ES2890148T3 - Agente antigoteo de alto rendimiento usado en película de invernadero - Google Patents

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Abstract

Una película que comprende: a) un componente poliolefínico; b) un aditivo que comprende: i) un primer copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno que tiene un valor de HLB en el intervalo de 1 a 7 y una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10; y ii) un segundo copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno que tiene un valor de HLB en el intervalo de 7 a 18 y una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10.

Description

DESCRIPCIÓN
Agente antigoteo de alto rendimiento usado en película de invernadero
Campo de la invención
La presente invención está relacionada con películas de poliolefina. Más particularmente, la presente invención está relacionada con películas de poliolefina usadas en aplicaciones de invernadero.
Antecedentes
El goteo es un fenómeno que ocurre comúnmente debido a la diferencia de temperatura de la atmósfera interior y la atmósfera exterior de un «cuerpo cerrado» y enfriamiento localizado en la interfaz. La atmósfera dentro de los invernaderos rodeada de película agrícola está saturada con vapor de agua que se evapora del suelo o de las plantas, debido a que la tensión superficial del agua es muy alta (aproximadamente 72 mN/m) y la energía superficial de las películas de invernadero, que generalmente se hace de polietileno (PE), etileno-acetato de vinilo (EVA) o poli(cloruro de vinilo) (PVC), es baja, el vapor de agua se condensa gota a gota en la superficie interna de la película fría para provocar el goteo de agua. Las gotas de agua sobre la película reducen en gran medida la luz solar incidente debido a la reflexión irregular y las gotas que caen sobre las plantas pueden provocar daños físicos en los cultivos.
Por lo tanto, para evitar el goteo, se usan tratamientos antigoteo para hacer que la superficie interna de las películas de invernadero sea de naturaleza hidrófila o para reducir la tensión superficial del agua mediante la adición de tensioactivos. Ambos métodos pueden hacer que las gotas de vapor condensado se esparzan por la superficie y se escurran, asegurando la transmisión de la luz solar al invernadero y reduciendo el daño físico a las plantas.
Actualmente, la mayoría de las películas antigoteo disponibles en el mercado se incorporan con aditivos de bajo peso molecular (por ejemplo, tensioactivos no iónicos como ésteres de sorbitán, ésteres de polioxietileno, ésteres de glicerol y ésteres de poliglicerol) que migran desde la matriz de la película a la superficie de las películas plásticas. Estos tensioactivos de bajo peso molecular en la superficie pueden disolverse en agua y reducir la tensión superficial del agua, de modo que el «agua modificada» puede esparcirse sobre la película. La concentración típica de aditivo antigoteo es del 1 al 5 por ciento en peso. Sin embargo, normalmente la mayoría de estos aditivos tensioactivos disponibles comercialmente no tienen buena afinidad con las matrices de películas de polietileno no polares. Estos aditivos pueden difundirse fuera de la película rápidamente y eliminarse fácilmente de la superficie de la película con agua condensada, lo que reduce el tiempo de servicio antigoteo y la pérdida del rendimiento antigoteo de la película en un tiempo relativamente corto. En el documento US2004234801 se describe una película de poliolefina con aditivo para el vaho.
Por lo tanto, se desean aditivos antigoteo con un mayor tiempo de servicio.
Sumario de la invención
Un aspecto amplio de la presente invención es una película que comprende, que consiste en, o que consiste esencialmente en, a) un componente poliolefínico; b) un aditivo que comprende: i) un primer copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno que tiene un valor de HLB en el intervalo de 1 a 7 y una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10; y ii) un segundo copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno que tiene un valor de HLB en el intervalo de 7 a 18 y una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10.
Descripción detallada de la invención
Componente (a): Componente de poliolefina
La película comprende un componente poliolefínico. Los ejemplos de poliolefinas incluyen, entre otros, polímeros de monoolefinas y diolefinas, por ejemplo polipropileno, poliisobutileno, polibut-1-eno, poli-4-metilpent-1-eno, poliisopreno o polibutadieno, así como polímeros de cicloolefinas, tales como de ciclopentano o norborneno, polietileno, por ejemplo, polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de alta densidad y alto peso molecular (HDPE-HMW), polietileno de alta densidad y peso molecular ultraalto (HDPE-UHMW), polietileno de densidad media (MDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) (todos por sus siglas en inglés).
Pueden usarse mezclas de las poliolefinas anteriores, por ejemplo, mezclas de polipropileno con poliisobutileno, polipropileno con polietileno (por ejemplo, PP/HDPE) y mezclas de diferentes tipos de polietilenos (por ejemplo, LDPE/HDPE).
Otros ejemplos del componente poliolefínico incluyen copolímeros de monoolefinas y diolefinas unos con otros o con otros monómeros de vinilo, por ejemplo, copolímeros de etileno/propileno, LLDPE y mezclas de los mismos con LDPE, copolímeros de propileno/but-1-eno, copolímeros de propileno/isobutileno, copolímeros de etileno/but-1-eno, copolímeros de etileno/hexano, copolímeros de etileno/metilpenteno, copolímeros de etileno/hepteno, copolímeros de etileno/octano, copolímeros de propileno/butadieno, copolímeros de isobutileno/isopreno, copolímeros de etileno / metacrilato de alquilo, copolímeros de etileno / acetato de vinilo y sus sales así como terpolímeros de etileno con propileno y un dieno tal como hexadieno, diciclopentadieno o etiliden-norborneno; y mezclas de dichos copolímeros entre sí y con otros polímeros mencionados anteriormente, tales como, por ejemplo, copolímeros de polipropileno/etileno-propileno, copolímeros de LDPE/etileno - acetato de vinilo (EVA), copolímeros de LDPE / etileno - ácido acrílico (EAA), l Ld PE/Ev A, LLDPE/EAA y mezclas de los mismos.
El componente de poliolefina está presente típicamente en la película en el intervalo del 90 al 99 por ciento en peso. Todos y cada uno de los valores entre el 90 y 99 por ciento en peso se incluyen en la presente memoria y se describen en la presente memoria, por ejemplo, el componente de poliolefina puede ser el 90, 90.2, 91, 92, 92.5, 93, 96 o 97 por ciento en peso de la película.
Componente (b) (i) - primer componente PEO/PE
El aditivo está típicamente presente en la película en el intervalo del 1 al 5 por ciento en peso. Cualquier valor entre el 1 y el 5 por ciento en peso se incluye en la presente memoria y se describe en la presente memoria, por ejemplo, el aditivo puede ser el 1,2, 2.4, 3, 3.5, 4 o 5 por ciento en peso de la película. El aditivo comprende al menos un primer componente copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno (PEO/PE). Este copolímero generalmente tiene una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10.
El valor del equilibrio hidrófilo-lipófilo (HLB, por sus siglas en inglés) para el copolímero se calcula a partir del contenido de PEO. Por ejemplo, un polímero sin componente de PEO tiene un valor de HLB de cero y un copolímero de PEO/PE con un contenido de PEO del 20 % tiene un valor de HLB de 4. El valor de HLB del primer copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno está generalmente en el intervalo de 1 a 7. Cualquier valor entre 1 y 7 se incluye en la presente memoria y se describe en la presente memoria, por ejemplo, el valor de HLB puede ser 1,2, 3, 4, 5, 6 o 7.
Los ejemplos del componente PEO/PE incluyen, entre otros, Unithox, disponible de Baker Hughes.
El primer copolímero de PEO/PE generalmente está presente en el aditivo en el intervalo del 10 por ciento en peso al 90 por ciento en peso. Todos y cada uno de los intervalos comprendidos entre el 10 y el 90 por ciento en peso se incluyen en la presente memoria y se describen en la presente memoria; por ejemplo, el primer copolímero de PEO/PE puede estar presente en la película en el intervalo del 33 por ciento en peso al 50 por ciento en peso.
Componente (b) (ii) - segundo copolímero PEO/PE (tensioactivo)
En varias realizaciones, el aditivo comprende además un segundo aditivo que comprende un copolímero PEO/PE. Este copolímero tiene generalmente la misma estructura que el primer aditivo.
El segundo copolímero de PEO/PE generalmente tiene un contenido de óxido de etileno mayor en comparación con el del primer copolímero de PEO/PE que le da un valor de HLB mayor. El valor de HLB para el segundo copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno está generalmente en el intervalo de 7 a 18. Cualquier valor entre 7 y 18 se incluye en la presente memoria y se describe en la presente memoria, por ejemplo, el valor de HLB puede ser 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 o 18. El mayor contenido de óxido de etileno permite que el segundo aditivo modifique la tensión superficial del agua.
El segundo copolímero de PEO/PE generalmente está presente en el aditivo en el intervalo del 10 por ciento en peso al 90 por ciento en peso. Todos y cada uno de los intervalos comprendidos entre el 10 y el 90 por ciento en peso se incluyen en la presente memoria y se describen en la presente memoria; por ejemplo, el segundo copolímero de PEO/PE puede estar presente en la película en el intervalo del 50 por ciento en peso al 67 por ciento en peso.
Componentes opcionales
En algunas realizaciones, pueden estar presentes antioxidantes en la película. Los ejemplos de antioxidantes incluyen, entre otros, monofenoles alquilados, hidroquinonas alquiladas, tiodifenil éteres hidroxilados, alquildienobisfenoles, compuestos de bencilo, acilaminofenoles, ésteres de ácido b-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)-propiónico con alcoholes monohídricos o polihídricos, ésteres de ácido b-(5-terc-butil-4-hidroxi-3-metilfenil)-propiónico con alcoholes monohídricos o polihídricos, amidas de ácido b-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)-propiónico y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, la película puede contener estabilizadores de luz ultravioleta. Los ejemplos de estabilizadores de luz ultravioleta incluyen, entre otros, 2-(2'-hidroxifenil)-benzotriazoles, 2-hidroxi-benzofenonas, ésteres de ácidos benzoicos sustituidos, acrilatos, malonatos, aminas impedidas estéricamente, hidroxifenil-s-triazinas y combinaciones de los mismos.
Procedimiento para producir la composición
Se prefiere que las películas multicapa de la presente invención se formen en el procedimiento de película soplada como se conoce generalmente en la técnica, aunque se pueden usar otros métodos tales como películas moldeadas o laminación.
Ejemplos
Materias primas y experimento
Todas las materias primas se muestran en la tabla 1.
Tabla 1. Información sobre la materia prima
Figure imgf000004_0001
La notación «CXX-EOY» indica un compuesto con un cierto número de átomos de carbono y unidades repetidas de óxido de etileno. Por ejemplo, el compuesto «C32-EO4» tiene 32 átomos de carbono y 4 unidades repetidas de óxido de etileno.
Procedimiento de preparación de la película
1. Combinación
Primero, se mezclaron los aditivos, incluidos los agentes antigoteo, los agentes antivaho con polvo de LDPE usando un mezclador de alta intensidad. A continuación, se llevó a cabo la combinación en una extrusora de doble tornillo de 27 mm. El LLDPE se alimentó desde un alimentador y el polvo de LDPE, junto con todos los demás aditivos, se alimentó desde otro alimentador. La temperatura se fijó en alrededor de 180 °C y la velocidad del tornillo fue de 26 rad/s (250 rpm). La temperatura de la masa fundida fue de alrededor de 230 °C y la producción total fue de 20 kg/h. 2. Película soplada
Las películas se prepararon en una línea de película soplada monocapa con un diámetro de matriz de 50 mm. La relación de soplado (BUR, por sus siglas en inglés) fue de alrededor de 2.5. El espesor de la película fue de 60 pm. Todas las formulaciones se enumeran en la tabla 2. CE-1 a CE-9 son ejemplos comparativos con un componente antigoteo. CE-10 es un ejemplo comparativo que contiene 2 tipos de aditivos antigoteo, pero no contiene copolímeros de PEO/PE con un valor de HLB menor que 7. CE-11 es un ejemplo comparativo que contiene 2 tipos de aditivos antigoteo. Uno es C32-EO4 hidrófobo (HLB = 4) y otro es un agente antigoteo KF650 disponible comercialmente sin PEO/PE. CE-12 y CE-13 son ejemplos comparativos que contienen C32-EO4 hidrófobo y ésteres hidrófobos, sin PEO/PE hidrófilo en la película.
IE-1 a IE-10 son ejemplos de la invención que contienen 2 o más tipos de copolímeros de PEO/PE. Hay un tipo de componente PEO/PE con poca solubilidad y el valor de HLB es aproximadamente 4 (por ejemplo, C50-EO5 o C32-EO4, para aumentar la tensión superficial de la película). Y hay otros tipos de componentes de PEO/PE solubles en agua con valores de HLB mayores que 7 (por ejemplo, C32-EO10, C18-EO9), para disminuir la tensión superficial del agua.
Figure imgf000006_0001
Prueba antigoteo de película acelerada
El rendimiento antigoteo de la película se probó de acuerdo con el estándar nacional chino GB 4455-2006. La película se sujetó a una jaula de un baño de agua para formar un espacio cerrado y había un ángulo de inclinación de 15 grados de la película generado por un cono de presión. El agua del baño de agua se calentó a 60 °C y el vapor de agua se condensó y formó una fina capa de agua sobre la película. El agua condensada fluyó de regreso al baño de agua y normalmente el agente antigoteo se elimina gradualmente. Se forman gotas de agua no transparentes y/o escamas/corrientes de agua transparentes en la superficie interior de la película, lo que provoca la pérdida del rendimiento antigoteo.
Los criterios de fallo se establecieron como sigue:
1. Área de gota de agua no transparente mayor que el 30 % del área total de la película.
2. El área con escamas/corrientes de agua mayor que el 50 % del área total de la película.
Se registró el tiempo de servicio antigoteo (días) cuando falló la actuación antigoteo.
Resultados
El rendimiento antigoteo de todas las muestras de película se muestra en la tabla 2.
Ejemplos comparativos
Los ejemplos comparativos CE-1 a CE-9 solo contenían un tipo de aditivo antigoteo. La vida útil de uno de los agentes antigoteo de referencia KF650 (agente antigoteo a base de éster de alcohol) fue de 12 días cuando se formuló en matriz de PE (CE-7) y de 15 días en matriz de EVA (CE-8). La vida útil del agente antigoteo de PEO/PE de un componente fue similar a la de KF 650 (13 a 15 días para c E-2, CE-3 y CE-4) o peor que la de KF 650 (2 a 6 días para CE-1, CE-5 y CE-6). El rendimiento de otro agente antigoteo disponible comercialmente LA-6 fue de 14 días. CE-10 contenía 2 tipos de aditivos antigoteo, pero ningún PEO/PE con un valor de HLB menor que 7. La vida útil de la película fue de solo 14 días.
CE-11 contenía 2 tipos de aditivos antigoteo. Uno era C32-EO4 hidrófobo (HLB = 4) y el otro era KF650, pero no contenía PEO/PE. La actuación de la película fue de 14 días.
CE-12 y CE-13 eran ejemplos comparativos que contenían C32-EO4 hidrófobo y ésteres hidrófobos, sin PEO/PE hidrófilo en la película. La vida útil antigoteo de estas 2 películas fue muy corta, solo duró unos días.
Ejemplos inventivos
Los ejemplos inventivos contenían varios tipos de copolímeros de PEO/PE, en los que al menos un componente era poco soluble en agua (C50-EO5 o C32-EO4 con un valor de HLB de 4), y al menos un componente PEO/PE soluble en agua con un valor de HLB mayor que 7. De la prueba de aceleración a 60 °C, la vida útil de cualquiera de los ejemplos inventivos fue mayor que 20 días, mucho más tiempo que en los ejemplos comparativos de un componente (CE-1 a CE-9) y los ejemplos comparativos de dos componentes (CE-10 y CE-11). La vida útil de IE-2 (mezclas C32-EO4/C32-EO10) e IE-4 (mezclas C32-EO4/C18-EO4) fue mayor que 40 días, mientras que la de IE-5 e IE-6 fue mayor que 50 días, más de 3 veces más tiempo que el de los mejores ejemplos comparativos.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Una película que comprende:
a) un componente poliolefínico;
b) un aditivo que comprende:
i) un primer copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno que tiene un valor de HLB en el intervalo de 1 a 7 y una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH
en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10; y
ii) un segundo copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno que tiene un valor de HLB en el intervalo de 7 a 18 y una estructura seleccionada del grupo que consiste en CH3CH2(CH2CH2)aCH2CH2(OCH2CH2)bOH y CH3CH2(CH2CH2)aCO(OCH2CH2)bOH
en donde a es de 9 a 25 y b es de 1 a 10.
2. La película de la reivindicación 1, en donde el componente de poliolefina se selecciona del grupo que consiste en polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad y combinaciones de los mismos.
3. La película de la reivindicación 1, en donde el aditivo está presente en la película en una cantidad en el intervalo del 1 por ciento en peso al 5 por ciento en peso.
4. La película de la reivindicación 1, en donde el primer copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno está presente en el aditivo en el intervalo del 33 por ciento en peso al 50 por ciento en peso.
5. La película de la reivindicación 1, en donde el segundo copolímero de poli(óxido de etileno)/polietileno está presente en el aditivo en el intervalo del 50 por ciento en peso al 67 por ciento en peso.
6. Una película de invernadero preparada a partir de la película de la reivindicación 1.
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