238) y sílice sintética (Crosfield 705
- Crosfield Products -101 Ingalls Avenue, Joliet, Illinois
60435).
Se requirieron menores dosificaciones de
coadyuvante del proceso para reducir la fractura en fundido cuando
el talco y los antibloqueantes de transparencia se trataron con un
recubrimiento de siloxano.
En este ejemplo, se reemplazó el coadyuvante de
proceso usado en el Ejemplo 1 con el coadyuvante de proceso
Dynamar^{TM} FX-5920. El talco ABT 2500® (sin
recubrir y recubierto con un siloxano) se comparó con una sílice
sintética y un antibloqueante comercialmente disponible para conocer
la demanda de coadyuvante del proceso. La Tabla 2 muestra la
cantidad de coadyuvante de proceso requerido para reducir la
fractura en fundido.
El talco recubierto con siloxano requiere menores
cantidades de coadyuvante de proceso para reducir la fractura en
fundido que lo hicieron el resto de los antibloqueantes.
Sección
II
En el Ejemplo 3 se compararon los datos de
fractura en fundido y presión en la boquilla para el talco ABT®
2500, talco recubierto con siloxano ABT-G, y tierra
de diatomeas (DE). En el Ejemplo 4, se evaluaron talcos
antibloqueantes comercialmente disponibles para conocer el
rendimiento del coadyunvante de proceso y se compararon con los del
Ejemplo 3. Del Ejemplo 5 al Ejemplo 7, se investigaron
recubrimientos alternativos para un antibloqueante mejorado.
Los antibloqueantes se mezclaron con
combinaciones que contenían resina de polietileno, se mezclaron
5.000 ppm de antibloqueante, 1.000 ppm de VITON® Free Flow Sax -
7431 PA, 1.200 ppm de agente deslizante erucamida Croda ER, 300 ppm
de antioxidante Irganox® 1010, 500 ppm de limpiador de estearato de
zinc J.T. Baker, y 1.000 ppm de antioxidante, en la extrusora de
husillo doble en contrarotación y baja intensidad Lestritz. Las
condiciones de la extrusora consistían en zonas de temperatura de
165ºC, 175ºC, 190ºC, 200ºC y 204ºC. Una velocidad del usillo a 150
rpm con un puerto y una tolva. El husillo extendido fue de 34 mm de
diámetro con una relación L/D de 22:1.
Se determinaron la presión en la boquilla y la
fractura en fundido porcentual para un talco ABT® 2500, talco
recubierto con siloxano ABT-G, y antibloqueantes DE
usando extrusiones de boquilla con cinta. Se muestran a continuación
los datos de fractura en fundido porcentual y presión en la boquilla
para estos antibloqueante a lo largo de una hora de extrusión en
cinta.
Se observó una disminución de 30 puntos
porcentuales en la fractura en fundido y un reducción de la presión
en la boquilla de 0,019 N/m^{2} (129 psi) cuando se trató el talco
ABT® 2500 con un siloxano funcionalizado con amina
(ABT-G).
En este ejemplo se compararon antibloqueantes
comercialmente disponibles de un talco MICROBLOC®, un talco
POLYBLOC^{TM}, y un talco MICROTUFF® con los antibloqueantes
usados en el Ejemplo 3. Se tomaron medidas de la extrusión en la
cinta a lo largo de una hora. Los datos de fractura en fundido
porcentual se encuentran en la Tabla 4 y los de presión en la
boquilla en la Tabla 5.
MICROBLOC®, POLYBLOC^{TM}, y MICROTUFF® son
marcas registradas y están comercialmente disponibles a través de
Minerals Technologies Inc. - The Chrysler Building, 405 Lexington
Avenue, New York, New York 10174.
El talco recubierto con siloxano
(ABT-G) tiene una menor fractura en fundido
porcentual que los antibloqueantes de talco comercialmente
disponibles.
El talco recubierto con siloxano
(ABT-G) tiene una menor presión en la boquilla que
los antibloqueantes del talco comerciales.
El talco ABT 2500®, además de estar recubierto
por el fluido de silicona funcionalizado con amina
(ABT-G)/(Genese Polymers), se recubrió con un
propiltrimetoxi silano aminomodificado (silano OSI,
Silquest®-A-1130), y una bis-(trimetoxisilipropil)
amina (silano OSI, Silquest®-A-1170). Se usaron
extrusiones de boquilla con cinta para determinar la fractura en
fundido y la presión en la boquilla).
SILQUEST® A-1170 y los productos
recubiertos con poliacrilato muestran menor fractura en fundido que
el talco no recubierto y se comportan de manera similar al talco
recubierto con siloxano (ABT-G).
El talco ABT® 2500 recubierto con SILQUEST®
A-1170 y el poliacrilato muestran menores presiones
en la boquilla cuando se comparan con el talco ABT®2500 sin
recubrir.
Este ejemplo muestra el efecto de los poliéteres
como recubridores para antibloqueantes de talco con bajo PA. El
talco ABT® 2500 se recubrió con un polietilén glicol (PEG), un
producto PEG funcionalizado con grupos carboxilato polares, y un
producto PEG funcionalizado con grupos estearato menos polares. Los
datos de fractura en fundido se encuentran en la Tabla 8 y los
resultados de presión en la boquilla se encuentran en la Tabla
9.
Los tres talcos recubiertos con éter tienen
menores fracturas en fundido que el talco ABT® 2500 sin
recubrir.
Los tres talcos recubiertos con éter tienen
menores presiones en la boquilla que el talco sin recubrir.
Se examinaron poliolefinas y parafinas
funcionalizadas para conocer la fractura en fundido y la presión en
la boquilla con respecto a la demanda de PA. Las poliolefinas
incluyeron un copolímero de ácido maleico/olefina y un copolímero de
ácido maleico/estireno. Se evaluaron también una parafina de bajo
peso molecular (aceite mineral) y una parafina de alto peso
molecular (cera de parafina) como recubridoras del talco. El peso
molecular de la parafina está entre aproximadamente 80 a
aproximadamente 1.400 u.m.a. en el que el peso molecular preferido
está entre aproximadamente 200 a aproximadamente 600 u.m.a. Los
resultados de fractura en fundido están en la Tabla 10 y los
resultados de presión en la boquilla están en la Tabla 11.
Las cuatro muestras de talco recubiertas con un
polímero basado en carbono tienen menor fractura en fundido que el
talco sin recubrir ABT® 2500. La cera de parafina mostró una
fractura en fundido del 15 por ciento después de una hora.
Todos los polímeros basados en carbono tienen
mayores reducciones de presión en la boquilla que el talco sin
recubrir con ABT®2500.
Claims (17)
1. Un procedimiento para la producción de un
agente antibloqueante/antiadherente que comprende el tratamiento de
la superficie del talco con un siloxano funcionalizado, un poliéter
funcionalizado, o un polímero basado en carbono.
2. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el
que el siloxano funcionalizado es un alquil policiclometilsiloxano
funcionalizado.
3. El procedimiento de la Reivindicación 2 en que
el alquil policiclometilsiloxano funcionalizado se funcionaliza con
uno o más grupos amino, amido, sulfo o fosfo.
4. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el
que el siloxano funcionalizado se selecciona entre el grupo
constituido por octiltrietoxiloxano, siloxano triamino funcional y
bis-(gamma trimetoxisilipropil) amina.
5. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el
que el siloxano funcionalizado tiene una fórmula estructural de
[Si(CH_{3})(R)-O-Si(CH_{3})(R)-O]_{n}
y en el que el peso molecular está entre 100 y 100.000 u.m.a.
6. El procedimiento de la Reivindicación 1 o de
la Reivindicación 2, en el que el siloxano funcionalizado tiene una
fórmula estructural de SiR_{4}, en la que R es un grupo alquilo
funcionalizado o un grupo alcoxi funcionalizado.
7. El procedimiento de la Reivindicación 1, en
el que el poliéter se selecciona entre el grupo que consiste de poli
(etilén glicol), poli (etilén glicol) bis-(carboximetil) éter, poli
(etilén glicol) dimetil éter, diestearato de poli (etilén
glicol-400), y similares, y el poliéter
funcionalizado se selecciona entre el grupo que consiste en
polietilén glicol y otros poliéteres funcionalizados tales como, por
ejemplo, alquil carboxilato, alquil amina, alquil amida, alquil
sulfato, alquil tiol, alquil sulfonato, alquil fosfato, alquil
fosfonato, en el que se prefiere el alquil carboxilato.
8. El procedimiento de la Reivindicación 7 en el
que el poliéter es polietilén glicol (PEG) y el poliéter
funcionalizado es alquil carboxilato funcionalizado con PEG.
9. El procedimiento de la Reivindicación 7 o de
la Reivindicación 8, en el que el poliéter y el poliéter
funcionalizado tienen una fórmula estructural general de
H-(OCHR(CH_{2})_{x}CHR_{1})_{n}-OH
y en el que el peso molecular está entre 100 y 100.000 u.m.a.
10. El procedimiento de la Reivindicación 1, en
el que el polímero basado en carbono se selecciona entre el grupo
constituido por poliolefinas funcionalizadas, copolímero de ácido
maleico/olefina, y copolímero de ácido maleico/estireno.
11. El procedimiento de la Reivindicación 10, en
el que el polímero basado en carbono es un copolímero de ácido
maleico/estireno.
12. El procedimiento de la reivindicación 10 o de
la Reivindicación 11, en el que el polímero basado en carbono tiene
una fórmula estructural general de:
y en el que el peso molecular está
entre 1.000 y 10.000.000 u.m.a., en el que x e y representan la
relación de cada unidad monomérica en el
polímero.
13. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1, y 10 a 12, en el que el material inorgánico se
trata con entre un 0,1 a 10 por ciento, en función del peso del
mineral inorgánico, del polímero basado en carbono.
14. Una composición que comprende un componente
núcleo de talco y un componente con la superficie tratada
seleccionado entre el grupo constituido por siloxano funcionalizado,
un poliéter, un poliéter funcionalizado, y un polímero basado en
carbono.
15. El uso de una composición de acuerdo con la
Reivindicación 14 como un antibloqueante.
16. Una poliolefina que contiene una composición
de acuerdo con la Reivindicación 14.
17. Una película de poliolefina de acuerdo con la
Reivindicación 16.
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