ES2333828T3 - Composiciones de polietileno de alta densidad, metodo de obtecion, articulos por inyeccion a partir de ellas, y metodo de obtecion de tales articulos. - Google Patents
Composiciones de polietileno de alta densidad, metodo de obtecion, articulos por inyeccion a partir de ellas, y metodo de obtecion de tales articulos. Download PDFInfo
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Abstract
Una composición de polietileno de alta densidad que comprende: un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm 3 , y un índice de fusión (I21,6) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm 3 , y un índice de fusión (I 2) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos; en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I2) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm 3 .
Description
Composiciones de polietileno de alta densidad,
método de obtención, artículos moldeados por inyección a partir de
ellas, y método de obtención de tales artículos.
La presente invención se refiere a composiciones
de polietileno de alta densidad, al método para producirlas y a los
artículos moldeados por inyección fabricados a partir de las mismas,
y al método para fabricar dichos artículos.
Esta solicitud es una solicitud no provisional
que reivindica prioridad sobre la Solicitud de Patente Provisional
de los EE.UU. con Nº de Serie 60/927.176, presentada el 2 de mayo de
2007 y titulada "High-Density Polyethylene
Compositions, Method of Making the Same, Injection Molded Articles
Made Therefrom, and Method of Making Such Articles," cuyo
contenido se incorpora a la presente memoria como si fuera
reproducido al completo a partir de aquí.
El uso de materiales poliméricos para fabricar
artículos moldeados, tales como dispositivos de cierre, es conocido
de forma general. Se pueden emplear diferentes métodos para fabricar
dispositivos de cierre, por ejemplo tapones de botella. Por
ejemplo, dichos dispositivos de cierre pueden fabricarse mediante
procesos de moldeo por compresión o de moldeo por inyección.
En el proceso de moldeo por compresión, un molde
de dos piezas proporciona una cavidad que tiene la forma de un
artículo moldeado deseado. Se calienta el molde. Se carga una
cantidad apropiada de compuesto de moldeo fundido en la mitad
inferior del molde desde un extrusor. Se juntan las dos partes del
molde a presión. El compuesto de moldeo, reblandecido mediante
calor, se conforma de este modo en una masa continua que tiene la
forma de la cavidad. Si el compuesto de moldeo es un material
termoestable, la masa continua puede endurecerse mediante la
aplicación de calor adicional, a presión, en el molde. Si el
compuesto de moldeo es un material termoplástico, la masa continua
puede endurecerse mediante enfriamiento, a presión, en el molde.
En el proceso de moldeo por inyección, el
compuesto de moldeo se alimenta a un extrusor a través de una tolva.
El extrusor transporta, calienta, funde y presuriza el compuesto de
moldeo para formar una corriente fundida. La corriente fundida es
forzada a salir del extrusor a través de una boquilla hacia un molde
relativamente frío sujeto a presión, rellenando de este modo el
molde. El compuesto fundido se enfría y se endurece hasta
constituirse por completo. A continuación se abre el molde y se
extrae la pieza moldeada.
En general, un dispositivo de cierre, por
ejemplo un tapón de una botella de soda, debería ser suficientemente
fuerte para soportar la presión de una bebida carbonatada, y
suficientemente blando para proporcionar un cierre excelente de la
botella sin necesidad de aplicar un revestimiento interior.
Adicionalmente, un dispositivo de cierre, por ejemplo un tapón de
botella de soda, generalmente debería poseer una buena resistencia
al agrietamiento por estrés ambiental, una buena resistencia al
impacto, y buen par de torsión de extracción y un buen par de
torsión de tiro. Se han empleado diferentes técnicas para conseguir
que dichos dispositivos de tengan unas propiedades aceptables. Por
ejemplo, también se conoce de forma generalizada el uso de un
polímero de polipropileno como tapón de botella para la tensión
necesitada con un revestimiento interno, que puede estar compuesto
de etileno/acetato de vinilo (EVA), cloruro de polivinilo (PVC),
caucho butílico, etc. Sin embargo, esta construcción de dos partes
es costosa debido a la necesidad de un revestimiento interno.
Además, sería más fácil y más conveniente usar un cierre de una
pieza, sin un revestimiento. Adicionalmente, los clientes siempre
están buscando una mejora en el comportamiento de contracción.
Todos los polímeros sufren una contracción al pasar del estado
fundido al sólido. Una mejora en la contracción se define como
consistentemente el mismo y que tenga una tolerancia ajustada,
especialmente cuando se usan varios colores. En la presente
invención, la composición polimérica, tanto en forma natural o
coloreada, proporciona una consistencia mejorada tal como se define
a partir de una menor desviación estándar de la contracción en la
dirección del flujo, definida como un porcentaje de la contracción
promedio a lo largo de múltiples partes coloreadas (y naturales).
Esto ayuda a los clientes porque no se obtienen partes con una
contracción demasiado lenta o demasiado alta, lo que conduce a
menores tasas de desechos. Además, la adición de nucleadores,
estearato de potasio o Milliken HPN-20E, reduce aún
más dicha desviación estándar y, por tanto, es más preferida.
En intentos para eliminar la necesidad de una
construcción de dos partes, se ha sugerido el uso de diferentes
mezclas de polímeros. Sin embargo, sigue existiendo la necesidad de
formulaciones poliméricas que puedan ser moldeadas por inyección
para formar dispositivos de cierre que tengan una propiedades
aceptables, tal como la no necesidad de recubrimientos para
facilitar el sellado, un olor y un sabor aceptables, una resistencia
satisfactoria al agrietamiento por tensión, y una tensión de
impacto adecuada para evitar el fallo del tapón.
La presente invención es una composición de
polietileno de alta densidad, el método para producirla, los
artículos moldeados por inyección fabricados a partir de la misma,
y el método para fabricar dichos artículos. La composición de
polietileno de alta densidad de la presente invención incluye un
primer componente y un segundo componente. El primer componente es
un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que
tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y
un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1 a 15 g/10
minutos. El segundo componente es un polímero de etileno de bajo
peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a
0,980 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de
30 a 1500 g/10 minutos. La composición de polietileno de alta
densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1, y una
densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}. El método para
producir una composición de polietileno de alta densidad incluye
las siguientes etapas: (I) introducir etileno, y uno o más
comonómeros de olefina alfa en un primer reactor; (2)
(co)polimerizar el etileno en presencia de uno o más
comonómeros de olefina alfa en el primer reactor, produciendo con
ello un primer componente, en donde el primer componente es un
copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que
tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y
un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1 a 15 g/10
minutos; (3) introducir el primer componente y etileno adicional en
un segundo reactor; (4) polimerizar el etileno adicional en el
segundo reactor produciendo con ello un segundo componente, en donde
el segundo componente es un polímero de etileno de bajo peso
molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980
g/cm^{3}, y un índice de fusión (Ii) en el intervalo de 30 a 1500
g/10 minutos; y (5) producir con ello la composición de polietileno
de alta densidad, en donde la composición de polietileno de alta
densidad presenta un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 y una
densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}. Los artículos
moldeados por inyección de acuerdo con la presente invención
comprenden la composición inventiva de polietileno de alta densidad
descrita anteriormente, y dichos artículos se fabrican mediante
moldeo por inyección.
En una realización, la presente invención
proporciona una composición de polietileno de alta densidad que
comprende un copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946
g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1
a 15 g/10 minutos, y un polímero de etileno de bajo peso molecular
que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3},
y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10
minutos, en donde la composición inventiva de polietileno de alta
densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10
minutos, y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960
g/cm^{3}.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona además un método para producir una composición
de polietileno de alta densidad que comprende las etapas de: (1)
introducir etileno, y uno o más comonómeros de olefina alfa en un
primer reactor, (2) (co)polimerizar el etileno en presencia
de uno o más comonómeros de olefina alfa en el primer reactor,
produciendo con ello un copolímero de etileno y olefina alfa de alto
peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a
0,946 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21}) en el intervalo
de 1 a 15 g/10 minutos; (3) introducir el copolímero de etileno y
olefina alfa de alto peso molecular y etileno adicional en un
segundo reactor; (4) polimerizar el etileno adicional en el segundo
reactor, produciendo con ello un polímero de etileno de bajo peso
molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980
g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a
1500 g/10 minutos; y (5) producir con ello la composición de
polietileno de alta densidad, en donde la composición de polietileno
de alta densidad presenta un índice de fusión (I_{2}) de al menos
1 y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona un artículo moldeado por inyección que
comprende una composición de polietileno de alta densidad, en donde
la composición de polietileno de alta densidad comprende un
copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso molecular que
tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y
un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1 a 15 g/10
minutos, y un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene
una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3}, y un
índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10
minutos, en donde la composición inventiva de polietileno de alta
densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10
minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960
g/cm^{3}.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona un método para fabricar un artículo que
comprende las etapas de: (1) proporcionar una composición de
polietileno de alta densidad que comprende un copolímero de etileno
y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el
intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y un índice de fusión
(I_{21.6}) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y un polímero
de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el
intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3}, y un índice de fusión
(I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos; en donde la
composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de
fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el
intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}; (2) moldeo por inyección de
la composición de polietileno de alta densidad (3) conformando con
ello el artículo.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona un método para producir una composición de
polietileno de alta densidad, de acuerdo con cualquiera de las
realizaciones precedentes excepto en que el segundo reactor está
sustancialmente libre de cualquier otro copolímero de olefina
alfa.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad tiene una
desviación estándar de contracción en la dirección del flujo
inferior al 7 por ciento a través de diferentes colores.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad tiene una
desviación estándar de contracción en la dirección del flujo
inferior al 6 por ciento a través de diferentes colores.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad tiene una
desviación estándar de contracción en la dirección del flujo
inferior al 4,5 por ciento a través de diferentes colores.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad además comprende
de 100 a 10.000 ppm en peso de un nucleador. Los intervalos más
preferidos incluyen de 200 a 5000 partes por millón, incluso más
preferiblemente de 300 a 3000 partes por millón, y aún más
preferiblemente de 400 a 2000 partes por millón.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, excepto
en que la composición de polietileno de alta densidad además
comprende de 100 a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio o de
HPN-20E como nucleador, en donde la composición
inventiva de polietileno de alta densidad tiene una desviación
estándar de contracción en la dirección del flujo inferior al 4 por
ciento a través de diferentes colores.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, excepto
en que la composición de polietileno de alta densidad además
comprende de 100 a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio o de
HPN-20E como nucleador, en donde la composición
inventiva de polietileno de alta densidad tiene una desviación
estándar de contracción en la dirección del flujo inferior al 3 por
ciento a través de diferentes colores.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, excepto
en que la composición de polietileno de alta densidad además
comprende de 100 a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio o de
HPN-20E como nucleador, en donde la composición
inventiva de polietileno de alta densidad tiene una desviación
estándar de contracción en la dirección del flujo inferior al 2 por
ciento a través de diferentes colores.
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad tiene un 1% de
módulo secante en psi igual o superior a la siguiente relación:
[(7.492.165*densidad (g/cm^{3})) -
6.975.000] psi/(g/cm^{3}).
6.975.000] psi/(g/cm^{3}).
En una realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes excepto en
que el copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular tiene una densidad en el intervalo de 0,925 a 0,945
g/cm^{3}.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular tiene una densidad en el intervalo de 0,928 a 0,944
g/cm^{3}.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular tiene un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de
2 a 12 g/10 minutos.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular tiene un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de
2,5 a 11 g/10 minutos.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el polímero de etileno tiene una densidad en el intervalo 0,965
a 0,975 g/cm^{3}.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el polímero de etileno tiene un índice de fusión (I_{2}) en
el intervalo de 40 a 1300 g/10 minutos.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el polímero de etileno tiene un índice de fusión (I_{2}) en
el intervalo de 50 a 1000 g/10 minutos.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad tiene un índice
de fusión (I_{2}) en el intervalo de 1 a 2 g/10 minutos, o
alternativamente, tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 2
g/10 minutos.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular
tiene un peso molecular en el intervalo de 150.000 a 300.000.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el polímero de etileno tiene un peso molecular en el intervalo
de 12.000 a 45.000.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que el copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular tiene una densidad en el intervalo de 0,928 a 0,944
g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de
2,5 a 11 g/10 minutos, y el polímero de etileno de bajo peso
molecular tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,975
g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 50 a
1000 g/10 minutos.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que tanto el copolímero de polietileno y olefina alfa de alto peso
molecular como el polímero de etileno de bajo peso molecular están
sustancialmente libres de cualquier ramificación de cadena
larga.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad está
sustancialmente libre de cualquier ramificación de cadena larga.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona una composición de polietileno de alta
densidad, un método para producir la misma, artículos fabricados a
partir de la misma, y un método para fabricar dichos artículos, de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones precedentes, excepto en
que la composición de polietileno de alta densidad tiene un pico de
temperatura ATREF único, en donde el pico de temperatura ATREF
tiene un máximo entre aproximadamente 90ºC y aproximadamente 105ºC;
y en donde la fracción de purga calculada en el intervalo es
inferior al 15,5 por ciento.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona un artículo y un método para fabricar dicho
artículo, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
precedentes excepto en que el artículo tiene una resistencia al
agrietamiento por estrés ambiental de al menos 10 horas determinado
mediante el método ASTM D-1693 condición B,
10% de Igepal, o al menos 100 horas si se determina mediante el método ASTM D-1693 condición B, 100% de Igepal.
10% de Igepal, o al menos 100 horas si se determina mediante el método ASTM D-1693 condición B, 100% de Igepal.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona un artículo y un método de fabricación de
dicho artículo, de acuerdo con cualquiera de las realizaciones
precedentes excepto en que el artículo es un dispositivo de
cierre.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona un artículo moldeado por inyección y un
método de fabricación de dicho artículo, de acuerdo con cualquiera
de las realizaciones precedentes excepto en que el artículo es un
tapón de botella.
En otra realización alternativa, la presente
invención proporciona un artículo moldeado por inyección y un
método de fabricación de dicho artículo, de acuerdo con cualquiera
de las realizaciones precedentes excepto en que el artículo es un
tapón que incluye un faldón que se extiende axialmente desde la
periferia de una base, y que tiene una rosca interna para asegurar
el tapón al recipiente.
Con el fin de ilustrar la presente invención se
muestran en las figuras una forma que es preferida actualmente;
entendiéndose, sin embargo, que esta invención no está limitada por
las disposiciones e instrumentalidades concretas mostradas.
Figura 1: es una gráfica que ilustra cómo se
determinó la fracción de alta densidad de ATREF calculada y la
fracción de purga del componente de polietileno de alto peso
molecular del Ejemplo inventivo 1.
Figura 2: es una gráfica que ilustra cómo se
determinó la fracción de alta densidad de ATREF calculada y la
fracción de purga del componente de polietileno de alto peso
molecular del Ejemplo inventivo 2.
Figura 3: es una gráfica que ilustra cómo se
determinó la fracción de alta densidad de ATREF calculada y la
fracción de purga del componente de polietileno de alto peso
molecular del Ejemplo inventivo 3.
Figura 4: es una gráfica que ilustra cómo se
determinó la fracción de alta densidad de ATREF calculada y la
fracción de purga del componente de polietileno de alto peso
molecular del Ejemplo inventivo 4.
Figura 5: es una gráfica que ilustra cómo se
determinó la fracción de alta densidad de ATREF calculada y la
fracción de purga del componente de polietileno de alto peso
molecular del Ejemplo inventivo 5.
Figura 6: es una gráfica que ilustra cómo se
determinó la fracción de alta densidad de ATREF calculada y la
fracción de purga del componente de polietileno de alto peso
molecular del Ejemplo inventivo 6.
Figura 7: es una gráfica que ilustra la relación
entre la densidad en g/cm^{3} y el módulo secante al 1% en psi,
en donde la composición inventiva de polietileno de alta densidad
tiene un módulo secante al 1% en psi igual o superior a la
siguiente relación: [(7.492.165*densidad (g/cm^{3})) - 6.975.000]
psi/(g/cm^{3}).
\vskip1.000000\baselineskip
La composición de polietileno de alta densidad
de la presente invención incluye un primer componente y un segundo
componente. El primer componente preferiblemente es un copolímero de
etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una
densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y un índice de
fusión (I_{21}) de 1 a 15 g/10 minutos. El segundo componente
preferiblemente es un polímero de etileno de bajo peso molecular
que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3},
y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10
minutos. La composición de polietileno de alta densidad tiene un
índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10 minutos y una
densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}. La composición
de polietileno de alta densidad puede incluir además componentes
adicionales, aditivos o adyuvantes. La composición de polietileno
de alta densidad es un polímero bimodal, o alternativamente el
polietileno de alta densidad es un polímero multimodal.
El término "bimodal", tal como se usa en la
presente memoria, significa que la distribución de pesos moleculares
(MWD) en una curva de Cromatografía de Permeación de Gel (GPC)
presenta dos componentes poliméricos, por ejemplo, dos picos, o en
donde un componente polimérico puede incluso aparecer como una
protuberancia, hombro o cola respecto a la MWD del otro componente
polimérico; o alternativamente, por ejemplo, en donde los dos
componentes pueden tener sólo un único pico sin protuberancias,
hombros o colas.
El término "multimodal", tal como se usa en
la presente memoria, significa que la MWD en una curva de GPC
presenta más de dos componentes poliméricos, por ejemplo, tres o más
picos, o en donde un componente polimérico puede incluso aparecer
como una protuberancia, hombro o cola, respecto a la MWD de los
otros componentes poliméricos; o alternativamente, por ejemplo, en
donde tres o más componentes pueden tener sólo un único pico sin
protuberancias, hombros o colas.
El término "polímero" se usa en la presente
memoria para indicar un homopolímero, un interpolímero (o
copolímero), o un terpolímero. El término "polímero", tal como
se usa en la presente memoria, incluye interpolímeros, tales como,
por ejemplo, aquellos obtenidos mediante la copolimerización de
etileno con una o más olefinas alfa
C_{3}-C_{20}.
El término "interpolímero," como se usa en
la presente memoria, se refiere a polímeros preparados por la
polimerización de al menos dos tipos diferentes de monómeros. El
término genérico interpolímero incluye así copolímeros, empleado
normalmente para referirse a polímeros preparados a partir de dos
tipos diferentes de monómeros y polímeros preparados a partir de
más de dos tipos diferentes de monómeros.
El término (co)polimerización, tal como
se emplea en la presente memoria, se refiere a polimerización de
etileno en presencia de uno o más co-monómeros de
olefina alfa.
El primer componente es un polímero, por ejemplo
una poliolefina. El primer componente preferiblemente es un
polímero de etileno; por ejemplo, el primer componente
preferiblemente es un copolímero de etileno y olefina alfa de
elevado peso molecular. El primer componente está sustancialmente
libre de cualquier ramificación de cadena larga. Sustancialmente
libre de cualquier ramificación de cadena larga, tal como se emplea
en la presente memoria, se refiere a un polímero de etileno que
preferiblemente está sustituido con menos de aproximadamente 0,1
ramificaciones de cadena larga por cada 1000 carbonos totales, y más
preferiblemente, menos de aproximadamente 0,01 ramificaciones de
cadena larga por cada 1000 carbonos totales. La presencia de
ramificaciones de cadena larga normalmente se determina según los
métodos conocidos en la técnica, tales como cromatografía de
permeación de gel acoplada a un detector de dispersión de luz láser
de bajo ángulo (GPC-LALLS) y cromatografía de
permeación de gel acoplada a un detector viscosímetro diferencial
(GPC-DV). El primer componente tiene una densidad en
el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}. Todos los valores
individuales y los subintervalos entre 0,920 y 0,946 g/cm^{3}
están incluidos y descritos en la presente memoria; por ejemplo, el
primer componente tiene una densidad en el intervalo de 0,925 a
0,945 g/cm^{3}, o alternativamente, el primer componente tiene una
densidad en el intervalo de 0,928 a 0,944 g/cm^{3}. El primer
componente tiene un índice de fusión (I_{21.6}); en el intervalo
de 1 a 15 g/10 minutos. Todos los valores individuales y los
subintervalos de 1 a 15 g/10 minutos se incluyen en la presente
memoria y se dan a conocer en la presente memoria; por ejemplo, el
primer componente tiene un índice de fusión (I_{21.6}) en el
intervalo de 2 a 12 g/10 minutos, o alternativamente, el primer
componente tiene un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de
2,5 a 11 g/10 minutos. El primer componente tiene un peso molecular
en el intervalo de 150.000 a 300.000. Todos los valores individuales
y los subintervalos de 150.000 a 300.000 se incluyen en la presente
memoria y se describen en la presente memoria; por ejemplo, el
primer componente tiene un peso molecular en el intervalo de 150.000
a 270.000; o alternativamente, el primer componente tiene un peso
molecular en el intervalo de 150.000 a 240.000. El primer componente
puede comprender cualquier cantidad de uno o más copolímeros de
olefina alfa; por ejemplo, el primer componente comprende
aproximadamente menos del 10 por ciento en peso de uno o más
comonómeros de olefina alfa, referido al peso del primer
componente. Todos los valores individuales y los subintervalos
inferiores a 10 por ciento en peso se incluyen en la presente
memoria y se describen en la presente memoria. El primer componente
puede comprender cualquier cantidad de etileno; por ejemplo, el
primer componente comprende al menos aproximadamente un 90 por
ciento en peso de etileno, referido al peso del primer componente.
Todos los valores individuales y los subintervalos superiores a 90
por ciento en peso se incluyen en la presente memoria y se describen
en la presente memoria; por ejemplo, el primer componente
comprende al menos aproximadamente un 95 por ciento en peso de
etileno, referido al peso del primer componente.
Los comonómeros de olefina alfa normalmente no
tienen más de 20 átomos de carbono. Por ejemplo, los comonómeros de
olefina alfa pueden tener preferiblemente de 3 a 10 átomos de
carbono, y más preferiblemente de 3 a 5 átomos de carbono. Los
ejemplos de comonómeros de olefina alfa incluyen, aunque sin
limitación, propileno, 1-buteno,
1-penteno, 1-hexeno,
1-hepteno, 1-octeno,
1-noneno, 1-deceno y
4-metil-1-penteno.
Los comonómeros de olefina alfa se seleccionan preferiblemente del
grupo que consiste en propileno, 1-buteno,
1-hexeno y 1-octeno, y más
preferiblemente del grupo que consiste en 1-hexeno y
1-octeno.
El segundo componente es un polímero, por
ejemplo una poliolefina. El segundo componente es preferiblemente
un polímero de etileno; por ejemplo, el segundo componente es
preferiblemente un homopolímero de etileno de bajo peso molecular.
El homopolímero de etileno puede contener cantidades traza de
comonómeros contaminantes, por ejemplo comonómeros de olefina alfa.
El término homopolímero de etileno, tal como se usa en la presente
memoria, se refiere a un polímero de etileno que contiene al menos
un 99% por ciento en peso de unidades de etileno. El segundo
componente preferiblemente está sustancialmente libre de cualquier
ramificación de cadena larga. Sustancialmente libre de cualquier
ramificación de cadena larga, tal como se emplea en la presente
memoria, se refiere a un polímero de etileno que preferiblemente
está sustituido con menos de aproximadamente 0,1 ramificaciones de
cadena larga por cada 1000 carbonos totales, y más preferiblemente,
menos de aproximadamente 0,01 ramificaciones de cadena larga por
cada 1000 carbonos totales. La presencia de ramificaciones de cadena
larga normalmente se determina según métodos conocidos en la
técnica, como se ha mencionado anteriormente. El segundo componente
tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3}.
Todos los valores individuales y los subintervalos entre 0,965 y
0,980 g/cm^{3} están incluidos y descritos en la presente memoria;
por ejemplo, el segundo componente tiene una densidad en el
intervalo de 0,965 a 0,975 g/cm^{3}. El segundo componente tiene
un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10
minutos. Todos los valores individuales y los subintervalos de 30 a
1500 g/10 minutos se incluyen en la presente memoria y se dan a
conocer en la presente memoria; por ejemplo, el segundo componente
tiene un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 40 a 1300
g/10 minutos; o alternativamente, el segundo componente tiene un
índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 50 a 1000 g/10
minutos. El segundo componente tiene un peso molecular en el
intervalo de 12.000 a 45.000. Todos los valores individuales y los
subintervalos de 12.000 a 45.000 se incluyen en la presente memoria
y se describen en la presente memoria; por ejemplo, el segundo
componente tiene un peso molecular en el intervalo de 15.000 a
45.000; o alternativamente, el segundo componente tiene un peso
molecular en el intervalo de 20.000 a 45.000. El segundo componente
comprende menos del 1,00 por ciento en peso de uno o más
copolímeros de olefina alfa, referido al peso del segundo
componente. Todos los valores individuales y los subintervalos
inferiores a 1,00 por ciento en peso se incluyen en la presente
memoria y se describen en la presente memoria; por ejemplo, el
segundo componente puede comprender entre aproximadamente 0,0001 y
aproximadamente 1,00 por ciento en peso de uno o más copolímeros de
olefina alfa adicionales; el segundo componente puede comprender
entre aproximadamente 0,001 y aproximadamente 1,00 por ciento en
peso de uno o más copolímeros de olefina alfa adicionales; o
alternativamente, el segundo componente está libre de cualquier
copolímero de olefina alfa adicional. El segundo componente
comprende al menos aproximadamente un 99 por ciento en peso de
etileno, referido al peso del segundo componente. Todos los valores
individuales y los subintervalos entre aproximadamente 99 y
aproximadamente 100 por ciento en peso se incluyen en la presente
memoria y se describen en la presente memoria; por ejemplo, el
segundo componente comprende entre aproximadamente un 99,5 y
aproximadamente un 100 por ciento en peso de etileno, referido al
peso del segundo componente.
La composición de polietileno de alta densidad
tiene una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}.
Todos los valores individuales y los subintervalos entre 0,950 y
0,960 g/cm^{3} están incluidos y descritos en la presente
memoria. La composición de polietileno de alta densidad tiene un
índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10 minutos. Todos los
valores individuales y los subintervalos iguales o superiores a 1
g/10 minutos se incluyen en la presente memoria y se describen en
la presente memoria; por ejemplo, la composición de polietileno de
alta densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de
1 a 2 g/10 minutos; o alternativamente, la composición de
polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de
al menos 2 g/10 minutos. La composición de polietileno de alta
densidad está sustancialmente libre de cualquier ramificación de
cadena larga. Sustancialmente libre de cualquier ramificación de
cadena larga, tal como se emplea en la presente memoria, se refiere
a una composición de polietileno que preferiblemente está sustituido
con menos de aproximadamente 0,1 ramificaciones de cadena larga por
cada 1000 carbonos totales, y más preferiblemente, menos de
aproximadamente 0,01 ramificaciones de cadena larga por cada 1000
carbonos totales. La presencia de ramificaciones de cadena larga
normalmente se determina según métodos conocidos en la técnica, como
se ha mencionado anteriormente. La composición de polietileno de
alta densidad tiene una distribución de pesos moleculares en el
intervalo de 4 a 15. Todos los valores individuales y los
subintervalos entre 4 y 15 están incluidos en la presente memoria y
se describen en la presente memoria; por ejemplo, la composición de
polietileno de alta densidad tiene una distribución de pesos
moleculares en el intervalo de 5 a 13; o alternativamente, la
composición de polietileno de alta densidad tiene una distribución
de pesos moleculares en el intervalo de 5 a 11. El término
distribución de pesos moleculares o "MWD", tal como se usa en
la presente memoria, se refiere a la relación entre el peso
molecular promedio en peso (M_{w}) y el peso molecular promedio en
número (M_{n}), es decir (M_{w}/M_{n}), descrito más
detalladamente más adelante. La composición de polietileno de alta
densidad tiene una resistencia a la rotura por estrés ambiental de
al menos 10 horas medida mediante el método ASTM
D-1693, Condición B, 10% de Igepal, o
preferiblemente de al menos 20 horas medida mediante el método ASTM
D-1693, Condición B, 10% de Igepal, o más
preferiblemente de al menos 40 horas medida mediante el método ASTM
D-1693, Condición B, 10% de Igepal.
Alternativamente, la composición de polietileno de alta densidad
tiene una resistencia a la rotura por estrés ambiental de al menos
100 horas medida mediante el método ASTM D-1693,
Condición B, 100% de Igepal, o preferiblemente de al menos 125 horas
medida mediante el método ASTM D-1693, Condición B,
100% de Igepal, o más preferiblemente de al menos 150 horas medida
mediante el método ASTM D-1693, Condición B, 100%
de Igepal. La composición de polietileno de alta densidad puede
comprender cualquier cantidad del primer componente, del segundo
componente, o de combinaciones de los mismos. La composición de
polietileno de alta densidad comprende entre aproximadamente el 40 y
aproximadamente el 65 por ciento en peso de primer componente,
referido al peso total de primer y segundo componentes. Todos los
valores individuales y los subintervalos entre aproximadamente 40 y
aproximadamente 65 por ciento en peso se incluyen en la presente
memoria y se describen en la presente memoria; por ejemplo, la
composición de polietileno de alta densidad comprende entre
aproximadamente el 42 y aproximadamente el 64 por ciento en peso de
primer componente, referido al peso total de primer y segundo
componentes. La composición de polietileno de alta densidad además
comprende entre aproximadamente el 35 y aproximadamente el 60 por
ciento en peso de segundo componente, referido al peso total de
primer y segundo componentes. Todos los valores individuales y los
subintervalos entre aproximadamente 35 y aproximadamente 60 por
ciento en peso se incluyen en la presente memoria y se describen en
la presente memoria; por ejemplo, la composición de polietileno de
alta densidad además comprende entre aproximadamente el 36 y
aproximadamente el 58 por ciento en peso de segundo componente,
referido al peso total de primer y segundo componentes.
Preferiblemente, la composición de polietileno de alta densidad
tiene un único pico de temperatura ATREF, en donde el pico de
temperatura ATREF tiene un máximo entre aproximadamente 90ºC y
aproximadamente 105ºC. La composición de polietileno de alta
densidad además tiene una fracción de purga calculada en un
intervalo inferior al 15,5 por ciento.
La composición de polietileno de alta densidad
puede incluir además componentes adicionales tales como otros
polímeros, adyuvantes y/o aditivos. Dichos adyuvantes o aditivos
incluyen, aunque sin limitación, agentes antiestáticos,
potenciadores del color, colorantes, lubricantes, rellenos,
pigmentos, antioxidantes primarios, antioxidantes secundarios,
aditivos de procesado, estabilizadores UV, nucleadores, y
combinaciones de los mismos. La composición de polietileno de alta
densidad comprende aproximadamente menos del 10 por ciento de peso
combinado de uno o más aditivos, referido al peso de la composición
de polietileno de alta densidad. Todos los valores individuales y
los subintervalos inferiores a aproximadamente el 10 por ciento en
peso se incluyen en la presente memoria y se describen en la
presente memoria; por ejemplo, la composición de polietileno de
alta densidad comprende aproximadamente menos del 5 por ciento de
peso combinado de uno o más aditivos, referido al peso de la
composición de polietileno de alta densidad; o alternativamente, la
composición de polietileno de alta densidad comprende
aproximadamente menos del 1 por ciento de peso combinado de uno o
más aditivos, referido al peso de la composición de polietileno de
alta densidad; o en otra alternativa, la composición de polietileno
de alta densidad puede comprender aproximadamente menos del 0,5 por
ciento de peso combinado de uno o más aditivos, referido al peso de
la composición de polietileno de alta densidad. Los nucleadores
incluyen, aunque sin limitación, estearato de potasio,
HPN-20E, que se encuentra disponible comercialmente
en Milliken. Habitualmente se usan antioxidantes, tales como
Irgafos® 168 e Irganox® 1010, para proteger el polímero de una
degradación térmica y/u oxidativa. El Irganox® 1010 es tetrakis
(metilen
(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidrocinnamato),
que se encuentra disponible comercialmente en Ciba Geigy Inc. El
Irgafos® 168 es tris (2,4
di-terc-butilfenil) fosfito, que se
encuentra disponible comercialmente en Ciba Geigy Inc.
La composición inventiva de polietileno de alta
densidad puede mezclarse además con otros polímeros. Esos otros
polímeros generalmente son conocidos por una persona especialista en
la técnica. Las mezclas que comprenden la composición inventiva de
polietileno de alta densidad se forman a través de métodos
convencionales. Por ejemplo, los polímeros seleccionados se mezclan
en estado fundido mediante un extrusor de tornillo gemelo, o
mediante un mezclador, por ejemplo un mezclador Banbury, un
mezclador Haake, un mezclador interno Barbender.
En general, las mezclas que contienen la
composición inventiva de polietileno de alta densidad comprenden al
menos un 40 por ciento en peso de la composición inventiva de
polietileno de alta densidad, referido al peso total de la mezcla.
Todos los valores individuales y los subintervalos en el rango de al
menos 40 por ciento en peso se incluyen en la presente memoria y se
describen en la presente memoria; por ejemplo, la mezcla comprende
al menos un 50 por ciento en peso de la composición inventiva de
polietileno de alta densidad, referido al peso total de la mezcla;
o alternativamente, la mezcla comprende al menos un 60 por ciento en
peso de la composición inventiva de polietileno de alta densidad,
referido al peso total de la mezcla; o alternativamente, la mezcla
comprende al menos un 70 por ciento en peso de la composición
inventiva de polietileno de alta densidad, referido al peso total
de la mezcla; o alternativamente, la mezcla comprende al menos un 80
por ciento en peso de la composición inventiva de polietileno de
alta densidad, referido al peso total de la mezcla; o
alternativamente, la mezcla comprende al menos un 90 por ciento en
peso de la composición inventiva de polietileno de alta densidad,
referido al peso total de la mezcla; o alternativamente, la mezcla
comprende al menos un 95 por ciento en peso de la composición
inventiva de polietileno de alta densidad, referido al peso total de
la mezcla; o alternativamente, la mezcla comprende al menos un
99,99 por ciento en peso de la composición inventiva de polietileno
de alta densidad, referido al peso total de la mezcla.
Se pueden emplear diferentes reacciones de
polimerización y diferentes sistemas catalíticos para producir la
composición inventiva de polietileno de alta densidad. Los sistemas
de catalizadores de metales de transición típicos usados para
preparar la composición de polietileno de alta densidad son sistemas
catalíticos basados en magnesio/titanio, como el ejemplo de sistema
catalítico descrito en la Patente de EE.UU. Nº 4.302.565; sistemas
catalíticos basados en vanadio, tales como los descritos en las
Patentes de EE.UU. Nº 4.508.842; 5.332.793; 5.342.907 y 5.410.003;
y un sistema catalítico de metaloceno, tal como los descritos en las
Patentes de EE.UU. Nº 4.937.299; 5.317.036 y 5.527.752. Los
sistemas catalíticos que usan óxidos de molibdeno sobre soportes de
sílice-alúmina también son útiles. Los sistemas
catalíticos preferidos para preparar los componentes de la
composición inventiva de polietileno de alta densidad son sistemas
catalíticos de Ziegler-Natta y sistemas catalíticos
de metalocenos.
En algunas realizaciones, los catalizadores
preferidos usados en el proceso de fabricación de composiciones de
polietileno de alta densidad son de tipo magnesio/titanio. En
particular, para las polimerizaciones en fase gas, el catalizador
está hecho de un precursor que comprende cloruros de magnesio y de
titanio en un disolvente donante de electrones. Dicha disolución se
deposita a menudo en un soporte catalítico poroso, o se añade un
relleno que mediante secado por pulverización proporciona
resistencia mecánica a las partículas. Las partículas sólidas
obtenidas mediante cualquiera de los métodos de soporte a menudo son
suspendidas en un diluyente produciéndose una mezcla viscosa, que a
continuación es usada como precursor catalítico. Los ejemplos de
tipos de catalizadores se describen en las Patentes de EE.UU. Nº
6.187.866 y 5.290.745, cuyos contenidos completos se incorporan a
modo de referencia a la presente memoria. También pueden usarse
sistemas catalíticos precipitados/cristalizados, tales como los
descritos en las Patentes de EE.UU. Nº 6.511.935 y 6.248.831, cuyos
contenidos completos se incorporan a modo de referencia a la
presente memoria. Dichos catalizadores pueden modificarse
adicionalmente con un activador precursor. Dichas modificaciones
adicionales se describen en la Publicación de Patente de los EE.UU.
Nº US2006/0287445 A1.
Preferiblemente, el precursor catalítico tiene
la fórmula
Mg_{d}Ti(OR)_{e}X_{f}(ED)_{g},
en la que R es un radical hidrocarbonado alifático o aromático que
tiene de 1 a 14 átomos de carbono ó COR' en el que R' es un radical
hidrocarbonado alifático o aromático que tiene de 1 a 14 átomos de
carbono; cada grupo OR es igual o diferente; X es de forma
independiente cloro, bromo o yodo; ED es un donante de electrones; d
va de 0,5 a 56; e es 0, 1 ó 2; f va de 2 a 116; y g es >2 y
hasta 1,5*d + 3. Se prepara a partir de un compuesto de titanio, un
compuesto de magnesio y un donante de electrones.
El donante de electrones es una base de Lewis
orgánica, líquida a temperaturas en el intervalo de 0ºC a 200ºC, en
la que los compuestos de magnesio y titanio son solubles. Los
compuestos donantes de electrones a veces se denominan bases de
Lewis. El donante de electrones puede ser un éster de alquilo de un
ácido carboxílico alifático o aromático, una cetona alifática, una
amina alifática, un alcohol alifático, un alquil- o cicloalquiléter
o sus mezclas, teniendo cada donante de electrones de 2 a 20 átomos
de carbono. Entre estos donantes de electrones, los preferidos son
alquil- y cicloalquiléteres que tienen de 2 a 20 átomos de carbono;
dialquil-, diaril- y alquilaril cetonas de 3 a 20 átomos de
carbono; y ésteres de alquilo, alcoxi y alquilalcoxi de ácidos
alquil- y arilcarboxílicos que tienen de 2 a 20 átomos de carbono.
El donante de electrones más preferido es tetrahidrofurano. Otros
ejemplos de donantes de electrones adecuados son formiato de metilo,
acetato de etilo, acetato de butilo, etil éter, dioxano,
di-n-propil éter, dibutil éter,
etanol, 1-butanol,
formiato de etilo, acetato de metilo, anisato de etilo, carbonato de etileno, tetrahidropirano y propionato de etilo.
formiato de etilo, acetato de metilo, anisato de etilo, carbonato de etileno, tetrahidropirano y propionato de etilo.
Aunque se puede usar un gran exceso de donante
de electrones inicialmente para proporcionar el producto de
reacción de compuesto de titanio y donante de electrones, el
precursor de catalizador final contiene aproximadamente de 1 a
aproximadamente 20 moles de donante de electrones por mol de
compuesto de titanio y preferiblemente de aproximadamente 1 a
aproximadamente 10 moles de donante de electrones por mol de
compuesto de titanio.
Puesto que el catalizador actuará como plantilla
para el crecimiento del polímero, es esencial que el precursor
catalítico se convierta en un sólido. También es esencial que el
sólido resultante tenga un tamaño de partícula y una forma
apropiados para producir partículas de polímero con una distribución
de tamaños relativamente estrecha, con poca cantidad de finos y con
buenas características de fluidización. Aunque dicha disolución de
base de Lewis, compuesto de magnesio y de titanio puede ser
impregnada en un soporte poroso y secada para formar un catalizador
sólido; es preferible que la disolución se convierta en un
catalizador sólido mediante secado por pulverización. Cada uno de
estos métodos forma por tanto un "precursor catalítico
soportado".
El producto catalítico secado por pulverización
se lleva entonces de forma preferente a una suspensión de aceite
mineral. La viscosidad del diluyente de suspensión hidrocarbonado es
suficientemente baja para que la suspensión pueda ser bombeada
convenientemente a través del equipo de activación previa y
finalmente hacia el reactor de polimerización. El catalizador se
alimenta usando un alimentador de catalizador en suspensión.
Normalmente se usa una bomba de cavidad progresiva, tal como una
bomba Moyno, en los sistemas de reacción comerciales, mientras que
en sistemas de reacción de escala piloto se usa normalmente una
bomba de jeringa de pistón dual, en la que los caudales de
catalizador son inferiores o iguales a 10 cm^{3}/hora (2,78 x
10^{-9} m^{3}/s) de suspensión.
También se alimenta un
co-catalizador, o co-activador, al
reactor para efectuar la polimerización. Para alcanzar una
actividad plena se requiere la activación completa mediante un
co-catalizador adicional. La activación completa
normalmente se produce en el reactor de polimerización, aunque
también pueden emplearse las técnicas mostradas en la patente EP
1.200.483.
Los co-catalizadores, que son
agentes reductores, que se usan convencionalmente comprenden
compuestos de aluminio, aunque también es posible usar compuestos
de litio, sodio y potasio, de metales alcalinotérreos, así como
compuestos de otros metales térreos diferentes del aluminio.
Normalmente, los compuestos son compuestos hidruros,
organometálicos o haluros. El butil litio y el dibutil magnesio son
ejemplos de compuestos útiles diferentes del aluminio.
Un compuesto activador, que se utiliza
generalmente con cualquiera de los precursores de catalizadores
basados en titanio, puede tener la fórmula AlR_{a}X_{b}H_{c},
en la que X es de forma independiente cloro, bromo, yodo ó OR; cada
R y R' es de forma independiente un radical hidrocarbonado alifático
saturado que tiene de 1 a 14 átomos de carbono; b es de 0 a 1.5; c
es 0 ó 1; y a+b+c=3. Los activadores preferidos incluyen mono y
dicloruros de alquilaluminio, en los que cada radical alquilo tiene
de 1 a 6 átomos de carbono, y los trialquilaluminios. Ejemplos son
cloruro de dietilaluminio y
tri-n-hexilaluminio. Se usan
aproximadamente de 0,10 a 10 moles, y preferiblemente de 0,15 a 2,5
moles de activador por mol de donante de electrones. La relación
molar de activador a titanio está en el intervalo de 1:1 a 10:1, y
preferiblemente está en el intervalo de 2:1 a 5:1.
El cocatalizador de hidrocarbilo de aluminio
puede representarse mediante la fórmula R_{3}Al ó R_{2}AlX, en
la que cada R es de forma independiente alquilo, cicloalquilo, arilo
o hidrógeno; al menos uno de R es hidrocarbilo; y dos o tres
radicales R pueden unirse para formar una estructura heterocíclica.
Cada R, que es un radical hidrocarbilo, puede tener de 1 a 20
átomos de carbono, y tiene preferiblemente de 1 a 10 átomos de
carbono. X es un halógeno, preferiblemente cloro, bromo o yodo. A
continuación se muestran ejemplos de compuestos de hidrocarbilo de
aluminio: triisobutilaluminio,
tri-n-hexilaluminio, hidruro de
di-isobutil-aluminio, hidruro de
dihexilaluminio,
di-isobutil-hexilaluminio, isobutil
dihexilaluminio, trimetilaluminio, trietilaluminio,
tripropilaluminio, triisopropilaluminio,
tri-n-butilaluminio,
trioctilaluminio, tridecilaluminio, tridodecilaluminio,
tribencilaluminio, trifenilaluminio, trinaftilaluminio,
tritolilaluminio, cloruro de dibutilaluminio, cloruro de
dietilaluminio, cloruro de diisobutilaluminio y sesquicloruro de
etilaluminio. Los compuestos de cocatalizadores también pueden
servir como activadores y modificadores.
Los activadores se pueden añadir al precursor
antes y/o durante la polimerización. En un procedimiento, el
precursor se activa completamente antes de la polimerización. En
otro procedimiento, el precursor se activa parcialmente antes de la
polimerización, y la activación se completa en el reactor. Cuando se
usa un modificador en lugar de un activador, los modificadores se
disuelven normalmente en un disolvente orgánico tal como isopentano
y, cuando se usa un soporte, se impregnan en el soporte después de
la impregnación del compuesto o complejo de titanio, tras lo cual
el precursor de catalizador soportado es secado. En los demás casos,
la disolución modificadora se añade directamente al reactor. Los
modificadores son similares en estructura química y en función a
los activadores como son los cocatalizadores. Para variaciones,
véase por ejemplo la Patente de EE.UU. Nº 5.106.926, incorporada al
completo a modo de referencia a la presente memoria. El
cocatalizador se añade preferiblemente separadamente puro o como
una disolución en un disolvente inerte, tal como isopentano, al
reactor de polimerización en el mismo momento en que se inicia el
flujo de etileno.
En las realizaciones que usan un soporte, el
precursor se soporta sobre un soporte de óxido inorgánico tal como
sílice, fosfato de aluminio, alúmina, mezclas sílice/alúmina, sílice
modificada con un compuesto de organoaluminio tal como trietil
aluminio, y sílice modificada con dietil zinc. En algunas
realizaciones el soporte preferido es sílice. Un soporte típico es
un material poroso, sólido, en forma de partículas esencialmente
inerte a la polimerización. Éste se usa como un polvo seco que
tiene un tamaño medio de partícula de 10 a 250 \mum y
preferiblemente de 30 a 100 \mum; una superficie específica de al
menos 200 m^{2}/g y preferiblemente de al menos 250 m^{2}/g; y
un tamaño de poro de al menos 100 x 10^{-10} m y preferiblemente
de al menos 200 x 10^{-10} m. Generalmente, la cantidad de
soporte usada es aquella que proporciona de 0,1 a 1,0 milimoles de
titanio por gramo de soporte y preferiblemente de 0,4 a 0,9
milimoles de titanio por gramo de soporte. La impregnación del
precursor catalizador anteriormente mencionado en un soporte de
sílice puede realizarse mezclando el precursor y el gel de sílice
en el disolvente donante de electrones u otro disolvente seguido de
la eliminación del disolvente a presión reducida. Cuando no se desea
un soporte, el precursor catalítico se puede utilizar en forma
líquida.
En otra realización se pueden usar catalizadores
de metaloceno, catalizadores de centro único y catalizadores de
geometría restringida para llevar a la práctica la invención.
Generalmente, los compuestos de catalizador de metaloceno incluyen
compuestos de sándwich medio y completo que tienen uno o más
ligandos de enlace \pi que incluyen estructuras de tipo
ciclopentadienilo u otras estructuras válidas similares tales como
pentadieno, ciclooctatetradienilo e imidas. Los compuestos típicos
se describen generalmente con uno o más ligandos capaces de formar
enlaces \pi con un átomo de metal de transición, normalmente
ligandos o restos derivados de ciclopentadienilo, en combinación
con un metal de transición seleccionado del Grupo 3 al 8,
preferiblemente del 4, 5 ó 6, o de la serie de lantánidos y
actínidos de la Tabla Periódica de los Elementos.
Los ejemplos de compuestos catalíticos de tipo
metaloceno se describen por ejemplo en las Patentes de EE.UU. Nº:
4.530.914; 4.871.705; 4.937.299; 5.017.714; 5.055.438; 5.096.867;
5.120.867; 5.124.418; 5.198.401; 5.210.352; 5.229.478; 5.264.405;
5.278.264; 5.278.119; 5.304.614; 5.324.800; 5.347.025; 5.350.723;
5.384.299;
5.391.790; 5.391.789; 5.399.636; 5.408.017; 5.491.207; 5.455.366; 5.534.473; 5.539.124; 5.554.775; 5.621.126;
5.684.098; 5.693.730; 5.698.634; 5.710.297; 5.712.354; 5.714.427; 5.714.555; 5.728.641; 5.728.839; 5.753.577;
5.767.209; 5.770.753 y 5.770.664; las publicaciones Europeas: solicitud de patente europea EP-A-0 591 756; solicitud de patente europea EP-A-0 520 732; solicitud de patente europea EP-A-0 420 436; solicitud de patente europea EP-A-0 485 822; solicitud de patente europea EP-A-0 485 823; solicitud de patente europea EP-A-0 743 324; solicitud de patente europea EP-A-0 518 092; y las publicaciones PCT: WO 91/04257; WO 92/00333; WO 93/08221; WO 93/08199; WO 94/01471; WO 96/20233; WO 97/15582; WO 97/19959; WO 97/46567; WO 98/01455; WO 98/06759 y WO 98/011144. Todas estas referencias se incorporan por completo a la presente memoria a modo de referencia.
5.391.790; 5.391.789; 5.399.636; 5.408.017; 5.491.207; 5.455.366; 5.534.473; 5.539.124; 5.554.775; 5.621.126;
5.684.098; 5.693.730; 5.698.634; 5.710.297; 5.712.354; 5.714.427; 5.714.555; 5.728.641; 5.728.839; 5.753.577;
5.767.209; 5.770.753 y 5.770.664; las publicaciones Europeas: solicitud de patente europea EP-A-0 591 756; solicitud de patente europea EP-A-0 520 732; solicitud de patente europea EP-A-0 420 436; solicitud de patente europea EP-A-0 485 822; solicitud de patente europea EP-A-0 485 823; solicitud de patente europea EP-A-0 743 324; solicitud de patente europea EP-A-0 518 092; y las publicaciones PCT: WO 91/04257; WO 92/00333; WO 93/08221; WO 93/08199; WO 94/01471; WO 96/20233; WO 97/15582; WO 97/19959; WO 97/46567; WO 98/01455; WO 98/06759 y WO 98/011144. Todas estas referencias se incorporan por completo a la presente memoria a modo de referencia.
Los catalizadores adecuados para su uso en la
presente memoria incluyen preferiblemente catalizadores de geometría
restringida tales como los descritos en las Patentes de EE.UU. Nº
5.272.236 y 5.278.272, que se incorporan al completo a la presente
memoria a modo de referencia.
Los catalizadores de polimerización de olefinas
de monociclopentadienilo y metal de transición mostrados en la
Patente de EE.UU. Nº 5.026.798, cuyo contenido se incorpora a la
presente memoria a modo de referencia, también son adecuados como
catalizadores de la invención.
Los catalizadores precedentes pueden describirse
con más detalle indicando que comprenden un complejo de coordinación
de metales que comprende un metal de los grupos
3-10, o de la serie de los lantánidos, de la Tabla
Periódica de los Elementos, y un resto unido por enlace \pi
deslocalizado, sustituido con una función que genere restricción.
Dicho complejo tiene una geometría restringida alrededor del átomo
de metal. El catalizador comprende además un
co-catalizador de activación.
Se puede emplear cualquier reacción de
homopolimerización o (co)polimerización de etileno
convencional para producir la composición inventiva de polietileno
de alta densidad. Dichas reacciones de homopolimerización o
(co)polimerización de etileno convencionales incluyen, aunque
sin limitación, polimerización en fase gas, polimerización en
suspensión, polimerización en fase líquida y combinaciones de las
mismas, usando reactores convencionales, por ejemplo, reactores de
fase gas, reactores de lazo, reactores de tanque agitado, y
reactores tipo tanque en serie, o en serie y paralelo. El sistema
de polimerización de la presente invención es un sistema de
polimerización secuencial dual o un sistema de polimerización
multisecuencial. Los ejemplos de sistema de polimerización
secuencial dual incluyen, aunque sin limitación, polimerización en
fase gas/polimerización en fase gas; polimerización en fase
gas/polimerización en fase líquida; polimerización en fase
líquida/polimerización en fase gas; polimerización en fase
líquida/polimerización en fase líquida; polimerización en
suspensión/polimerización en suspensión; polimerización en fase
líquida/polimerización en suspensión; polimerización en
suspensión/polimerización en fase líquida; polimerización en
suspensión/polimerización en fase gas; y polimerización en fase
gas/polimerización en suspensión. Los sistemas de polimerización
multisecuencial incluyen al menos tres reacciones de polimerización.
El sistema catalítico descrito anteriormente también puede ser un
sistema catalítico convencional. La composición inventiva de
polietileno de alta densidad preferiblemente se produce mediante un
proceso de polimerización de fase gas dual, por ejemplo
polimerización en fase gas/polimerización en fase gas; sin embargo,
la presente invención no está limitada a tal efecto, pudiéndose
emplear cualquiera de las anteriores combinaciones.
En producción se puede usar un sistema de
polimerización secuencial conectado en serie, tal como se ha
descrito antes. El primer componente, es decir el polímero de
etileno de alto peso molecular, puede producirse en la primera
etapa del sistema de polimerización dual secuencial, y el segundo
componente, es decir el polímero de etileno de bajo peso molecular,
puede prepararse en la segunda etapa del sistema de polimerización
dual secuencial. Alternativamente, el segundo componente, es decir
el polímero de etileno de bajo peso molecular, puede fabricarse en
la primera etapa del sistema de polimerización dual secuencial, y el
primer componente, es decir el polímero de etileno de alto peso
molecular, puede fabricarse en la segunda etapa del sistema de
polimerización secuencial dual.
Para los propósitos de la presente descripción,
el reactor en el que se fijan las condiciones para fabricar el
primer componente se denomina primer reactor. Alternativamente, el
reactor en que se fijan las condiciones para fabricar el segundo
componente se denomina segundo reactor.
En producción, se alimenta continuamente un
sistema catalítico que incluye cocatalizador, etileno, uno o más
comonómeros de olefina alfa, hidrógeno y opcionalmente gases y/o
líquidos inertes, por ejemplo N_{2}, isopentano y hexano, al
primer reactor, que está conectado a un segundo reactor en serie; a
continuación la mezcla primer componente/catalizador activo se
transfiere continuamente, por ejemplo en cargas, desde el primer
reactor al segundo reactor. Al segundo reactor se alimenta
continuamente etileno, hidrógeno, cocatalizador y opcionalmente
gases y/o líquidos inertes, por ejemplo N_{2}, isopentano, hexano,
y el producto final, es decir la composición inventiva de
polietileno de alta densidad se extrae continuamente, por ejemplo en
cargas, del segundo reactor. Un modo preferido consiste en tomar
cantidades discretas del primer componente del primer reactor y
transferir éstas al segundo reactor usando la presión diferencial
generada por un sistema de compresión de gas recirculado. A
continuación la composición inventiva de polietileno de alta
densidad es transferida a un recipiente de purga en condiciones de
atmósfera inerte. Posteriormente, los hidrocarburos residuales son
retirados, y se introduce humedad para reducir cualquier álcali de
aluminio residual y cualquier resto de catalizador antes de exponer
a oxígeno la composición de polietileno de alta densidad. A
continuación se transfiere la composición inventiva de polietileno
de alta densidad a un extrusor para ser peletizada. Las técnicas de
peletización son conocidas en general. La composición inventiva de
polietileno de alta densidad puede hacerse pasar por pantallas en
fundido. Después del proceso de fusión en el extrusor, la
composición fundida se hace pasar a través de uno o más pantallas
activas (posicionadas en series de más de una) teniendo cada una de
las pantallas activas un tamaño de retención micrométrico de
aproximadamente 2 a aproximadamente 400 (de 2 a 4 X 10^{-5} m), y
preferiblemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 300 (de 2 a 3
X 10^{-5} m), y más preferiblemente de aproximadamente 2 a
aproximadamente 70 (de 2 a 7 X 10^{-6} m), con un flujo másico de
aproximadamente 5 a aproximadamente 100 lb/h\cdotin^{2} (de 1,0
a aproximadamente 20 Kg/s\cdotm^{2}). Dicho paso por pantallas
en fundido se describe en la Patente de EE.UU. Nº 6.485.662, que se
incorpora a la presente memoria a modo de referencia en lo que se
refiere a la descripción del paso por pantallas en fundido.
En una producción alternativa se puede usar un
sistema de polimerización multisecuencial conectado en serie y
paralelo, tal como se ha descrito antes. En una realización de la
presente invención se alimenta de forma continua un sistema
catalítico que incluye un cocatalizador, etileno, uno o más
comonómeros de olefina alfa, hidrógeno y opcionalmente gases y/o
líquidos inertes, por ejemplo N_{2}, isopentano y hexano, a un
primer reactor que está conectado a un segundo reactor, en donde el
segundo reactor está conectado a un tercer reactor en serie; a
continuación la mezcla primer componente/catalizador activo se
transfiere continuamente, por ejemplo en cargas, desde el primer
reactor al segundo reactor y a continuación al tercer reactor. Al
segundo y tercer reactores se alimenta continuamente etileno,
hidrógeno, cocatalizador y opcionalmente gases y/o líquidos inertes,
por ejemplo N_{2}, isopentano, hexano, y el producto final, es
decir la composición de polietileno de alta densidad, se extrae
continuamente, por ejemplo en cargas, del tercer reactor. Un modo
preferido es tomar cantidades discretas del primer componente del
primer reactor y transferirlas al segundo reactor, y a continuación
tomar cantidades discretas del segundo reactor y transferirlas al
tercer reactor en serie usando la presión diferencial generada por
un sistema de compresión de gas recirculado. Alternativamente, el
primer reactor puede alimentar a un segundo y a un tercer reactor
en paralelo, y el producto del primer reactor puede ser transferido
al segundo reactor o al tercer reactor. A continuación la
composición inventiva de polietileno de alta densidad es
transferida a un recipiente de purga en condiciones de atmósfera
inerte. Posteriormente, los hidrocarburos residuales son retirados,
y se puede introducir humedad para reducir cualquier álcali de
aluminio residual y cualquier resto de catalizadores antes de
exponer a oxígeno el polímero, es decir la composición de
polietileno de alta densidad. A continuación se transfiere la
composición inventiva de polietileno de alta densidad a un extrusor
para ser peletizada. Las técnicas de peletización son conocidas en
general. La composición inventiva de polietileno de alta densidad
puede hacerse pasar por pantallas en fundido. Después del proceso de
fusión en el extrusor, la composición fundida se hace pasar a
través de una o más pantallas activas (posicionadas en serie de más
de una), teniendo cada una de las pantallas activas un tamaño de
retención micrométrico de aproximadamente 2 a aproximadamente 400
(de 2 a 4 X 10^{-5} m), y preferiblemente de aproximadamente 2 a
aproximadamente 300 (de 2 a 3 X 10^{-5} m), y más preferiblemente
de aproximadamente 2 a aproximadamente 70 (de 2 a 7 X 10^{-6} m),
con un flujo másico de aproximadamente 5 a aproximadamente 100
Ib/h\cdotin^{2} (de 1,0 a aproximadamente 20
Kg/s\cdotm^{2}). Dicho paso por pantallas en fundido se describe
en la Patente de EE.UU. Nº 6.485.662, que se incorpora a la
presente memoria a modo de referencia en lo que se refiere a la
descripción del paso por pantallas en fundido.
En otra producción alternativa, la composición
inventiva de polietileno de alta densidad puede ser producida a
partir de polímeros fabricados en dos o más reactores independientes
(que usan el mismo o diferente catalizador) con mezclamiento post
reacción.
En aplicación, la composición inventiva de
polietileno de alta densidad puede usarse para fabricar artículos
con forma. Dichos artículos pueden incluir, aunque sin limitación,
dispositivos de cierre, por ejemplo tapones de botella. Se pueden
emplear diferentes métodos para fabricar artículos tales como
tapones de botella. Las técnicas de conversión adecuadas incluyen,
aunque sin limitación, el moldeo por inyección.
En el proceso de moldeo por inyección, la
composición inventiva de polietileno de alta densidad se alimenta
en un extrusor a través de una tolva. El extrusor transporta,
calienta, funde y presuriza la composición inventiva de polietileno
para formar una corriente fundida. La corriente fundida es forzada a
salir del extrusor a través de una boquilla hacia un molde
relativamente frío sujeto a presión, rellenando de este modo el
molde. El compuesto fundido se enfría y se endurece hasta
constituirse por completo. Entonces se abre el molde y se retira el
artículo moldeado, es decir el tapón de botella. El tapón moldeado
por inyección puede incluir un faldón que se extiende axialmente
desde la periferia de una base, y puede incluir además una rosca
interna para asegurar el tapón al recipiente.
Los dispositivos de cierre, por ejemplo tapones
de botella, que incluyen la composición inventiva de polietileno de
alta densidad exhiben una resistencia al agrietamiento ambiental
mejorada. Dichos tapones de botella están adaptados para soportar
la presión de bebidas carbonatadas. Dichos tapones de botella además
facilitan el cierre y el sellado de una botella, es decir el par de
fuerzas óptimo proporcionado por una máquina que enrosque el tapón,
o la apertura de una botella, es decir el par de fuerzas óptimo
proporcionado por una persona para desenroscar el tapón.
Se entiende que la presente invención es
operativa en ausencia de cualquier componente que no se haya
descrito específicamente. Los siguientes ejemplos se dan como
ilustración adicional de la invención y no deben interpretarse como
limitativos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos Inventivos
1-6
Los Ejemplos Inventivos 1-6 se
prepararon de acuerdo con los siguientes procedimientos: se
proporcionó un sistema de polimerización
dual-secuencial, por ejemplo un primer reactor en
fase gas y un segundo reactor en fase gas que operan en serie. Al
primer reactor se alimentó de forma continua etileno, uno o más
comonómeros de olefina alfa, hidrógeno, catalizador, por ejemplo
catalizador de Ziegler-Natta, se formó una
suspensión en aceite mineral, N_{2} e isopentano. Posteriormente,
se alimentó continuamente al primer reactor un cocatalizador, por
ejemplo trietilaluminio (TEAL), para activar el primer catalizador.
La primera reacción de polimerización de etileno en presencia de
1-hexeno se llevó a cabo en el primer reactor en las
condiciones mostradas en la Tabla 1, produciendo así el complejo
primer componente/catalizador. El complejo primer
componente-catalizador se transfirió continuamente
al segundo reactor. Se alimentó de forma continua al segundo reactor
etileno adicional, hidrógeno, cocatalizador, por ejemplo TEAL,
N_{2} e isopentano. No se añadió catalizador adicional al segundo
reactor. La segunda reacción de polimerización de etileno se llevó a
cabo en el segundo reactor en las condiciones mostradas en la Tabla
1, produciendo así el complejo primer
componente-catalizador-segundo
componente. El complejo primer
componente-catalizador-segundo
componente se extrajo continuamente del segundo reactor de forma
discreta hacia la cámara de producto, donde fue purgado para
eliminar los hidrocarburos residuales, y a continuación se
transfirió al tambor de fibra. El tambor de fibra se purgó
continuamente con nitrógeno humidificado. El polímero, es decir la
composición inventiva de polietileno de alta densidad, continuó el
proceso en un mezclador/peletizador. El polímero, es decir la
composición inventiva de polietileno de alta densidad, se fundió en
el mezclador y los aditivos se dispersaron en la matriz polimérica
de composición inventiva de polietileno de alta densidad. La
inventiva composición de polietileno de alta densidad se extruyó a
través de una placa troquel, se peletizó y se enfrió. Las muestras
de resina de los Ejemplos Inventivos 1-6 se
evaluaron para determinar sus propiedades en pelets, o se
conformaron en placas de ensayo de acuerdo con el método ASTM
D-4703-00 y a continuación se
evaluaron para determinar las propiedades. Dichas propiedades se
muestran en las Tablas I y II, y en las Figuras
1-6. Las muestras de resina de los Ejemplos
Inventivos 1-6 también se evaluaron para determinar
las propiedades de contracción según el método ASTM
D-955 utilizando placas de 60 mm x 60 mm x 2 mm, y
los resultados se muestran en la Tabla IV.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo Comparativo
A
El ejemplo comparativo A es un copolímero de
polietileno de alta densidad, que se encuentra disponible
comercialmente bajo la marca B4020N1331 de INEOS Olefins &
Polymers, EE.UU. Las muestras de resina de los ejemplos comparativos
A fueron evaluadas para determinar sus propiedades en pelets, o
fueron conformadas en placas de ensayo de acuerdo con el método
ASTM D-4703-00 y a continuación se
evaluaron sus propiedades. Dichas propiedades se muestran en las
Tablas III.
\vskip1.000000\baselineskip
A menos que se especifique lo contrario, los
valores presentados en la presente memoria fueron determinados de
acuerdo a los siguientes métodos de ensayo.
La densidad (g/cm^{3}) se midió de acuerdo al
método ASTM-D 792-03, Método B, en
isopropanol. Los especímenes fueron medidos en el intervalo de 1
hora de moldeo después de acondicionar en el baño de isopropanol a
23ºC durante 8 minutos para alcanzar el equilibrio térmico antes de
la medida. Los especímenes fueron moldeados por compresión de
acuerdo con el método ASTM D-4703-00
Anexo A con un periodo de calentamiento inicial de 5 minutos a
aproximadamente 190ºC y con una rampa de enfriamiento de 15ºC/min
por Procedimiento C. El espécimen fue enfriado hasta 45ºC en la
prensa con un enfriamiento continuo hasta que estaba "frío al
tacto".
Se midió el índice de fusión (I_{2}) a 190ºC
con una carga de 2,16 Kg de acuerdo con el método ASTM
D-1238-03.
Se midió el índice de fusión (I_{5}) a 190ºC
con una carga de 5,0 Kg de acuerdo con el método ASTM
D-1238-03.
Se midió el índice de fusión (I_{10}) a 190ºC
con una carga de 10,0 Kg de acuerdo con el método ASTM
D-1238-03.
Se midió el índice de fusión (I_{21.6}) a
190ºC con una carga de 21,6 Kg de acuerdo con el método ASTM
D-1238-03.
Se midió la contracción de acuerdo con el método
ASTM D-955 utilizando placas de 60 mm x 60 mm x 2
mm.
\newpage
Se determinó el peso molecular medio en peso
(M_{w}) y el peso molecular medio en número (M_{n}) de acuerdo
a métodos conocidos en la técnica que usan GPC convencional, tal
como se describe más adelante.
Las distribuciones de pesos moleculares de
polímeros de etileno fueron determinadas mediante cromatografía de
permeación de gel (GPC). El sistema cromatográfico consistió en un
cromatógrafo de permeación de gel de alta temperatura 150ºC Waters
(Millford, MA), equipado con un detector de dispersión de luz láser
de ángulo 2 Modelo 2040 de Precision Detectors (Amherst, MA). Se
usó un ángulo de 15º en el detector de dispersión de luz para
propósitos de cálculos. La toma de datos se realizó usando un
software Viscotek TriSEC versión 3 y un Gesto de Datos de 4 canales
Viscotek DM400. El sistema fue equipado con un dispositivo de
desgasificación de disolvente en línea de Polymer Laboratories. El
compartimento del carrusel fue operado a 140ºC y el compartimento
de la columna fue operado a 150ºC. Las columnas usadas fueron cuatro
columnas Shodex HT 806M de 300 mm y 13 \mum, y una columna Shodex
HT803M de 150 mm y 12 \mum. El disolvente usado fue
1,2,4-triclorobenceno. Las muestras se prepararon a
una concentración de 0,1 gramos de polímero en 50 mililitros de
disolvente. El disolvente cromatográfico y el disolvente de
preparación de muestras contenían 200 \mug/g de hidroxitolueno
butilado (BHT). Ambas fuentes de disolvente fueron purgadas con
nitrógeno. Las muestras de polietileno fueron agitadas suavemente a
160ºC durante 4 horas. El volumen de inyección usado fue de 200
microlitros, y el caudal fue 0,67 mililitros/min. El calibrado del
conjunto de columnas de GPC se realizó con 21 patrones de
poliestireno de distribución de pesos moleculares estrecha, con
pesos moleculares en el rango de 580 a 8.400.000 g/mol, que fueron
dispuestos en 6 mezclas "cócteles" con al menos una decena de
separación entre pesos moleculares individuales. Los patrones se
obtuvieron de Polymer Laboratories (Shropshire, Reino Unido). Los
patrones de poliestireno se prepararon con 0,025 gramos en 50
mililitros de disolvente para los pesos moleculares iguales o
mayores que 1.000.000 g/mol; y con 0,05 gramos en 50 mililitros de
disolvente para los pesos moleculares menores de 1.000.000 g/mol.
Los patrones de poliestireno se disolvieron a 80ºC con agitación
suave durante 30 minutos. Las mezclas de patrones estrechos se
pasaron primero con el fin de disminuir los componentes de mayor
peso molecular para minimizar la degradación. Los pesos moleculares
del pico estándar de poliestireno se convirtieron en pesos
moleculares de polietileno usando la siguiente ecuación (como se
describe en Williams y Ward, J. Polym. Sci. Polym. Let., 6,
621 (1968)):
M polietileno =
A x (M
poliestireno)^{B},
donde M es el peso molecular, A
presenta un valor de 0,41 y B es igual a 1,0. Se realizó la
Aproximación Sistemática para la determinación de desplazamientos
de multi-detector de un modo consistente con el
publicado por Balke, Mourey y col. (Mourey y Balke,
Chromatography Polym. Cap. 12, (1992) y Balke, Thitiratsakul,
Lew, Cheung, Mourey, Chromatography Polym. Cap. 13, (1992)),
que optimiza los resultados logarítmicos de detector dual de
poliestireno 1683 ancho de Dow hasta los resultados de calibración
de columna de patrón estrecho de la curva de calibración de
patrones estrechos usando software doméstico. Los datos de peso
molecular para la determinación de desplazamiento se obtuvieron de
un modo consistente con lo publicado por Zimm (Zimm,B.H., J.
Chem. Phys., 16, 1099 (1948)) y Kratochvil (Kratochvil, P.,
Classical Light Scattering from Polymer Solutions, Elsevier,
Oxford, NY (1987)). La concentración global inyectada usada para la
determinación del peso molecular se obtuvo del área de índice
refractivo de la muestra y de la calibración del detector de índice
refractivo a partir de un homopolímero de polietileno lineal de
115.000 g/mol de peso molecular, que se midió en referencia al
patrón 1475 de homopolímero de polietileno NIST. Se asumió que las
concentraciones cromatográficas eran suficientemente bajas para
eliminar la determinación de los efectos del segundo coeficiente
Virial (efectos de concentración sobre el peso molecular). Los
cálculos de pesos moleculares se realizaron usando software
doméstico. Los cálculos del peso molecular medio en número, del peso
molecular medio en peso y del peso molecular medio z se hicieron de
acuerdo con las siguientes ecuaciones, asumiendo que la señal del
refractómetro es directamente proporcional a la fracción de peso.
La señal de refractómetro, sustrayendo la línea base, puede
sustituirse directamente para la fracción de peso en las ecuaciones
mostradas a continuación. Nótese que el peso molecular puede ser de
la curva de calibración convencional o el peso molecular absoluto de
la relación entre la dispersión de luz y el refractómetro. Una
estimación mejorada de peso molecular medio z, la señal de
dispersión de luz sustituyendo la línea base puede sustituirse para
el producto de peso molecular medio en peso y la fracción de peso
de la ecuación (2) mostrada a
continuación:
La bimodalidad de las distribuciones se
caracterizó de acuerdo con la fracción de peso del mayor pico de
temperatura del fraccionamiento de elución por aumento de
temperatura (normalmente abreviado como "TREF") como se
describe, por ejemplo, en Wild y col., Journal of Polymer
Science, Poly. Phys. EcL Vol. 20, p. 441 (1982), en la Patente
de EE.UU. Nº 4.798.081 (Hazlitt y col.), o en la Patente de EE.UU.
Nº 5.089.321 (Chum y col.), cuyas descripciones se incorporan a la
presente memoria a modo de referencia. En el análisis por
fraccionamiento analítico de la elución con aumento de la
temperatura (como se describe en la patente de EE.UU. Nº 4.798.081
y que se abrevia en la presente memoria como "ATREF"), la
composición a ser analizada se disuelve en un disolvente caliente
adecuado (por ejemplo, 1,2,4-triclorobenceno) y se
deja cristalizar en una columna que contiene un soporte inerte (por
ejemplo, granalla de acero inoxidable) reduciendo lentamente la
temperatura. La columna se equipó tanto con un detector infrarrojo
como con un detector viscosímetro diferencial (DV). Se generó
entonces una curva cromatograma de ATREF-DV
eluyendo la muestra polimérica cristalizada desde la columna
incrementando lentamente la temperatura del disolvente eluyente
(1,2,4-triclorobenceno). El método
ATREF-DV se describe con mayor detalle en el
documento WO 99/14271, cuya descripción se incorpora a la presente
memoria a modo de referencia.
La Fracción de Alta Densidad (en porcentaje) se
midió a través del análisis de fraccionamiento analítico de elución
por aumento de temperatura (como se describe en la Patente de EE.UU.
Nº 4.798.081 y que en la presente memoria se abrevia "ATREF"),
que se describe más detalladamente más adelante en la presente
memoria. El análisis por fraccionamiento analítico de elución por
aumento de temperatura (ATREF) se realizó según el método descrito
en la patente de EE.UU. Nº 4.798.081 y en la publicación de Wilde,
L.; Ryle, T. R.; Knobeloch, D. C.; Peat, I. R.; Determination of
Branching Distributions in Polyethylene and Ethylene Copolymers,
J. Polym. Sci., 20, 441-455 (1982), que se
incorporan al completo a la presente memoria a modo de referencia.
La composición que a analizar se disolvió en triclorobenceno y se
dejó cristalizar en una columna que contenía un soporte inerte
(granalla de acero inoxidable) reduciendo lentamente la temperatura
hasta 20ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,1ºC/min. La columna
se equipó con un detector de infrarrojos. A continuación se generó
una curva del cromatograma de ATREF eluyendo la muestra de polímero
cristalizado de la columna aumentando lentamente la temperatura del
disolvente de elución (triclorobenceno) de 20 a 120ºC con una
velocidad de 1,5ºC/min.
Las distribuciones de ramificaciones se
determinaron mediante fraccionamiento de análisis de
cristalización
(CRYSTAF): descrito en la presente memoria más adelante. El fraccionamiento de análisis de cristalización (CRYSTAF) se llevó a cabo con una unidad CRYSTAF 200 disponible comercialmente en PolymerChar, Valencia, España. Se disolvieron las muestras en 1,2,4-triclorobenceno a 160ºC (0,66 mg/mL) durante 1 hora y se estabilizaron a 95ºC durante 45 minutos. Las temperaturas de muestreo variaron de 95 a 30ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,2ºC/min. Se usó un detector de infrarrojos para medir las concentraciones de las disoluciones de polímero. La concentración soluble acumulada se midió a medida que el polímero cristalizaba al disminuir la temperatura. La derivada analítica del perfil acumulativo refleja la distribución de las ramificaciones de cadena corta del polímero.
(CRYSTAF): descrito en la presente memoria más adelante. El fraccionamiento de análisis de cristalización (CRYSTAF) se llevó a cabo con una unidad CRYSTAF 200 disponible comercialmente en PolymerChar, Valencia, España. Se disolvieron las muestras en 1,2,4-triclorobenceno a 160ºC (0,66 mg/mL) durante 1 hora y se estabilizaron a 95ºC durante 45 minutos. Las temperaturas de muestreo variaron de 95 a 30ºC a una velocidad de enfriamiento de 0,2ºC/min. Se usó un detector de infrarrojos para medir las concentraciones de las disoluciones de polímero. La concentración soluble acumulada se midió a medida que el polímero cristalizaba al disminuir la temperatura. La derivada analítica del perfil acumulativo refleja la distribución de las ramificaciones de cadena corta del polímero.
Se identifican la temperatura y el área del pico
obtenido por CRYSTAF mediante el módulo de análisis de picos
incluido en el programa informático CRYSTAF Software (Versión
200i.b, PolymerChar, Valencia, España). La rutina buscadora de
picos de CRYSTAF identifica la temperatura del pico como el máximo
en la curva dW/dT y el área entre las inflexiones positivas mayores
a ambos lados del pico identificado en la curva derivada. Para
calcular la curva de CRYSTAF, los parámetros de procesamiento
preferidos son un límite de temperatura de 70ºC y parámetros de
suavizado por encima del límite de temperatura de 0,1 y por debajo
del límite de temperatura de 0,3.
\vskip1.000000\baselineskip
El Índice de Anchura de Distribución de
Solubilidad (SDBI) es el valor estadístico para la anchura del
método CRYSTAF que se calcula en base a la siguiente fórmula:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en donde T es la temperatura, W es
la fracción de peso y Tw es la temperatura media en
peso.
\vskip1.000000\baselineskip
La presencia de Ramificaciones de Cadena Larga
se determinó según los métodos conocidos en la técnica, tales como
cromatografía de permeación de gel acoplada a un detector de
dispersión de luz láser de bajo ángulo (GPC-LALLS)
y cromatografía de permeación de gel acoplada a un detector
viscosímetro diferencial (GPC-DV).
La rigidez de la resina se caracterizó midiendo
el Módulo de Flexión con una tensión del 5 por ciento y los Módulos
Secantes a una tensión de 1 por ciento y de 2 por ciento, y a una
velocidad de ensayo de 0,5 pulgadas/minuto (13 mm/min) según el
método ASTM D 790-99 Método B.
La resistencia a la tensión y la elongación de
rotura se midieron según el método ASTM
D-638-03 empleando el Espécimen
Tipo IV a 2 pulgadas/minuto (50 mm/minuto).
La resistencia al agrietamiento por estrés
ambiental (ESCR) se midió de acuerdo con el método
ASTM-D 1693-01, Condición B. Se
midió la susceptibilidad de la resina al fallo mecánico por
agrietamiento bajo condiciones de tensión constante, y en presencia
de un agente acelerador de la rotura tal como jabón, agentes
humectantes, etc. Las medidas se llevaron a cabo en especímenes
apuntados, en un 10 por ciento en volumen de disolución acuosa de
Igepal CO-630 (vendedor,
Rhone-Poulec, NJ), mantenida a 50ºC, y en disolución
acuosa al 100 por ciento, en volumen, de Igepal
CO-630 (vendedor, Rhone-Poulec, NJ),
mantenida a 50ºC. El valor de ESCR se presentó como F_{50}, el
tiempo de fallo calculado para el 50 por ciento obtenido a partir
del gráfico de probabilidad, y F_{0}, cuando no se observan
fallos en ensayo.
La distribución de ramificaciones de cadena
corta y el contenido en comonómero se midió usando RMN de ^{13}C,
como se describe en Randall, Rev. Macromol. Chem. Chys., C29
(2&3), páginas 285-297, y en la Patente de
EE.UU. Nº 5.292.845, cuyas descripciones se incorporan a la
presente memoria a modo de referencia en lo que respecta a dicha
medida. Las muestras se prepararon añadiendo aproximadamente 3 g de
una mezcla 50/50 de
tetracloroetano-d2/ortodiclorobenceno que era 0,025
M en acetilacetonato de cromo (agente de relajación) a 0,4 g de
muestra en un tubo de RMN de 10 mm. Las muestras se disolvieron y
homogeneizaron calentando el tubo y su contenido hasta 150ºC. Los
datos se recogieron usando un espectrómetro de RMN JEOL Eclipse a
400 MHz, que corresponde a una frecuencia de resonancia de 13C de
100,6 MHz. Los parámetros de adquisición se seleccionaron para
asegurar la adquisición de datos cuantitativos de 13C en presencia
del agente de relajación. Los datos se adquirieron usando
desacoplamiento de ^{1}H restringido, 4000 acumulaciones por
archivo de datos, un tiempo de relajación de 4,7 s y un tiempo de
adquisición de 1,3 segundos, una anchura espectral de 24.200 Hz y un
tamaño de fichero de 64K puntos de datos, con el cabezal de la
sonda calentado hasta 130ºC. Los espectros se referenciaron con
respecto al pico de metileno a 30 ppm. Los resultados se calcularon
de acuerdo con el método ASTM D5017-91.
La reología de la resina se determinó en el
Reómetro ARES I (Advanced Rheometiic Expansion System). El ARES 1
es un reómetro de tensión controlada. Un actuador rotatorio
(servomotor) aplicó deformación de cizalla en forma de tensión a
una muestra. En respuesta, la muestra generó un par de fuerzas, que
se midió a través del transductor. La tensión y el par se usaron
para calcular propiedades mecánicas dinámicas, tales como el módulo
y la viscosidad. Las propiedades viscoelásticas de la muestra se
midieron en fundido usando una instalación de placa paralela de 25
mm de diámetro, una tensión constante (5 por ciento) y una
temperatura constante (190ºC) y purga de N_{2}, y en función de
una frecuencia cambiante (de 0,01 a 500 s^{-1}). El módulo de
almacenamiento, el módulo de pérdida, el delta tan y la viscosidad
compleja de la resina se determinaron usando un software
Rheometrics Orchestrator (v. 6.5.8). Se determinó que la relación de
viscosidad (0,1 rad*s^{-1}/100 rad*s^{-1}) era la relación
entre la viscosidad medida con una cizalla de 0,1 rad/s y la
viscosidad medida con una cizalla de 100 rad/s.
Las insaturaciones de vinilo se midieron de
acuerdo con el método ASTM
D-6248-98.
La caracterización reológica de baja cizalla se
lleva a cabo en un Rheometrics SR5000 en modo de tensión controlada,
usando una instalación fija de placas paralelas de 25 mm. Este tipo
de geometría es preferible al cono y placa debido a que sólo
requiere un mínimo de flujo de aplastamiento durante la carga de la
muestra, reduciendo de este modo las tensiones residuales.
La g' promedio se determinó de acuerdo con el
siguiente procedimiento. El sistema cromatográfico consistió en un
cromatógrafo Waters (Millford, MA) de alta temperatura, 150ºC,
equipado con un detector de dispersión de luz de ángulo 2 Precision
Detectors (Amherst, MA) Modelo 2040, un detector de infrarrojo IR4
de Polymer Char (Valencia, España), y un viscosímetro de
capilaridad 4 Viscotek 150R (Houston, TX). Se usó un ángulo de 15
grados en el detector de dispersión de luz para propósitos de
cálculos. La toma de datos se realizó usando un software Viscotek
TriSEC versión 3 y un Gesto de Datos de 4 canales Viscotek DM400. El
sistema fue equipado con un dispositivo de desgasificación de
disolvente en línea de Polymer Laboratories. El compartimento del
carrusel fue operado a 140ºC y el compartimento de la columna fue
operado a 150ºC. Las columnas usadas fueron columnas de dispersión
de luz de lecho mixto "Mixed A-LS" de
4-20 micrómetros de Polymer Laboratories. El
disolvente usado fue 1,2,4-triclorobenceno. Las
muestras se prepararon a una concentración de 0,1 gramos de
polímero en 50 mililitros de disolvente. El disolvente
cromatográfico y el disolvente de preparación de muestras contenían
200 ppm de hidroxitolueno butilado (BHT). Ambas fuentes de
disolvente fueron purgadas con nitrógeno. Las muestras de
polietileno fueron agitadas suavemente a 160 grados Celsius durante
4 horas. El volumen de inyección usado fue de 200 microlitros y el
caudal fue de 1 mililitro/minuto.
La calibración del juego de columnas de GPC se
realizó con 21 patrones de poliestireno con una distribución de
pesos moleculares estrecha, con pesos moleculares que varían de 580
a 8.400.000, dispuestos en 6 mezclas de combinación con al menos
una decena de separación entre los pesos moleculares individuales.
Los patrones se obtuvieron de Polymer Laboratories (Shropshire,
Reino Unido). Los patrones de poliestireno se prepararon con 0,025
gramos en 50 mililitros de disolvente para los pesos moleculares
iguales o mayores que 1.000.000 y 0,05 gramos en 50 mililitros de
disolvente para los pesos moleculares menores de 1.000.000. Los
patrones de poliestireno se disolvieron a 80ºC con agitación suave
durante 30 minutos. Las mezclas de patrones estrechos se pasaron
primero con el fin de disminuir los componentes de mayor peso
molecular para minimizar la degradación. Los pesos moleculares del
pico estándar de poliestireno se convirtieron en pesos moleculares
de polietileno usando la siguiente ecuación (como se describe en
Williams y Ward, J. Polym. Sci. Polym. Let., 6, 621
(1968)):
M polietileno =
A x (M
poliestireno)^{B},
donde M es el peso molecular, A
presenta un valor de 0,43 y B es igual a
1,0.
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizó la Aproximación Sistemática para la
determinación de desplazamientos de multi-detector
de un modo consistente con el publicado por Balke, Mourey y col.
(Mourey y Balke, Chromatography Polym. Cap. 12, (1992))
(Balke, Thitiratsakul, Lew, Cheung, Mourey, Chromatography
Polym. Cap. 13, (1992)), que optimiza los resultados
logarítmicos de detector triple (MW y IV) de poliestireno 1683 ancho
de Dow hasta los resultados de calibración de columna de patrón
estrecho de la curva de calibración de patrones estrechos usando un
software. Los datos de peso molecular para la determinación de
desplazamiento se obtuvieron de un modo consistente con lo
publicado por Zimm (Zimm, B.H., J. Chem. Phys., 16, 1099 (1948)) y
Kratochvil (Kratochvil, P., Classical Light Scattering from
Polymer Solutions, Elsevier, Oxford, NY (1987)). La
concentración global inyectada usada para la determinación del peso
molecular se obtuvo a partir del área de índice refractivo de la
muestra y de la calibración del detector de índice refractivo
realizada con un homopolímero de polietileno lineal de 115.000 de
peso molecular. Se asumió que las concentraciones cromatográficas
eran suficientemente bajas para eliminar la determinación de los
efectos del segundo coeficiente Virial (efectos de concentración
sobre el peso molecular).
\vskip1.000000\baselineskip
La g' promedio se calculó para las muestras como
se indica a continuación:
1. Los detectores de dispersión de luz,
viscosidad y concentración se calibraron con homopolímero de
polietileno NBS 1475 (o una referencia equivalente);
2. Los desplazamientos del detector de
dispersión de luz y de viscosímetro referidos al detector de
concentración se corrigieron tal como se describe en la sección de
calibrado;
3. Se sustrayeron las líneas base de los
cromatogramas de dispersión de luz, viscosímetro y concentración, y
se fijaron las ventanas de integración asegurándose de integrar todo
el rango de volumen de retención de bajo peso molecular en el
cromatograma de dispersión de luz que era observable a partir del
cromatograma del refractómetro;
4. Se estableció una línea de referencia
Mark-Houwink de homopolímero de polietileno lineal
inyectando un patrón con una polidispersidad de al menos 3,0, y se
calculó el archivo de datos (del anterior método de calibrado) se
registró la viscosidad intrínseca y el peso molecular de los datos
corregidos de masa constante para cada lámina cromatográfica;
5. La muestra de HDPE (polietileno de alta
densidad) de interés se inyectó y se calculó el archivo de datos (a
partir del anterior método de calibración), y se registró la
viscosidad intrínseca y el peso molecular a partir de los datos
corregidos de masa constante para cada lámina cromatográfica;
6. La viscosidad intrínseca del homopolímero
lineal de referencia se vio desplazada por el siguiente factor: IV
= IV + 1/ (1+2*SCB/1.000C*longitud de punto de ramificación), en
donde IV es la viscosidad intrínseca de la muestra de HDPE de
interés, SCB/1.000C se determinó a partir de RMN de ^{13}C, y la
longitud de punto de ramificación es 2 para buteno, 4 para hexeno ó
6 para octeno);
7. La g' promedio se calculó de acuerdo con la
siguiente ecuación.
En donde c es la concentración de la lámina, IV
es la viscosidad intrínseca del HDPE, e I_{VL} es la viscosidad
intrínseca del homopolímero lineal de polietileno de referencia
(corregida para el SCB de la muestra de HDPE de interés) al mismo
peso molecular (M). Se supuso que la relación de IV era la unidad
para pesos moleculares inferiores a 40.000 a fin de contabilizar la
dispersión natural de los datos de dispersión de luz.
La presente invención puede adoptar otras formas
sin separarse del espíritu y los atributos esenciales de la misma,
y por consiguiente se debería hacer referencia a las
reivindicaciones anexas más que a las especificaciones precedentes
como indicativas del alcance de la invención.
Claims (13)
1. Una composición de polietileno de alta
densidad que comprende:
un primer componente, siendo dicho primer
componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso
molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946
g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1
a 15 g/10 minutos; y
un segundo componente, siendo dicho segundo
componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene
una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3}, y un
índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10
minutos;
en donde dicha composición de polietileno de
alta densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1
g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960
g/cm^{3}.
2. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicho primer
componente tiene un peso molecular en el intervalo de 150.000 a
300.000, y en la que dicho segundo componente tiene un peso
molecular en el intervalo de 12.000 a 45.000.
3. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicho primer
componente tiene una densidad en el intervalo de 0,928 a 0,944
g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de
2,5 a 11 g/10 minutos; en la que dicho segundo componente tiene una
densidad en el intervalo de 0,965 a 0,975 g/cm^{3}, y un índice
de fusión (I_{2}) en el intervalo de 50 a 1000 g/10 minutos, y en
la que dicha composición de polietileno de alta densidad está
sustancialmente libre de cualquier ramificación de cadena
larga.
4. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha
composición de polietileno de alta densidad tiene un único pico de
temperatura ATREF, en donde dicho pico de temperatura ATREF tiene
un máximo entre aproximadamente 90ºC y aproximadamente 105ºC;
en donde dicha composición de polietileno de
alta densidad tiene una fracción de purga calculada inferior al
15,5 por ciento.
5. Un método para producir una composición de
polietileno de alta densidad que comprende las etapas de:
introducir etileno, y un comonómero de olefina
alfa en un primer reactor;
polimerizar dicho etileno en presencia de dicho
comonómero de olefina alfa en dicho primer reactor, produciendo con
ello un primer componente, en donde dicho primer componente es un
copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que
tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y un
índice de fusión (I_{21}) en el intervalo de 1 a 15 g/10
minutos;
introducir dicho primer componente y etileno
adicional en un segundo reactor;
polimerizar dicho etileno adicional en dicho
segundo reactor produciendo con ello un segundo componente, en
donde dicho segundo componente es un polímero de etileno de bajo
peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a
0,980 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de
30 a 1500 g/10 minutos; y
produciendo con ello dicha composición de
polietileno de alta densidad, en donde la composición de polietileno
de alta densidad presenta un índice de fusión (I_{2}) de al menos
1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960
g/cm^{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Un cierre de tapón de botella que
comprende:
una composición de polietileno de alta densidad
que comprende:
- \quad
- un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y
- \quad
- un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos;
- \quad
- en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El cierre de tapón de botella de acuerdo con
la Reivindicación 6, en el que dicha
composición de etileno de alta densidad tiene
una resistencia al agrietamiento por estrés ambiental de al menos
10 horas medida mediante el método ASTM D-1693
condición B, 10% de Igepal, o de al menos 100 horas medida
mediante el método ASTM D-1693 condición B, 100% de
Igepal.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Un método para producir un artículo que
comprende las etapas de:
proporcionar una composición de polietileno de
alta densidad que comprende;
- \quad
- un primer componente, siendo dicho primer componente un copolímero de etileno y olefina alfa de alto peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,920 a 0,946 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{21.6}) en el intervalo de 1 a 15 g/10 minutos; y
- \quad
- un segundo componente, siendo dicho segundo componente un polímero de etileno de bajo peso molecular que tiene una densidad en el intervalo de 0,965 a 0,980 g/cm^{3}, y un índice de fusión (I_{2}) en el intervalo de 30 a 1500 g/10 minutos;
- \quad
- en donde dicha composición de polietileno de alta densidad tiene un índice de fusión (I_{2}) de al menos 1 g/10 minutos y una densidad en el intervalo de 0,950 a 0,960 g/cm^{3};
moldear por compresión, moldear por soplado o
moldear por inyección dicha composición de polietileno de alta
densidad formando así dicho artículo.
\vskip1.000000\baselineskip
9. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha
composición de polietileno tiene una desviación estándar de
contracción en la dirección del flujo inferior al 7 por ciento a
través de diferentes colores.
10. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha
composición de polietileno de alta densidad además comprende de 100
a 10.000 ppm en peso de un nucleador.
11. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha
composición de polietileno de alta densidad además comprende de 100
a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio como nucleador.
12. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha
composición de polietileno de alta densidad además comprende de 100
a 10.000 ppm en peso de estearato de potasio o de
HPN-20E como nucleador, en donde la composición
inventiva de polietileno de alta densidad tiene una desviación
estándar de contracción en la dirección del flujo inferior a 4 por
ciento a través de diferentes colores.
13. La composición de polietileno de alta
densidad de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicha
composición de polietileno de alta densidad tiene un módulo secante
del 1% en psi igual o superior a la siguiente relación:
[(7.492.165*densidad (g/cm^{3})) - 6.975.000]
psi/(g/cm^{3})).
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