ES2952588T3 - Artículo que comprende un elemento de capa - Google Patents
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Abstract
Un artículo que comprende un elemento de capa (LE) de al menos dos capas, primera capa y segunda capa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Artículo que comprende un elemento de capa
La presente invención se refiere a un artículo que comprende un elemento de capa de al menos dos capas. El artículo es preferentemente una película o un módulo fotovoltaico (PV), preferentemente un módulo fotovoltaico (PV), que comprende el elemento de capa de la invención. La invención se refiere además a un proceso para producir el elemento de capa del artículo.
Antecedentes de la técnica
En determinadas aplicaciones de uso final, como el uso final al aire libre en donde la temperatura puede variar dentro de un amplio intervalo y los artículos pueden estar expuestos a la luz solar, los artículos poliméricos tienen requisitos especiales, por ejemplo, con respecto a las propiedades mecánicas, la estabilidad térmica a largo plazo, especialmente a altas temperaturas, las propiedades de barrera y la estabilidad UV.
Por ejemplo, módulos fotovoltaicos (PV), también conocidos como módulos de células solares, producen electricidad a partir de la luz y se usan en diferentes tipos de aplicaciones, por ejemplo, en aplicaciones al aire libre, como se conoce en el campo. El tipo de módulo fotovoltaico puede variar. Los módulos tienen normalmente una estructura multicapa, es decir, diversos elementos de capa diferentes que tienen funciones diferentes. Los elementos de capa del módulo fotovoltaico pueden variar con respecto a los materiales de la capa y la estructura de la capa. El módulo fotovoltaico final puede ser rígido o flexible.
Los elementos de capa anteriormente mostrados a modo de ejemplo pueden ser elementos monocapa o multicapa. Normalmente, los elementos de capa del módulo PV se ensamblan para su funcionalidad y, a continuación, se laminan juntos para formar el módulo PV integrado. Por otro lado, pueden existir capa(s) adhesiva(s) entre las capas de un elemento o entre los diferentes elementos de capa.
El módulo fotovoltaico (PV) puede contener, por ejemplo, en un orden dado, un elemento de capa frontal protector que puede ser flexible o rígido (tal como un elemento de capa de vidrio), elemento de capa de encapsulación frontal, un elemento fotovoltaico, elemento de capa de encapsulación posterior, un elemento de capa posterior protector, que también se denomina elemento de capa de lámina posterior y que puede ser rígido o flexible; y opcionalmente, por ejemplo, un marco de aluminio. Por consiguiente, parte o la totalidad de los elementos de capa de un módulo PV, por ejemplo, los elementos de capa de encapsulación frontal y posterior y, a menudo, la capa de la lámina posterior, son normalmente de un material polimérico, como un material a base de etileno acetato de vinilo (EVA).
En el caso de artículos, como un módulo FV, con elemento(s) multicapa, la compatibilidad de los diferentes materiales de capa puede causar problemas que pueden deteriorar las propiedades del artículo final. Las propiedades de los materiales de capa elegidos también pueden no ser suficientes para cumplir con la propiedad general necesaria para un elemento de capa en el uso final del artículo final.
El documento WO 2013/003541 A1 divulga una estructura de película multicapa que comprende una capa (B) que comprende una composición de copolímero de bloque cristalino o un compuesto de copolímero de bloque específico que comprende i) un polímero de etileno que comprende al menos el 80 % en moles de etileno polimerizado, ii) una un polímero cristalino a base de alfa-olefina y un copolímero de bloque que comprende (a) un bloque de polímero de etileno que comprende al menos el 80 % en moles de etileno polimerizado y (b) un bloque de alfa-olefina cristalina; y una capa C que comprende una poliolefina que tiene al menos un pico de fusión superior a 125 °C, en donde las capas C y B están en contacto adherente.
El documento WO 2015/173175 A1 divulga un módulo fotovoltaico que comprende al menos un elemento fotovoltaico y al menos una capa que comprende una composición de polipropileno que comprende un copolímero de propileno heterofásico. Preferentemente, dicha capa se usa como elemento de lámina posterior. En la sección de ejemplo, dicho elemento de lámina posterior contiene una capa adhesiva para mejorar la adhesión al encapsulante.
El documento EP 2 660 877 A2 divulga un módulo fotovoltaico que comprende un elemento de célula solar y un material aislante laminado en al menos un lado del elemento de célula solar, en donde el material aislante comprende un copolímero de olefina que comprende unidades monoméricas que contienen grupos silano, en donde la reticulación se realiza por condensación de los grupos silanol contenidos en la poliolefina que se obtienen por hidrolización de los grupos silano. El módulo fotovoltaico puede comprender cualquier tipo de cubierta protectora posterior o inferior. No se proporciona información sobre cómo mejorar la adhesión del material aislante con la cubierta protectora posterior o inferior.
El documento US 2015/0013753 A1 divulga un módulo de dispositivo electrónico laminado que comprende al menos un dispositivo electrónico y una película de interpolímero de etileno en contacto íntimo con al menos una superficie del dispositivo electrónico que comprende una capa superficial que comprende un interpolímero de etileno que contiene silano que comprende (1) un interpolímero de etileno que tiene una densidad de menos de 0,905 g/cm3, y (2) al menos
0,15 en peso de alcoxisilano, caracterizado por tener una resistividad volumétrica superior a 5x1015 ohm-cm medida a 60 °C. Dicho módulo de dispositivo puede comprender opcionalmente una capa de lámina posterior. No se proporciona información sobre cómo mejorar la adhesión de la película de interpolímero de etileno con la capa de lámina posterior.
Por consiguiente, existe una necesidad continua de soluciones de elementos de capa para aplicaciones finales exigentes, como aplicaciones de módulos fotovoltaicos, para cumplir con los exigentes requisitos de los artículos de aplicación industrial.
Figuras
La Figura 1 es una imagen esquemática de un módulo PV típico de la invención que comprende un elemento de capa frontal protector (1), un elemento de capa de encapsulación frontal (2), un elemento fotovoltaico (3) y un elemento de capa (LE) de la invención ((4)/(5)), que funciona como elemento de capa de encapsulación posterior (4) y como elemento de capa posterior protector (5). La Figura 2 es una descripción esquemática de la configuración de la prueba PID.
Descripción de la invención
Por consiguiente, la presente invención está dirigida a un artículo que comprende un elemento de capa (LE) de al menos dos capas, es decir, primera capa y segunda capa, en donde
- la primera capa comprende (a) un copolímero de etileno que se selecciona entre
(a1) un copolímero de etileno que lleva unidades que contienen grupo(s) silano; o
(a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómero(s) polar(es) seleccionado(s) entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(Ci-C6) o alquilo(Ci-C6) acrilato de alquilo(Ci-C6), dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano y dicho copolímero (a2) es diferente del copolímero (a1); y
- la segunda capa comprende (b) un polímero de propileno (PP),
y en donde la primera capa y la segunda capa del elemento de capa (LE) están en contacto adherente entre sí, en donde la primera capa del elemento de capa (LE) comprende más del 50 % en peso del copolímero de etileno (a).
Las definiciones "copolímero de etileno (a)" y "polímero de propileno (PP) (b)", como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones, se denominan en el presente documento también brevemente "polímero (a)" o "copolímero (a)" y, respectivamente, "polímero de PP", "polímero de PP (b)" o "polímero (b)".
La definición "(a1) copolímero de etileno que lleva unidades que contienen grupo(s) silano", como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones, se denomina en el presente documento también brevemente "copolímero de etileno (a1)", "copolímero (a1)" o "polímero (a1)". La definición "(a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómero(s) polar(es) seleccionado(s) entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(Ci-C6) o alquilo(Ci-C6) acrilato de alquilo(Ci-C6), dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano y dicho copolímero (a2) es diferente del copolímero (ai)", como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones, se denomina en el presente documento también brevemente "copolímero de etileno (a2)", "copolímero (a2)" o "polímero (a2)".
Como resulta bien conocido, "comonómero" se refiere a unidades de comonómero polimerizable. Por consiguiente, el elemento de capa (LE) es un elemento multicapa que comprende al menos la primera capa y la segunda capa.
Inesperadamente, las dos capas específicas del elemento de capa (LE) reivindicado de la invención proporcionan una adhesión mayor y consistente y un fácil manejo del material del elemento de capa (LE) para producir un artículo que comprende dicho elemento de capa (LE). Por otro lado, el elemento de capa (LE) reivindicado proporciona un elemento de capa multifuncional muy ventajoso para diferentes aplicaciones finales. La multifuncionalidad se indica en el presente documento como la combinación de las propiedades de la primera capa y las propiedades de la segunda capa, cuya combinación de propiedades proporciona un rendimiento general inesperadamente ventajoso del elemento de capa (LE) para aplicaciones finales exigentes, como aplicaciones al aire libre. La combinación de la primera capa y la segunda capa proporciona preferentemente, entre otras cosas, una o más, o toda, las siguientes propiedades: propiedades ventajosas de reflectividad y aislamiento, mayores propiedades de barrera (por ejemplo, propiedades de barrera contra el agua) y resistencia a las fugas húmedas, aumento de las propiedades mecánicas, como alta rigidez y estabilidad mecánica (expresada por ejemplo, HDT), resistencia contra la hidrólisis, estabilidad dimensional, estabilidad UV y térmica y/o comportamiento de contracción muy ventajoso cuando se produce el elemento de capa (LE) y el artículo final del mismo.
De acuerdo con una realización de la invención, el artículo es una película multicapa que comprende, preferentemente, que consiste en, el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas. En el presente documento se entiende, que puede haber una capa adhesiva entre dichas dos capas para mejorar aún más la adhesión. Las capas adhesivas
tienen un significado bien conocido en la técnica y en el presente documento no se calculan como una capa adicional a las al menos dos capas. Lo más preferentemente, el elemento de capa de dichas dos capas no contiene ninguna capa adhesiva entre dichas dos capas, es decir, las superficies de contacto de las al menos dos capas no tienen ninguna capa adhesiva adicional. Por consiguiente, dichas al menos dos capas están más preferentemente en contacto adherente directo entre sí.
De acuerdo con otra realización de la invención, el artículo es un conjunto multicapa que comprende dos o más elementos de capa, en donde al menos un elemento de capa es el elemento de capa de la invención.
El elemento de capa de la invención es muy ventajoso, por ejemplo, como elemento de capa multifuncional para un módulo fotovoltaico (PV), en donde puede funcionar, por ejemplo, como elemento de encapsulación posterior y como elemento de lámina posterior. Por otro lado, preferentemente, el elemento de capa (LE) de la invención aumenta la resistencia contra la degradación inducida por potencial (PID), o incluso puede prevenir la degradación inducida por potencial (PID), de un módulo fotovoltaico.
Por tanto, de acuerdo con una realización adicional de la invención, el artículo de la invención es un módulo fotovoltaico (PV) que comprende un elemento fotovoltaico y uno o más elementos de capa adicionales, en donde al menos un elemento de capa es el elemento de capa de dichas al menos dos capas. Lo más preferentemente, el artículo es un módulo fotovoltaico (PV).
La invención proporciona además un proceso para producir el elemento de capa (LE) del artículo que comprende la etapa de
- adherir la primera capa y la segunda capa entre sí por extrusión o laminación.
El término "extrusión" tiene un significado bien conocido en el campo de los polímeros para formar una estructura de capa polimérica, como una película de polímero. En el proceso de extrusión de polímeros, el material de polímero fundido se alimenta a través de una matriz y se solidifica para formar normalmente una estructura en capas, como película. Se pueden producir estructuras de múltiples capas, por ejemplo, por proceso de coextrusión, lo que significa la extrusión simultánea de dos o más, materiales poliméricos iguales o diferentes a través del mismo troquel. Diferentes procesos de extrusión y equipos de extrusión están bien descritos en la bibliografía.
De forma similar, el término "laminación" tiene un significado bien conocido en el campo de los polímeros. En el proceso de laminación dos o más capas prefabricadas, por ejemplo, dos capas poliméricas, normalmente se adhieren entre sí en un equipo de laminación convencional usando calor y presión. Los procesos y equipos de laminación están bien descritos en la bibliografía. La temperatura de calentamiento suele ser igual o superior al punto de reblandecimiento del componente polimérico principal de al menos una de las dos capas que se van a adherir, como es bien conocido por el experto.
El polímero (a), el polímero (b), el elemento de capa (LE) del mismo y el artículo, junto con más detalles, realizaciones preferidas, intervalos y propiedades de los mismos se describen a continuación y en las reivindicaciones, cuyas realizaciones preferidas, intervalos y propiedades pueden estar en cualquier combinación y se pueden combinar en cualquier orden.
Además, la invención proporciona además el uso de un elemento de capa posterior protector que comprende un polímero de propileno como componente polimérico principal; y un elemento de capa de encapsulación frontal y un elemento de capa de encapsulación posterior, ambos elementos de la capa de encapsulación comprenden como componente polimérico principal en una cantidad superior al 50 % en peso, preferentemente, consisten en, (a) un copolímero de etileno que se selecciona entre
(a1) un copolímero de etileno que lleva unidades que contienen grupo(s) silano; o
(a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómero(s) polar(es) seleccionado(s) entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(Ci -C6) o acrilato de alquilo (Ci -Ca) alquilo(Ci -C6), dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano y dicho copolímero (a2) es diferente del copolímero (ai); para aumentar la resistencia contra la degradación inducida por potencial (PID) o incluso prevenir la degradación inducida por potencial (PID) de un módulo fotovoltaico (PV) que comprende, en un orden dado, un elemento de capa frontal protector, dicho elemento de capa de encapsulación frontal, un elemento fotovoltaico, dicho elemento de capa de encapsulación posterior y dicho elemento de capa posterior protector. Preferentemente, el polímero de propileno del elemento de capa posterior protector es el (b) polímero de propileno (PP) de la invención como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones. Preferentemente, el polímero (a) del elemento de capa de encapsulación frontal y el elemento de capa de encapsulación posterior es como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones. Más preferentemente, el polímero a) es un (a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómeros polares seleccionados entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(Ci -Ca) o acrilato de alquilo(Ci -Ca) alquilo(Ci -Ca), dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano, como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones. Sin vincularse a ninguna teoría, la polaridad del polímero (a2) mejora aún más la resistencia contra PID. Lo más preferentemente, el polímero de propileno del elemento de
capa posterior protector es el (b) polímero de propileno (PP) de la invención y el polímero (a), que es preferentemente el copolímero de etileno (a2), del elemento de capa de encapsulación frontal y el elemento de capa de encapsulación posterior es como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones.
Las composiciones poliméricas de la primera y segunda capa
La primera capa del elemento de capa (LE):
La primera capa comprende, preferentemente, consiste en, una composición polimérica que comprende el polímero (a). De este modo, la primera capa comprende más del 50 % en peso del copolímero de etileno (a). La composición polimérica que comprende el polímero (a) se denomina en el presente documento también brevemente "composición polimérica de PE", "composición de PE" o "la composición de la primera capa".
Las unidades que contienen grupo(s) silano pueden estar presentes como un comonómero del polímero (a) o como un compuesto injertado químicamente al polímero (a). "Comonómero que contiene grupo(s) silano" significa en el presente documento anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones que las unidades que contienen grupo(s) silano están presentes como comonómero.
Por consiguiente, en caso de que se incorporen unidades que contienen grupo(s) silano al polímero (a) como comonómero, las unidades que contienen grupo(s) silano se copolimerizan como comonómero con monómero de etileno durante el proceso de polimerización del polímero (a). En caso de que las unidades que contienen grupo(s) silano se incorporen al polímero mediante injerto, las unidades que contienen grupo(s) silano reaccionan químicamente (también llamado injerto), con el polímero (a) después de la polimerización del polímero (a). La reacción química, es decir, el injerto, se realiza normalmente usando un agente formador de radicales tal como el peróxido. Dicha reacción química puede tener lugar antes o durante el proceso de laminación de la invención. En general, la copolimerización y el injerto de las unidades que contienen grupo(s) silano en etileno son técnicas bien conocidas y bien documentadas en el campo de los polímeros y dentro de las habilidades de un experto en la materia.
También es bien conocido que el uso de peróxido en la realización del injerto disminuye el índice de fluidez (MFR) de un polímero de etileno debido a una reacción de reticulación simultánea. Como resultado, la realización del injerto puede limitar la elección del MFR del polímero (a) como polímero de partida, donde la elección del MFR puede tener un impacto adverso en la calidad del polímero en la aplicación de uso final. Además, los subproductos formados a partir del peróxido durante el proceso de injerto pueden tener un impacto adverso en el uso de la composición de polímero de PE en la aplicación de uso final. La copolimerización del comonómero que contiene grupo(s) silano dentro de la cadena principal del polímero proporciona una incorporación más uniforme de las unidades en comparación con el injerto de las unidades. Por otro lado, en comparación con el injerto, la copolimerización no requiere la adición de peróxido después de que se produzca el polímero.
Por tanto, preferentemente, las unidades que contienen grupo(s) silano están presentes preferentemente en el polímero (a) como un comonómero. Es decir, en el caso del polímero (a1), las unidades que contienen grupo(s) silano se copolimerizan como un comonómero junto con el monómero de etileno durante el proceso de polimerización del polímero (a1). Y en el caso del polímero (a2), las unidades que contienen grupo(s) silano se copolimerizan como un comonómero junto con el comonómero polar y el monómero de etileno durante el proceso de polimerización del polímero (a2).
El polímero (a2) contiene, por tanto, dos comonómeros diferentes, el(los) grupo(s) silano que contienen comonómero y el comonómero polar como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones.
La unidad que contiene grupo(s) silano o, preferentemente, el comonómero que contiene grupo(s) silano del copolímero de etileno (a1) o del copolímero de etileno (a2), es preferentemente un compuesto de silano insaturado hidrolizable representado por la fórmula (I):
R1SiR2qYa-q (I)
en donde
R1 es un grupo hidrocarbilo etilénicamente insaturado, hidrocarbiloxi o (met)acriloxi hidrocarbilo,
cada R2 es independientemente un grupo hidrocarbilo alifático saturado,
Y que puede ser igual o diferente, es un grupo orgánico hidrolizable y q es 0, 1 o 2;
Otro comonómero que contiene grupo(s) silano adecuado es, por ejemplo, gamma-(met)acriloxipropiltrimetoxisilano, gamma(met)acriloxipropiltrietoxisilano y vinil triacetoxisilano, o combinaciones de dos o más de los mismos.
Un subgrupo adecuado del compuesto de fórmula (I) es un compuesto silano insaturado o, preferentemente, un comonómero de fórmula (II)
CH2=CHSi(OA)3 (II)
en donde cada A es independientemente un grupo hidrocarbilo que tiene 1-8 átomos de carbono, adecuadamente 1 4 átomos de carbono.
La unidad que contiene grupo(s) silano o, preferentemente, el comonómero, de la invención, es preferentemente el compuesto de fórmula (II) que es vinil trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano, más preferentemente, vinil trimetoxisilano o vinil trietoxisilano.
La cantidad ( % en moles) de las unidades que contienen grupo(s) silano presentes en el polímero (a), preferentemente, presentes como un comonómero, es preferentemente del 0,01 al 2,0 % en moles, preferentemente del 0,01 al 1,00 % en moles, adecuadamente del 0,05 al 0,80 % en moles, adecuadamente del 0,10 al 0,60 % en moles, adecuadamente del 0,10 al 0,50 % en moles, cuando se determina de acuerdo con el apartado "Contenido de comonómero" como se describe a continuación en el apartado "Métodos de determinación".
En una realización preferible A1, el polímero (a) es un copolímero de etileno que lleva comonómero que contiene grupo(s) silano (a1). En esta realización A1, el polímero (a1) no contiene, es decir, no tiene, un comonómero polar como se define para el polímero (a2). Preferentemente, el comonómero que contiene grupo(s) silano es el único comonómero presente en el polímero (a1). Por consiguiente, el copolímero (a1) se produce preferentemente mediante la copolimerización del monómero de etileno en un proceso de polimerización a alta presión en presencia de comonómero que contiene grupo(s) silano usando un iniciador de radicales.
En dicha realización preferible (A1), el polímero (a1) es preferentemente un copolímero de etileno con comonómero que contiene grupo(s) silano de acuerdo con la fórmula (I), más preferentemente con comonómero que contiene grupo(s) silano de acuerdo con la fórmula (II), más preferentemente con comonómero que contiene grupo(s) silano de acuerdo con la fórmula (II) seleccionado entre comonómero de vinil trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano o vinil trimetoxisilano, como se define anteriormente o en las reivindicaciones. Lo más preferentemente, el polímero (a1) es un copolímero de etileno con comonómero de vinil trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano o vinil trimetoxisilano, preferentemente con comonómero de vinil trimetoxisilano o vinil trietoxisilano, más preferentemente con vinil trimetoxisilano.
En otra realización preferible A2, el polímero (a) es un polímero de etileno con uno o más comonómeros polares seleccionados entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(C1-C6) o acrilato de alquilo(C1-C6) alquilo(C1-C6) (a2), cuyo copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano. Preferentemente, las unidades que contienen grupo(s) silano están presentes como un comonómero como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones. En esta realización (A2), el polímero (a2) es, por tanto, preferentemente un copolímero de etileno con uno o más, preferentemente uno, comonómeros polares seleccionados entre acrilato de alquilo(C1-C6)o acrilato de alquilo(C1-C6) alquilo(C1-C6); y con comonómero que contiene grupo(s) silano.
Preferentemente, el comonómero polar del polímero de etileno (a2) se selecciona entre uno de comonómero de acrilato de alquilo(C1-C6), preferentemente comonómero de acrilato de metilo, acrilato de etilo o acrilato de butilo. Más preferentemente, el polímero (a2) es un copolímero de etileno con un comonómero polar seleccionado entre comonómero de acrilato de metilo, acrilato de etilo o acrilato de butilo y lleva unidades que contienen grupo(s) silano en donde las unidades que contienen grupo(s) silano están presentes como un comonómero como se describe anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones. Es decir, el polímero (a2) es lo más preferentemente un copolímero de etileno con un comonómero polar seleccionado entre comonómero de acrilato de metilo, acrilato de etilo o acrilato de butilo y con comonómero que contiene grupo(s) silano.
El contenido del comonómero polar presente en el polímero (a2) es preferentemente del 0,5 al 30,0 % en moles, del 2,5 al 20,0 % en moles, preferentemente del 4,5 al 18 % en moles, preferentemente del 5,0 al 18,0 % en moles, preferentemente del 6,0 al 18,0 % en moles, preferentemente del 6,0 al 16,5 % en moles, más preferentemente del 6,8 al 15,0 % en moles, más preferentemente del 7,0 al 13,5 % en moles, cuando se mide de acuerdo con el apartado "Contenido de comonómero" como se describe a continuación en el apartado "Métodos de determinación".
En dicha otra realización preferible (A2), el polímero (a2) es un copolímero de etileno con el comonómero polar, como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones y con comonómero que contiene grupo(s) silano de acuerdo con la fórmula (I), más preferentemente con comonómero que contiene grupo(s) silano de acuerdo con la fórmula (II), más preferentemente con comonómero que contiene grupo(s) silano de acuerdo con la fórmula (II) seleccionado entre comonómero de vinil trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano o vinil trimetoxisilano, como se define anteriormente o en las reivindicaciones. Preferentemente, el polímero (a2) es un copolímero de etileno con comonómero de acrilato de metilo, acrilato de etilo o acrilato de butilo y con vinil trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano o vinil trimetoxisilano, preferentemente con comonómero de vinil trimetoxisilano o vinil trietoxisilano. Más preferentemente, el polímero (a2) es un copolímero de etileno con comonómero de acrilato de metilo y con trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano o vinil trimetoxisilano, preferentemente con comonómero de vinil trimetoxisilano o vinil trietoxisilano, más preferentemente con vinil trimetoxisilano.
Por consiguiente, el polímero (a2) es lo más preferentemente un copolímero de etileno con comonómero de acrilato de metilo junto con comonómero que contiene grupo(s) silano como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones, preferentemente un copolímero de etileno con comonómero de acrilato de metilo y con comonómero de vinil trimetoxisilano o vinil trietoxisilano, preferentemente un copolímero de etileno con comonómero de acrilato de metilo y con vinil trimetoxisilano.
Sin pretender quedar ligado a teoría alguna, por ejemplo, el acrilato de metilo (MA) es el único acrilato que no puede experimentar la reacción de pirólisis del éster, ya que no sigue esta ruta de reacción. Por lo tanto, el polímero (a2) con comonómero MA no forma ningún producto de degradación de ácido libre nocivo (ácido acrílico) a altas temperaturas, de modo que el polímero (a2) de etileno y el comonómero de acrilato de metilo contribuyen a una buena calidad y ciclo de vida del artículo final del mismo. Este no es el caso, por ejemplo, de las unidades de acetato de vinilo de EVA, ya que el EVA forma productos de degradación de ácido acético nocivos a altas temperaturas. Por otro lado, los otros acrilatos como el acrilato de etilo (EA) o el acrilato de butilo (BA) pueden experimentar la reacción de pirólisis del éster y, si se degradan, formaría subproductos olefínicos volátiles.
La composición de polímero de PE, que comprende el polímero (a) y está presente en la primera capa, permite, si se desea, disminuir el MFR del polímero (a1) o (a2) en comparación con la técnica anterior y, por tanto, ofrece una mayor resistencia al flujo durante la producción de la primera capa y el elemento de capa (Le ) de la invención. Como resultado, el MFR preferible puede contribuir aún más, si se desea, a la calidad del elemento de capa (LE), y al artículo, como un módulo FV, que comprende el elemento de capa (LE).
El índice de fluidez, MFR2 , de la composición de PE, preferentemente de polímero (a), de la primera capa, es preferentemente inferior a 20 g/10 min, preferentemente inferior a 15 g/10 min, preferentemente de 0,1 a 13 g/10 min, preferentemente de 0,2 a 10 g/10 min, preferentemente de 0,3 a 8 g/10 min, más preferentemente de 0,4 a 6 g/10 min (de acuerdo con ISO 1133 a 190 °C y una carga de 2,16 kg).
La composición de PE, preferentemente de polímero (a), de la primera capa tiene preferentemente un índice de adelgazamiento por cizallamiento, SHI005/300, de 30,0 a 100,0, preferentemente de 40,0 a 80,0, cuando se mide de acuerdo con las "Propiedades reológicas: mediciones de cizallamiento dinámico (mediciones de oscilación de frecuencia)" como se describe a continuación en el apartado "Métodos de determinación".
El intervalo de SHI preferible contribuye además a las propiedades reológicas ventajosas de la composición de polímero de PE de la primera capa.
Por consiguiente, la combinación del intervalo de MFR preferible y el intervalo de SHI preferible de la composición de polímero de PE, que comprende el polímero (a) y está presente en la primera capa, contribuye además a la calidad de la primera capa y del elemento de capa (LE) de la invención. Como resultado, el MFR preferible puede contribuir aún más, si se desea, a la calidad del elemento de capa (LE), y al artículo, como un módulo FV, que comprende el elemento de capa (LE).
La composición de PE, preferentemente, el polímero (a), preferentemente tiene una temperatura de fusión de 120 °C o menos, preferentemente de 110 °C o menos, más preferentemente de 100 °C o menos y lo más preferentemente de 95 °C o menos, cuando se mide de acuerdo con ASTM D3418 como se describe en el apartado "Métodos de determinación". Preferentemente, la temperatura de fusión de la composición de PE, más preferentemente del polímero (a) es de 70 °C o más, más preferentemente de 75 °C o más, incluso más preferentemente de 78 °C o más, cuando se mide como se describe a continuación en el apartado "Métodos de determinación". La temperatura de fusión preferible es beneficiosa, por ejemplo, para un proceso de laminación, ya que se puede reducir el tiempo de la etapa de fusión/ablandamiento.
Normalmente, y preferentemente, la densidad de la composición de PE, preferentemente, del polímero de etileno (a), del primer elemento de capa intermedia es superior a 860 kg/m3 Preferentemente, la densidad no es superior a 970 kg/m3 y, preferentemente, es de 920 a 960 kg/m3 , de acuerdo con ISO 1872-2 como se describe a continuación en el apartado "Métodos de Determinación".
El polímero (a) preferido es un copolímero de etileno (a1) con comonómero de vinil trimetoxisilano o un copolímero de etileno (a2) con comonómero de acrilato de metilo y con comonómero de vinil trimetoxisilano. El polímero (a) más preferido es un copolímero de etileno (a2) con comonómero de acrilato de metilo y con comonómero de vinil trimetoxisilano.
El polímero (a) de la composición de PE puede, por ejemplo, estar disponible en el mercado o se puede preparar de acuerdo con, o de forma análoga con, los procesos de polimerización conocidos descritos en la bibliografía química.
En una realización preferible el polímero (a), es decir, el polímero (a1) o (a2), se produce polimerizando etileno adecuadamente con comonómero que contiene grupo(s) silano (= unidades que contienen grupo(s) silano presentes como comonómero) como se ha definido anteriormente, y en el caso del polímero (a2) también con el(los)
comonómero(s) polar(es), en un proceso de alta presión (HP) usando polimerización por radicales libres en presencia de uno o más iniciadores y opcionalmente usando un agente de transferencia de cadena (CTA) para controlar el MFR del polímero. El reactor HP puede ser, por ejemplo, un reactor de autoclave o tubular bien conocido o una mezcla de los mismos, adecuadamente un reactor tubular. La polimerización a alta presión (HP) y el ajuste de las condiciones del proceso para adaptar aún más las otras propiedades del polímero dependiendo de la aplicación final deseada son bien conocidos y descritos en la bibliografía, y pueden ser usados fácilmente por un experto. Las temperaturas de polimerización apropiadas varían hasta 400 °C, preferentemente de 80 a 350 °C y la presión de 70 MPa, adecuadamente de 100 a 400 MPa, adecuadamente de 100 a 350 MPa. La polimerización a alta presión se realiza generalmente a presiones de 100 a 400 MPa y a temperaturas de 80 a 350 °C. Dichos procesos son bien conocidos y están bien documentados en la bibliografía y se describirán con más detalle más adelante.
La incorporación del(los) comonómero(s), cuando está(n) presente(s), incluyendo la forma preferida de unidades que contienen grupo(s) silano como comonómero, al monómero de etileno y el control de la alimentación de comonómero para obtener el contenido final deseado de dicho(s) comonómero(s) puede llevarse a cabo de una manera bien conocida y está dentro de las habilidades de un experto en la materia.
Detalles adicionales de la producción de (co)polímeros de etileno por medio de polimerización por radicales a alta presión se pueden encontrar en Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 6 (1986), páginas 383-410 y Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 2001 Elsevier Science Ltd.: Polyethylene: High-pressure, R.Klimesch, D.Littmann y F.-O. Mahling páginas 7181-7184.
Dicha polimerización a alta presión da como resultado un denominado polímero de etileno de baja densidad (LDPE), en el presente documento, el polímero (a1) o el polímero (a2). El término LDPE tiene un significado bien conocido en el campo de los polímeros y describe la naturaleza del polietileno producido en HP, es decir, las características típicas, tales como arquitectura de ramificación diferente, para distinguir el LDPE de PE producido en presencia de un catalizador de polimerización de olefinas (también conocido como catalizador de coordinación). Aunque el término LDPE es una abreviatura para polietileno de baja densidad, se comprende que el término no limita el intervalo de densidad, pero abarca los polietilenos HP de tipo LDPE con densidades bajas, medias y elevadas.
A continuación, las cantidades "en función de la cantidad (total) (100 % en peso) de la composición de polímero de PE de la invención" significa que las cantidades de los componentes presentes en la composición de PE de la primera capa suman un total del 100 % en peso.
En una realización de la composición de PE de la invención, la primera capa del elemento de capa (LE) comprende adecuadamente aditivo(s) que son distintos del relleno, el pigmento, el negro de humo o el retardante de llama cuyos términos tienen un significado bien conocido en la técnica anterior. Entonces, la composición de PE comprende, preferentemente, consiste en, en función de la cantidad total (100 % en peso) de la composición de polímero,
- del 90 al 99,9999 % en peso del polímero (a); y
- del 0,0001 al 10 % en peso de los aditivos, preferentemente entre el 0,0001 y el 5.0 % en peso, como entre el 0,0001 y el 2,5 % en peso, de los aditivos.
Los aditivos opcionales son, por ejemplo, aditivos convencionales adecuados para la aplicación final deseada y dentro de las habilidades de un experto, incluyendo sin limitación, preferentemente, al menos antioxidante(s), estabilizador(es) de luz ultravioleta y/o absorbentes de luz ultravioleta, y también pueden incluir desactivador(es) de metal, clarificador(es), abrillantador(es), secuestrante(s) de ácidos, así como agente(s) deslizante(s) etc. Cada aditivo se puede usar, por ejemplo, en cantidades convencionales, siendo preferentemente la cantidad total de aditivos presentes en la composición de PE como se ha definido anteriormente. Dichos aditivos, generalmente, están disponibles en el mercado y se describen, por ejemplo, en "Plastic Additives Handbook", 5a edición, 2001 de Hans Zweifel.
En otra realización de la composición de PE de la invención, la primera capa del elemento de capa (LE) comprende, además de los aditivos adecuados definidos anteriormente, también uno o más de relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama. Entonces, la composición de la primera capa comprende, preferentemente, consiste en, en función a la cantidad total (100 % en peso) de la composición polimérica,
- del 30 al 90 % en peso, adecuadamente del 40 al 70 % en peso, del polímero (a);
- del 0,0001 al 10 % en peso de los aditivos, preferentemente entre el 0,0001 y el 5.0 % en peso, como entre el 0,0001 y el 2,5 % en peso, de los aditivos; y
- hasta el 70 % en peso, adecuadamente hasta el 30 % en peso, preferentemente hasta el 5 % en peso, de uno o más de relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama.
Los rellenos, pigmentos, negro de carbón o retardantes de llama opcionales son normalmente convencionales y están disponibles en el mercado. Los rellenos y pigmentos opcionales adecuados son los definidos en el presente documento en el contexto de la primera capa para rellenos, pigmentos. El negro de humo opcional puede ser cualquier producto convencional adecuado para la primera capa. Los retardantes de llama opcionales pueden ser los definidos a
continuación para la segunda capa o en las reivindicaciones o, por ejemplo, hidróxido de magnesio, polifosfato de amonio, etc.
En la realización preferida, la composición de la primera capa comprende, preferentemente, consiste en,
- del 90 al 99,9999 % en peso del polímero (a);
- del 0,0001 al 10 % en peso de aditivos y opcionalmente del 0 al 20 % en peso de uno o más de relleno o pigmento;
preferentemente del 0,0001 al 2,5 % en peso de aditivos y opcionalmente del 0 al 15 % en peso de un pigmento.
En una realización preferible, la composición de PE consiste en el polímero (a) como los único(s) componente(s) polimérico(s). "Componente(s) polimérico(s)" excluye(n) en el presente documento cualquier polímero(s) portador(es) de aditivo opcional o relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama, por ejemplo, el(los) polímero(s) portador(es) usado(s) en la(las) muestra(s) maestra(s) de aditivo o, respectivamente, relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama opcionalmente presente en la composición de la primera capa del elemento de capa (LE). Dicho(s) polímero(s) portador(es) opcional(es) se calcula(n) respecto a la cantidad del respectivo aditivo o, respectivamente, pigmento o relleno en función de la cantidad (100 % en peso) de la composición de la primera capa del elemento de capa (LE).
Preferentemente, la primera capa del elemento de capa (LE) consiste en la composición de PE que comprende el polímero (a) como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones.
La primera capa del elemento de capa (LE), preferentemente, la composición de la primera capa, más preferentemente el polímero (a), es preferentemente, lo más preferentemente, no reticulado con peróxido.
No obstante, si se desea, dependiendo de la aplicación final, la composición de la primera capa del elemento de capa (LE) se puede reticular a través de unidades que contienen grupo(s) de silano usando un catalizador de condensación de silanol (SCC), que se selecciona preferentemente del grupo de carboxilatos de estaño, cinc, hierro, plomo o cobalto o ácidos sulfónicos orgánicos aromáticos, antes o durante el proceso de laminación de la invención. Dichos SCC están, por ejemplo, disponibles en el mercado.
Debe entenderse que los SCC como se han definido anteriormente son los suministrados convencionalmente con el propósito de reticulación.
El catalizador de condensación de silanol (SCC), que opcionalmente puede estar presente en la composición de la primera capa del elemento de capa (LE), se selecciona más preferentemente entre el grupo C de carboxilatos de metales, tales como estaño, cinc, hierro, plomo y cobalto; de un compuesto de titanio que lleva un grupo hidrolizable con un ácido de Bronsted (preferentemente como se describe en el documento WO 2011/160964 de Borealis, incluido en el presente documento como referencia), de bases orgánicas; de ácidos inorgánicos; y de ácidos orgánicos; adecuadamente de carboxilatos de metales, tales como estaño, cinc, hierro, plomo y cobalto, del compuesto de titanio que lleva un grupo hidrolizable con un ácido de Bronsted como se ha definido anteriormente o de ácidos orgánicos, adecuadamente de dilaurato de dibutil estaño (DBTL), dilaurato de dioctil estaño (DOTL), en particular, DOTL; compuesto de titanio que lleva un grupo hidrolizable con un ácido de Bronsted como se ha definido anteriormente; o un ácido sulfónico orgánico aromático, que es adecuadamente un ácido sulfónico orgánico que comprende el elemento estructural:
Ar(SOs H)x (111)
en donde Ar es un grupo arilo que puede estar sustituido o no sustituido, y si está sustituido, entonces adecuadamente con al menos un grupo hidrocarbilo de hasta 50 átomos de carbono, y x es al menos 1; o un precursor del ácido sulfónico de fórmula (III) que incluye un anhídrido de ácido del mismo o un ácido sulfónico de fórmula (III) que ha sido provisto de uno o varios grupos protectores hidrolizables, por ejemplo, un grupo acetilo que se puede retirar por hidrólisis. Dichos ácidos sulfónicos orgánicos se describen, por ejemplo, en el documento EP736065, o como alternativa, en los documentos EP1309631 y EP1309632.
En una realización preferible sin catalizador de condensación de silano (SCC), que se selecciona del grupo SCC de catalizadores orgánicos de estaño o ácidos sulfónicos orgánicos aromáticos, está presente en la composición de la primera capa del elemento de capa (LE). En una realización preferible adicional sin catalizador de condensación de peróxido o silano (SCC), como se define anteriormente, está presente en la composición de la primera capa del elemento de capa (LE). Como ya se ha mencionado, con la presente composición de PE preferible de la primera capa, se puede evitar la reticulación de la primera capa del elemento de capa (LE) lo que contribuye a lograr la buena calidad del elemento de capa (LE).
La cantidad del agente de reticulación opcional (SCC), si está presente, es preferentemente de 0 a 0,1 mol/kg, como de 0,00001 a 0,1, preferentemente de 0,0001 a 0,01, más preferentemente de 0,0002 a 0,005, más preferentemente de 0,0005 a 0,005, mol/kg de polímero de etileno (a). Como se ha indicado, preferentemente no hay presente agente de reticulación (SCC) en el elemento de capa (LE).
Segunda capa del elemento de capa (LE)
La segunda capa del elemento de capa (LE) comprende una composición polimérica que comprende el polímero de PP (b).
La composición de polímero que comprende el polímero de PP (b) puede denominarse en el presente documento también "composición de PP", "composición de polímero de PP" o "composición de la segunda capa".
El polímero de propileno (PP) (b) de la segunda capa también puede ser una mezcla de dos o más polímeros de PP diferentes.
El polímero de PP puede ser un homopolímero o copolímero de propileno.
Preferentemente, el polímero de PP es al menos un copolímero de propileno. Más preferentemente, el polímero de PP se selecciona entre un copolímero heterofásico de propileno (iPP) que comprende, preferentemente, consiste en, un componente de matriz de polipropileno y
un componente de copolímero de propileno elastomérico que está disperso en dicha matriz de polipropileno; o una mezcla de dos o más, por ejemplo, dos de dichos copolímeros heterofásicos de propileno (iPP) que son diferentes. "Copolímero heterofásico de propileno (iPP)" se denomina en el presente documento también "copolímero de PP". Por otro lado, dicho copolímero de PP puede comprender, preferentemente, consisten en, uno o más componentes de copolímero de PP que son diferentes.
En una realización preferible, el copolímero de PP como al menos un polímero de propileno (PP) (b) se selecciona entre un copolímero heterofásico de propileno (iPP) que comprende un copolímero heterofásico de propileno (A) que comprende, preferentemente, consiste en,
- un componente de matriz de polipropileno (a1) y
- un componente de copolímero de propileno elastomérico (a2) que está disperso en dicha matriz de polipropileno (ai);
y en donde el copolímero heterofásico de propileno (A) tiene una temperatura de fusión (Tm) (DSC) de al menos 145 °C, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", y una temperatura de reblandecimiento Vicat (Vicat A) de al menos 90 °C (de acuerdo con la norma ASTM D 1525, método A, 50 °C/h, 10N).
El polímero de PP (b) comprende preferentemente al menos un copolímero heterofásico de propileno (iPP) que consiste preferentemente en el copolímero heterofásico de propileno (A).
El copolímero heterofásico de propileno (A) se denomina en el presente documento también "copolímero de PP (A)". El copolímero de PP es preferentemente el copolímero de PP (A). La composición de PP comprende preferentemente uno o dos o más copolímeros de PP diferentes (A). En una realización, la composición de p P comprende dos o más copolímeros de PP (A). En otra realización, la composición de PP comprende un copolímero de PP (A).
El "componente de matriz de polipropileno (a i)" se denomina en el presente documento también "componente de matriz (ai)". El "componente de copolímero de propileno elastomérico (a2)" se denomina en el presente documento también "componente elastomérico (a2)".
Generalmente, un "copolímero heterofásico de propileno" (como se usa en el presente documento en relación con el copolímero de PP o el copolímero de PP preferible (A)) es un copolímero de propileno que comprende un componente de matriz de homopolímero de propileno o copolímero aleatorio de propileno (1) y un componente de copolímero elastomérico (2) de propileno con uno o más comonómeros de etileno y/o alfa olefina C4-C8, en donde el componente de copolímero elastomérico (amorfo) (2) está disperso (finamente) en dicho polímero de matriz de homo o copolímero aleatorio de propileno (1).
El copolímero aleatorio de propileno como componente de matriz (1) es preferentemente un copolímero de propileno con uno o más de comonómeros de etileno y/o de alfa olefina C4-C8. La fracción XCS del copolímero de PP (o el copolímero de PP preferible (A)) se considera en el presente documento el componente elastomérico (o el componente elastomérico preferible (a2)), ya que la cantidad de la fracción XCS en el componente de matriz es, de manera convencional, considerablemente inferior. Por ejemplo, en caso de que el componente de matriz (o preferentemente el componente de matriz (a1)) sea un homopolímero de propileno, entonces, la cantidad de la fracción soluble en frío en xileno (XCS) (fracción amorfa) ( % en peso) del copolímero heterofásico de propileno se entiende en esta solicitud
también como la cantidad del componente de copolímero de propileno elastomérico presente en el copolímero de PP (o preferentemente copolímero de PP (A)).
Preferentemente, el componente de matriz de polipropileno del copolímero de PP, preferentemente copolímero de PP (A), es un homopolímero de propileno.
El contenido total de comonómero del copolímero de propileno, preferentemente, del copolímero de PP, es preferentemente del 0,5 al 20, preferentemente del 1,0 al 20 % en peso, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", preferentemente, el(los) comonómero(s) se selecciona(n) entre comonómeros de etileno y/o alfa-olefina C4-C8, más preferentemente es etileno.
El copolímero de PP es lo más preferentemente un copolímero de PP (A).
La temperatura de fusión, Tm, del copolímero de PP (A) es preferentemente de 158 a 170, preferentemente de 160 a 170, °C, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación".
La temperatura de reblandecimiento Vicat (Vicat A) del copolímero de PP (A) es preferentemente de al menos 100, preferentemente de 100 a 165, preferentemente de 110 a 165, preferentemente de 110 a 160, °C.
Preferentemente, la matriz de polipropileno (a1) del copolímero de PP (A) es un homopolímero de propileno.
Aún más preferentemente, el copolímero heterofásico de propileno (A) tiene uno o más, en cualquier orden, preferentemente todas, de las siguientes propiedades adicionales:
- MFR2 de 0,2 a 20, preferentemente de 0,2 a 15,0, preferentemente de 0,5 a 15, g/10 min cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 1133 (a 230 °C y 2,16 kg de carga),
- Fracción soluble en xileno en frío (XCS) en el intervalo del 3 al 40, preferentemente del 5 al 37 % en peso, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación",
- Contenido de comonómeros del 0,5 al 20, preferentemente del 1,0 al 20 % en peso, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", preferentemente, el(los) comonómero(s) se selecciona(n) entre comonómeros de etileno y/o alfa-olefina C4-C8, más preferentemente es etileno,
- Módulo de tracción de al menos 700, preferentemente de 750 a 2.500, preferentemente de 750 a 2.000, MPa, cuando se mide de acuerdo con la norma ISO178 como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", y/o
- Densidad de 900 a 910kg/m3, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación".
La composición de la segunda capa de la invención comprende preferentemente, consiste preferentemente en:
(i) más del 25 % en peso, preferentemente del 30 al 98,8 % en peso, preferentemente del 30 al 98,5 % en peso, de un polímero de PP (b),
(ii) del 0,2 al 5 % en peso, preferentemente del 0,5 al 5 % en peso, de un aditivo,
(iii) del 0 al 60 % en peso, preferentemente del 0 al 50 % en peso, de uno o más seleccionados del relleno (iiia), pigmento (iiib) y retardante de llama (iiic) que son diferentes de los aditivos (ii),
(iv) del 0 al 50 % en peso de otro(s) componente(s) polimérico(s) que son diferentes del polímero de PP (b)
en función de la cantidad total (100 % en peso) de la composición de PP.
"En función de la cantidad total (100 % en peso) de la composición de PP de la invención" significa que las cantidades de los componentes presentes en la composición de PP de la segunda capa suman un total del 100 % en peso.
Por consiguiente, en el presente documento, relleno (iiia), pigmento (iiib) y retardante de llama (iiic) no se entienden ni se definen como los aditivos (ii).
Preferentemente, la composición de PP comprende preferentemente al menos uno o ambos del componente (iii) o (iv).
El relleno opcional (iiia), si está presente, es preferentemente un relleno inorgánico. El tamaño de partícula y/o la relación de aspecto del relleno (iii) pueden variar, como bien sabe un experto en la materia. Preferentemente, el relleno (iii) se selecciona entre uno o más de wollastonita, talco o fibra de vidrio. Dichos productos de relleno son productos comerciales con tamaño de partícula y/o relación de aspecto variable y pueden ser elegidos por un experto dependiendo del artículo final deseado y la aplicación final. El relleno (iiia) puede ser, por ejemplo, convencional y estar disponible en el mercado. La cantidad del relleno (iiia), si está presente, es preferentemente del 1 al 30, preferentemente del 2 al 25 % en peso en función de la cantidad total (100 % en peso) de la composición de PP.
El pigmento opcional (iiib), si está presente, es preferentemente pigmento blanco. El pigmento blanco es preferentemente TO2. Dichos pigmentos son bien conocidos y, por ejemplo, están disponibles en el mercado como pigmento TO2, también referido en el presente documento como TO2. Cualquier medio portador, por ejemplo, un polímero portador, se calcula con respecto a la cantidad del pigmento. La cantidad del pigmento, si está presente, es preferentemente del 2 al 45, preferentemente del 5 al 45, preferentemente del 10 al 45 % en peso en función de la cantidad total (100 % en peso) de la composición de PP.
El retardante de llama opcional (iiic), si está presente, puede ser, por ejemplo, cualquier producto retardante de llama comercial, preferentemente un retardante de llama que comprende fósforo inorgánico. La cantidad de retardante de llama (iiic), si está presente, es preferentemente del 1 al 20, preferentemente del 2 al 15, más preferentemente del 3 al 12 % en peso en función de la cantidad (100 % en peso) de la composición de PP de la invención.
En una realización, la composición de PP comprende al menos el relleno (iiib).
El(los) componente(s) polimérico(s) adicional(es) opcional(es) (iv) puede(n) ser cualquier polímero distinto del polímero de PP, preferentemente un polímero a base de poliolefina. Los ejemplos típicos de otros componentes poliméricos (iv) son uno o ambos de un plastómero (iva) o un polímero funcionalizado (ivb), ambos con un significado bien conocido.
El plastómero opcional (iva), si está presente, es preferentemente un copolímero de etileno con al menos una alfaolefina C3 a C10. El plastómero (iva), si está presente, tiene preferentemente una o todas, preferentemente todas, las siguientes propiedades
- una densidad de 860 a 915, preferentemente de 860 a 910, kg/m3,
- MFR2 de 0,1 a 50, preferentemente de 0,2 a 40 g/10 min (190 °C, 2,16 kg), y/o
- el comonómero de alfa-olefina es octeno.
El plastómero opcional (iva), si está presente, se produce preferentemente usando un catalizador de metaloceno, término que tiene un significado bien conocido en la técnica anterior. Los plastómeros adecuados (iva) están disponibles en el mercado, por ejemplo, productos de plastómero con el nombre comercial QUEO™, suministrados por Borealis, o Engage™, suministrados por ExxonMobil, Lucene suministrado por LG, o Tafmer suministrado por Mitsui. Si está presente, entonces la cantidad del plastómero opcional (v) es menor que la cantidad de polímero de PP (b).
El polímero funcionalizado opcional (ivb), si está presente, es un polímero que está funcionalizado, por ejemplo, por injerto. Por ejemplo, grupos funcionales polares, tales como anhídrido maleico (MAH), se pueden injertar en dicha poliolefina para formar polímeros funcionales (ivb) de la misma. El polímero de PP (b) es diferente del polímero funcionalizado opcional (ivb). El polímero de PP (b) de la invención como se define anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones, es sin unidades funcionales injertadas. Es decir, el término polímero de PP (b) de la invención excluye el polímero de PP injertado con grupos funcionales. La cantidad del polímero funcionalizado opcional (ivb), si está presente, es preferentemente del 3 al 30, preferentemente del 3 al 20, preferentemente del 3 al 18, más preferentemente del 4 al 15 % en peso en función de la cantidad (100 % en peso) de la composición de PP de la invención. Si está presente, entonces la cantidad del(de los) polímero(s) funcionalizado(s) opcional(es) (ivb) es menor que la cantidad del polímero de PP (b).
En una realización, la composición de PP comprende al menos uno de los componentes (iii) o (iv), adecuadamente tanto el componente (iii) como el componente (iv), adecuadamente uno, más o todos del componente (iiia), componente (iva) o componente (ivb). En una realización, la composición de PP comprende al menos el componente (iiib) y el componente (iva).
La cantidad del polímero de PP (b) es igual o superior a la cantidad del polímero opcional (iva) o polímero funcionalizado opcional (ivb).
La composición de PP de la invención comprende aditivos (ii). En el presente documento, el término aditivos (ii) excluye el relleno opcional (iiia), el pigmento opcional (iiib) y el retardante de llama opcional ((iiic). Dichos aditivos (ii) son preferentemente convencionales y están disponibles en el mercado, incluyendo sin limitación, estabilizadores de UV, antioxidantes, agentes nucleantes, clarificadores, abrillantadores, secuestrantes de ácidos, así como agentes deslizantes, coadyuvantes de procesamiento, etc. Dichos aditivos, generalmente, están disponibles en el mercado y se describen, por ejemplo, en "Plastic Additives Handbook", 5a edición, 2001 de Hans Zweifel.
Cada aditivo (ii) se puede usar, por ejemplo, en cantidades convencionales. Los aditivos adecuados (ii) y las cantidades de los mismos para la segunda capa del elemento de capa (LE) pueden ser elegidos por un experto dependiendo del artículo deseado y su uso final.
Preferentemente, los aditivos (ii) se seleccionan al menos entre (iia) estabilizador(es) UV que comprende(n) un compuesto de amina impedida y (iib) antioxidante que comprende un compuesto de dialquilamina. Más preferentemente, los aditivos (ii) se seleccionan al menos entre (iia) estabilizador(es) UV que comprende(n) un
compuesto de amina impedida y (iib) antioxidante que comprende un compuesto de dialquilamina, y en donde los aditivos (ii) no tienen unidad(es) fenólica(s). La expresión "los aditivos (ii) no tienen unidad(es) fenólica(s)" significa en el presente documento que cualquier compuesto aditivo que incluya estabilizador(es) UV (iia) y antioxidante (iib) presente en la composición de PP no lleva unidades fenólicas. Preferentemente, la composición no comprende ningún componente, como aditivos (ii), con unidades fenólicas.
Cualquier polímero portador opcional de aditivos (ii), de relleno opcional (iiia), de pigmento opcional (iiib) y de retardante de llama opcional ((iiic), por ejemplo, mezclas maestras de componentes (ii), (iiia), (iiib) o, respectivamente, (iiic), junto con el polímero portador, se calculan con respecto a la cantidad del respectivo componente (ii), (iiia), (iiib) o (iiic) en función de la cantidad (100 %) de la composición de PP de la invención.
La composición de PP de la invención tiene preferentemente un MFR2 de 1,0 a 25,0, preferentemente de 2,0 a 20, preferentemente de 3 a 15, g/10 min, cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 1133 (a 230 °C con una carga de 2,16 kg), como se define a continuación en el apartado "Métodos de determinación". La composición de polímero tiene más preferentemente un MFR2 de 3 a 10 g/10 min.
La composición de PP de la invención tiene preferentemente un contenido soluble en frío en xileno (XCS) en una cantidad del 5 al 40, preferentemente del 5 al 37 %, cuando se mide como se define a continuación en el apartado "Métodos de determinación".
La composición de PP de la invención tiene preferentemente una temperatura de reblandecimiento Vicat (Vicat A) de 100 a 165, más preferentemente de 110 a 160, °C, cuando se mide como se describe a continuación en el apartado "Métodos de determinación". La Vicat A de la composición de PP es más preferentemente de 120 a 160 °C.
La composición de PP de la invención tiene preferentemente un módulo de tracción de al menos 800, preferentemente de 800 a 3.000, preferentemente de 850 a 2.700, MPa, cuando se mide en la dirección de máquina (MD) a partir de una película colada monocapa de 200 μm, como se define a continuación en el apartado "Métodos de determinación". Dicho módulo de tracción de la composición de PP es preferentemente de 850 a 2300 MPa.
La composición de PP de la invención tiene preferentemente una resistencia a la tracción de 20 a 40, preferentemente de 23 a 37, preferentemente de 25 a 33, MPa, cuando se mide en la dirección de máquina (MD) a partir de una película colada monocapa de 200 μm, como se define a continuación en el apartado "Métodos de determinación".
El polímero de PP puede ser de una calidad disponible en el mercado o se puede producir, por ejemplo, por procesos de polimerización convencionales y condiciones de proceso usando, por ejemplo, el sistema catalítico convencional conocido en la bibliografía.
Un proceso de polimerización factible que incluye las condiciones y el sistema catalítico se describe generalmente a continuación para el copolímero de PP, es decir, para el copolímero heterofásico de propileno (iPP), y naturalmente se aplica también para el copolímero heterofásico de propileno (A) preferible de la composición de PP. Es evidente que la siguiente descripción se puede aplicar a un homopolímero o un copolímero aleatorio de polipropileno, así como, de modo que dichos polímeros pueden polimerizarse, por ejemplo, en un reactor de prepolimerización opcional siguiendo al primer reactor (preferentemente reactor de bucle) y, a continuación, al segundo reactor (preferentemente primer reactor en fase gaseosa) usando preferentemente las condiciones que se describen a continuación.
El componente de matriz de polipropileno del copolímero de PP puede ser un copolímero aleatorio unimodal o multimodal o un homopolímero de propileno, ambos con un significado bien conocido. El copolímero aleatorio multimodal o el homopolímero de propileno se refieren en el presente documento a que tienen al menos dos fracciones de polímero que son diferentes, por ejemplo, en una o dos de las siguientes propiedades: 1) peso molecular promedio en peso o 2) MFR. En el caso de un copolímero aleatorio de propileno como componente de matriz, el copolímero también puede ser multimodal con respecto a 3) el contenido de comonómeros, opcionalmente junto con cualquiera o ambas de las diferencias anteriores 1) y 2).
El componente de matriz del copolímero de PP puede ser un homopolímero o un copolímero aleatorio de propileno. Se prefiere que el componente de matriz del copolímero de PP sea un homopolímero de propileno.
Por consiguiente, se prefiere que todos los comonómeros como se han definido anteriormente, que están presentes en el copolímero de PP, se originen a partir del componente de copolímero de propileno elastomérico.
Se prefiere que el copolímero de PP consista en el componente de matriz y el componente elastomérico. El copolímero de PP puede comprender opcionalmente una fracción de prepolímero, como es bien conocido en el campo de los polímeros. En tal caso, la cantidad del prepolímero se calcula con respecto a la cantidad del componente de matriz.
Como se ha indicado, el copolímero de PP puede ser de una calidad disponible en el mercado o se puede producir, por ejemplo, mediante procesos de polimerización convencionales.
En cuanto a la polimerización del copolímero heterofásico de propileno, los componentes individuales (matriz y componentes elastoméricos) del copolímero de PP se pueden producir por separado y se pueden combinar mecánicamente mezclando en una mezcladora o extrusora. Sin embargo, se prefiere que el copolímero de PP, que comprende el componente de matriz y el componente elastomérico, se produzca en un proceso secuencial, usando reactores con una configuración en serie y funcionando en diferentes condiciones de reacción. En consecuencia, cada fracción preparada en un reactor específico tendrá su propia distribución de pesos moleculares, MFR y/o distribución de contenido de comonómeros.
El copolímero de PP de acuerdo con la presente invención se produce preferentemente en un proceso de polimerización secuencial, es decir, en un proceso de múltiples etapas, conocido en la técnica, en donde el componente de matriz se produce al menos en un reactor de suspensión, preferentemente en al menos un reactor de suspensión y, opcionalmente, y preferentemente, en un reactor en fase gaseosa posterior y, posteriormente, el componente elastomérico se produce en al menos uno, es decir, uno o dos, reactores en fase gaseosa (gpr), preferentemente en un gpr.
Por consiguiente, se prefiere que el copolímero de PP se produzca en un proceso de polimerización secuencial que comprende las etapas de
(a) polimerizar el propileno y, opcionalmente, al menos un etileno y/o una a-olefina C4 a C12, preferentemente propileno como único monómero, en presencia de un catalizador en un primer reactor (R1),
(b) transferir la mezcla de reacción de la primera fracción polimerizada de polipropileno, preferentemente homopolímero de propileno, junto con el catalizador, a un segundo reactor (R2),
(c) polimerizar en el segundo reactor (R2) y en presencia de dicho primer polímero de polipropileno, propileno y, opcionalmente, al menos un etileno y/o una a-olefina C4 a C12, preferentemente propileno como único monómero, para obtener de este modo la segunda fracción de polipropileno, siendo preferentemente dicha segunda fracción de polipropileno un segundo homopolímero de propileno, de modo que dicha primera fracción de polipropileno y dicha segunda fracción de polipropileno forman el componente de matriz del copolímero de PP,
(d) transferir la mezcla de reacción del componente de matriz polimerizado de la etapa (c) a un tercer reactor (R3), (e) polimerizar en el tercer reactor (R3) y en presencia del componente de matriz obtenido en la etapa (c), propileno y al menos un etileno y/o una a-olefina C4 a C12 obteniendo de este modo el componente elastomérico del copolímero de PP, en donde el componente de copolímero de propileno elastomérico está disperso en dicho componente de matriz.
Opcionalmente, el componente elastomérico del copolímero de PP se puede producir en dos reactores, de modo que, después de la etapa (e), el proceso comprende además las siguientes etapas:
(f) transferir el producto de PP de la etapa (e) en la que la primera fracción de copolímero de propileno elastomérico polimerizado en el tercer reactor (R3) se dispersa en dicho componente matriz en un cuarto reactor (R4), y (g) polimerizar en el cuarto reactor (R4) y en presencia de la mezcla obtenida en la etapa (e) propileno y al menos un etileno y/o a-olefina C4 a C12 obteniendo de este modo la segunda fracción de propileno elastomérico, de modo que la primera fracción de copolímero de propileno elastomérico de la etapa (e) y la segunda fracción de copolímero de propileno elastomérico de la etapa (g) se dispersan ambas en el componente de matriz de la etapa (c) y juntas forman el copolímero de PP.
Preferentemente, entre el segundo reactor (R2) y el tercer reactor (R3), los monómeros se desprenden.
La expresión "proceso de polimerización secuencial" indica que el copolímero de PP se produce en al menos dos, tal como tres, reactores conectados en serie. Por consiguiente, el presente proceso comprende al menos un primer reactor (R1) y un segundo reactor (R2), más preferentemente un primer reactor (R1), un segundo reactor (R2), un tercer reactor (R3) y, opcionalmente, un cuarto reactor (R4). La expresión "reactor de polimerización" indicará una de las principales etapas de polimerización. Por tanto, en el caso de que el proceso consista en cuatro reactores de polimerización, esta definición no excluye la opción de que el proceso global comprenda, por ejemplo, una etapa de prepolimerización en un reactor de prepolimerización. La expresión "consiste en" es solo una formulación cerrada a la vista de los reactores de polimerización principales.
Cualquier fracción de prepolímero se cuenta en la cantidad de la primera fracción de polipropileno.
El primer reactor (R1) es preferentemente un reactor de suspensión (SR), y puede ser cualquier reactor de tanque agitado discontinuo simple o continuo, o reactor de bucle que funcione en masa o suspensión. En masa significa una polimerización en un medio de reacción que comprende al menos un 60 % (p/p) de monómero. De acuerdo con la presente invención, el reactor de suspensión (SR) es preferentemente un reactor de bucle (LR) (en masa).
El segundo reactor (R2), el tercer reactor (R3) y el cuarto reactor (R4) opcional son preferentemente reactores en fase gaseosa (GPR). Dichos reactores en fase gaseosa (GPR) pueden ser reactores mezclados mecánicamente o reactores de lecho fluido. Preferentemente, los reactores en fase gaseosa (GPR) comprenden un reactor de lecho fluido agitado mecánicamente con velocidades del gas de al menos 0,2 m/s. Por tanto, se aprecia que el reactor en
fase gaseosa es un reactor de tipo lecho fluido, preferentemente, con un agitador mecánico.
Por tanto, en una realización preferida, el primer reactor (R1) es un reactor de suspensión (SR), como un reactor de bucle (LR), mientras que el segundo reactor (R2), el tercer reactor (R3) y el cuarto reactor (R4) opcional son reactores en fase gaseosa (GPR). Por consiguiente, para el presente proceso, se usan al menos tres, en concreto, un reactor de suspensión (SR), como un reactor de bucle (LR), un primer reactor en fase gaseosa (GPR-1), un segundo reactor en fase gaseosa (GPR-2) y, opcionalmente, un tercer reactor en fase gaseosa (GPR-3) conectados en serie. En caso de una etapa de prepolimerización, se coloca un reactor de prepolimerización antes del reactor de suspensión (SR). Un proceso multietapas preferido es un proceso de "fase gaseosa en bucle", tal como el desarrollado por Borealis A/S, Dinamarca (conocido como tecnología BORSTAR®) descrito, por ejemplo, en la bibliografía de patentes, tal como en los documentos EP 0887 379, WO 92/12182, WO 2004/000899, WO 2004/111095, WO 99/24478, WO 99/24479 o en WO 00/68315.
Un proceso de suspensión-fase gaseosa adecuado adicional es el proceso Spheripol® de LyondellBasell.
Preferentemente, en el presente proceso para producir el copolímero de PP como se ha definido anteriormente, las condiciones para el primer reactor (R1), es decir, el reactor de suspensión (SR), como un reactor de bucle (LR), de la etapa (a) pueden ser las siguientes:
- la temperatura está dentro del intervalo de 50 °C a 110 °C, preferentemente entre 60 °C y 100 °C, más preferentemente entre 68 y 95 °C,
- la presión está dentro del intervalo de 2 a 8 MPa (20 bar a 80 bar), preferentemente entre 4 a 7 MPa (40 bar y 70 bar),
- se puede añadir hidrógeno para controlar la masa molar de una manera conocida per se.
Posteriormente, la mezcla de reacción de la etapa (a) se transfiere al segundo reactor (R2), es decir, un reactor en fase gaseosa (GPR-1), es decir, a la etapa (c), de modo que las condiciones en la etapa (c) son preferentemente las siguientes:
- la temperatura está dentro del intervalo de 50 °C a 130 °C, preferentemente entre 60 °C y 100 °C,
- la presión está dentro del intervalo de 0,5 a 5 MPa (5 bar a 50 bar), preferentemente entre 1,5 y 3,5 MPa (15 bar y 35 bar),
- se puede añadir hidrógeno para controlar la masa molar de una manera conocida per se.
Las condiciones en el segundo reactor en fase gaseosa (GPR-2) y en el tercer reactor en fase gaseosa (GPR-3) opcional son similares a las del segundo reactor (R2) (= primer reactor en fase gaseosa (GPR-1).
El tiempo de permanencia puede variar en las tres zonas del reactor.
En una realización del proceso para producir el componente de matriz del copolímero de PP, el tiempo de permanencia en el reactor en masa, por ejemplo, de bucle, está en el intervalo de 0,1 a 2,5 horas, por ejemplo, de 0,15 a 1,5 horas, y el tiempo de permanencia en el reactor en fase gaseosa será generalmente de 0,2 a 6,0 horas, tal como de 0,5 a 4,0 horas.
Si se desea, la polimerización se puede efectuar de una manera conocida en condiciones supercríticas en el primer reactor (R1), es decir, en el reactor de suspensión (SR), como en el reactor de bucle (LR) y/o en modo condensado en los reactores en fase gaseosa (GPR).
Preferentemente, el proceso comprende también una prepolimerización con el sistema de catalizador, como se describe en detalle a continuación, que comprende un procatalizador de Ziegler-Natta, un donante externo y, opcionalmente, un cocatalizador.
En una realización preferida, la prepolimerización se realiza como polimerización en suspensión en masa en propileno líquido, es decir, la fase líquida comprende principalmente propileno, con una cantidad minoritaria de otros reactivos y, opcionalmente, componentes inertes disueltos en el mismo.
La reacción de prepolimerización normalmente se realiza a una temperatura de 10 a 60 °C, preferentemente de 15 a 50 °C y más preferentemente de 20 a 45 °C.
La presión en el reactor de prepolimerización no es crítica, pero debe ser suficientemente elevada para mantener la mezcla de reacción en fase líquida. Por tanto, la presión puede ser de 2 a 10 MPa (20 a 100 bar), por ejemplo, de 3 a 7 MPa (30 a 70 bar).
Los componentes catalizadores se introducen todos preferentemente en la etapa de prepolimerización. No obstante, cuando el componente catalizador sólido (i) y el cocatalizador (ii) se pueden alimentar por separado, es posible
introducir solo una parte del cocatalizador en la fase de prepolimerización y la parte restante en las etapas de polimerización posteriores. Asimismo, en tales casos, es necesario introducir mucho cocatalizador en la etapa de prepolimerización para obtener una reacción de polimerización suficiente en la misma.
Es posible añadir otros componentes también a la etapa de prepolimerización. Por tanto, se puede añadir hidrógeno a la etapa de prepolimerización para controlar el peso molecular del prepolímero, como es conocido en la técnica. Asimismo, se puede usar un aditivo antiestático para evitar que las partículas se adhieran entre sí o a las paredes del reactor.
El control preciso de las condiciones de prepolimerización y los parámetros de reacción se encuentran entre las habilidades del experto en la materia.
Después de que el copolímero de PP se haya extraído de la última etapa de polimerización, se somete preferentemente a etapas del proceso para eliminar los hidrocarburos residuales del polímero. Dichos procesos son bien conocidos en la técnica y pueden incluir etapas de reducción de presión, etapas de purga, etapas de separación, etapas de extracción, etcétera. También son posibles combinaciones de diferentes etapas. Después de eliminar los hidrocarburos residuales, el copolímero de PP se mezcla preferentemente con aditivos, como es bien conocido en la técnica. Dichos aditivos se han descrito anteriormente en la composición polimérica de la invención. A continuación, las partículas de polímero se extruyen en gránulos, como es bien conocido en la técnica. Preferentemente, se usa una extrusora de doble husillo de corrotación para la etapa de extrusión. Dichas extrusoras son fabricadas, por ejemplo, por Coperion (Werner & Pfleiderer) y Japan Steel Works.
El copolímero de PP de la invención se produce preferentemente mediante polimerización usando cualquier catalizador de tipo Ziegler-Natta adecuado. El catalizador de tipo Ziegler-Natta típico adecuado es un componente catalizador Ziegler-Natta sólido estereoespecífico de alto rendimiento que comprende como componente esencial Mg, Ti y CI. Además del catalizador sólido, en el proceso de polimerización se usan normalmente un cocatalizador(es), así como un donante(s) externo(s).
Los componentes de catalizador pueden estar soportados sobre un soporte de partículas, tal como un óxido inorgánico, como sílice o alúmina o, generalmente, el haluro de magnesio puede formar el soporte sólido. También es posible que los componentes catalizadores no estén soportados sobre un soporte externo, sino que el catalizador se prepara mediante el método de emulsión-solidificación o mediante el método de precipitación.
De manera alternativa, el copolímero de PP de la invención se puede producir usando un sistema de catalizador modificado como se describe a continuación.
Más preferentemente, se usa un compuesto de vinilo de fórmula (I) para la modificación del catalizador:
CH2=CH-CHR1R2 (IV)
en donde R1 y R2 juntos forman un anillo de 5 o 6 miembros saturado, insaturado o aromático, que contiene opcionalmente sustituyentes, o representan de manera independiente un grupo alquilo que comprende de 1 a 4 átomos de carbono, de modo que en caso de que R1 y R2 formen un anillo aromático, el átomo de hidrógeno del resto -CHR1R2 no está presente.
Más preferentemente, el compuesto de vinilo (I) se selecciona entre: vinilcicloalcano, preferentemente vinilciclohexano (VCH), vinilciclopentano, polímero de 3-metil-1-buteno y polímero de vinil-2-metilciclohexano. Lo más preferentemente, el compuesto de vinilo (I) es un polímero de vinilciclohexano (VCH).
El catalizador sólido normalmente comprende también un donante de electrones (donante de electrones interno) y, opcionalmente, aluminio. Los donantes de electrones internos adecuados son, entre otros, ésteres de ácidos carboxílicos o dicarboxílicos, como ftalatos, maleatos, benzoatos, citraconatos y succinatos, 1,3-diéteres o compuestos de silicio que contienen oxígeno o nitrógeno. Además, se pueden usar mezclas de donantes.
El cocatalizador normalmente comprende un compuesto de alquilaluminio. El compuesto de alquilaluminio es preferentemente trialquilaluminio, tal como trimetilaluminio, trietilaluminio, tri-isobutilaluminio o tri-n-octilaluminio. No obstante, puede ser también un haluro de alquilaluminio, tal como cloruro de dietilaluminio, cloruro de dimetilaluminio y sesquicloruro de etilaluminio.
Los donantes de electrones externos adecuados usados en la polimerización son bien conocidos en la técnica e incluyen éteres, cetonas, aminas, alcoholes, fenoles, fosfinas y silanos. Los donantes externos de tipo silano son normalmente compuestos organosilano que contienen enlaces Si-OCOR, Si-OR o Si-NR2, que tienen silicio como átomo central, y R es un alquilo, alquenilo, arilo, arilalquilo o cicloalquilo con 1-20 átomos de carbono, conocidos en la técnica.
Ejemplos de catalizadores y compuestos en catalizadores adecuados se muestran, entre otros, en los documentos
WO 87/07620, WO 92/21705, WO 93/11165, WO 93/11166, WO 93/19100, WO 97/36939, WO 98/12234, WO 99/33842, WO 03/000756, WO 03/000757, WO 03/000754, WO 03/000755, WO 2004/029112, EP 2610271, WO 2012/007430. WO 92/19659, WO 92/19653, WO 92/19658, US 4382019, US 4435550, US 4465782, US 4473660, US 4560671, US 5539067, US5618771, EP45975, EP45976, EP45977, WO 95/32994, US 4107414, US 4186107, US 4226963, US 4347160, US 4472524, US 4522930, US 4530912, US 4532313, US 4657882, US 4581342, US 4657882.
A continuación, el copolímero de PP obtenido se mezcla junto con los aditivos (ii) y uno o más de los componentes opcionales (iii) y (iv) de manera conocida. La preparación del compuesto se puede efectuar en una extrusora convencional, por ejemplo, como se ha descrito anteriormente y la mezcla fundida obtenida se produce en un artículo o, preferentemente, peletizado antes de ser usado para la aplicación final. Se pueden añadir parte o todos los aditivos o componentes opcionales durante la etapa de preparación de compuestos.
Elemento de capa (LE) de la invención
Por consiguiente, al menos una capa del elemento de capa (LE) puede comprender uno o más de un relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama, como se define anteriormente o en las reivindicaciones, preferentemente al menos una capa del elemento de capa (LE) comprende uno o más de un relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama, más preferentemente al menos dos capas, preferentemente al menos la segunda capa, del elemento de capa (LE) comprende un pigmento o relleno, preferentemente pigmento, como se define anteriormente o en las reivindicaciones.
La primera capa y la segunda capa del elemento de capa (LE) están en contacto adherente entre sí. Es decir, la superficie de la primera capa y la superficie de la segunda capa que están enfrentadas entre sí están en contacto adherente.
El contacto adherente se define en el presente documento porque las superficies adherentes de la primera capa y la segunda capa están en contacto directo entre sí o, como alternativa, hay una capa adhesiva entre las superficies adherentes de la primera capa y la segunda capa. En el caso de la capa adhesiva, dicha capa puede estar basada en un polímero funcionalizado que tenga un efecto potenciador de la adhesión. Dicho polímero funcionalizado es un polímero que está funcionalizado, por ejemplo, por injerto. Por ejemplo, grupos funcionales polares, tales como anhídrido maleico (MAH), se pueden injertar en una poliolefina para formar polímeros funcionales de la misma. Los polímeros funcionalizados como adhesivos son bien conocidos en el campo de los adhesivos y pueden ser elegidos por un experto en la materia.
Como ya se ha mencionado, el elemento de capa (LE) puede contener más que al menos la primera capa y la segunda capa. La(s) capa(s) adicional(es) puede(n) estar en el lado opuesto al lado (superficie) de la primera capa que se adhiere al lado (superficie) de la segunda capa o en el lado opuesto al lado (superficie) de la segunda capa que se adhiere al lado (superficie) de la primera capa opuesta, o en ambos dichos lados opuestos de la primera capa y la segunda capa.
La invención proporciona además un proceso para producir el elemento de capa (LE) en donde el proceso comprende una etapa de
- adhesión de la primera y la segunda capa del elemento de capa (LE) entre sí por extrusión o laminación y - recuperación del elemento de capa (LE) formado.
En una realización, la primera capa y la segunda capa del elemento de capa (LE) se producen por extrusión, preferentemente mediante coextrusión.
El término "extrusión" significa en el presente documento que las al menos dos capas del elemento de capa (LE) pueden someterse a extrusión en etapas separadas o en una misma etapa de extrusión, como se conoce en la técnica. Una realización preferible del proceso de "extrusión" para producir al menos dos capas del elemento de capa (LE) es un proceso de coextrusión. El término "coextrusión" significa en el presente documento que las al menos dos capas del elemento de capa (LE) se pueden someter a coextrusión en una misma etapa de extrusión, como se conoce en la técnica. El término "coextrusión" significa en el presente documento que, además de dichas al menos dos capas, también todas o parte de las capas adicionales del elemento de capa (LE), si está presente, se pueden formar simultáneamente usando uno o más cabezales de extrusión.
La etapa de extrusión y de coextrusión preferible pueden llevarse a cabo, por ejemplo, usando un proceso de extrusión de película soplada o película colada. Ambos procesos tienen un significado bien conocido y están bien descritos en la bibliografía del campo de la técnica.
Por otro lado, la etapa de extrusión y la etapa de coextrusión preferible pueden efectuarse en cualquier extrusora de película convencional, preferentemente en una extrusora de película colada convencional, por ejemplo, una extrusora de un husillo único o doble. Los equipos de extrusión, como los equipos de extrusión de película colada, están bien
descritos en la bibliografía y disponibles en el mercado.
Las condiciones de extrusión dependen de los materiales de capa elegidos y pueden ser elegidos por un experto en la materia.
Preferentemente, la extrusión, preferentemente la coextrusión, del elemento de capa (LE), se lleva a cabo por extrusión de película colada, preferentemente, por extrusión de película colada.
En la realización de extrusión, en caso de una capa adhesiva entre los lados adherentes de la primera y la segunda capa, la capa adhesiva normalmente se somete a extrusión o coextrusión durante la etapa de extrusión de la primera y la segunda capa.
Parte o la totalidad de dicha(s) capa(s) adicional(es) opcional(es) del elemento de capa (LE) puede someterse a extrusión, como coextrusión, en el lado de la primera o de la segunda capa, o en el lado de la primera y de la segunda capa, opuesto al lado que está en contacto adherente con la primera capa y la segunda capa. La extrusión de dicha(s) capa(s) adicional(es) opcional(es) se puede realizar durante la extrusión, preferentemente durante la coextrusión, la etapa de la primera capa y la segunda capa. Como alternativa o adicionalmente, parte o la totalidad de dicha(s) capa(s) adicional(es) opcional(es) puede(n) laminarse en dicho lado opuesto de una o ambas de la primera capa y la segunda capa después de la etapa de extrusión, preferentemente coextrusión, de la primera capa y la segunda capa.
En una realización alternativa, el elemento de capa (LE) se produce laminando al menos la primera capa y la segunda capa a un contacto adherente. La laminación se lleva a cabo en un proceso de laminación convencional usando un equipo de laminación convencional bien conocido en la técnica. En un proceso típico de laminación, la primera capa y la segunda capa formadas por separado del elemento de capa (LE) de la invención están dispuestas para formar el conjunto del elemento de capa (LE); a continuación, dicho conjunto de elementos de capa (LE) se somete a una etapa de calentamiento normalmente en una cámara de laminación en condiciones de evacuación; después de que dicho conjunto de elementos de capa (LE) se sometan a una etapa de prensado para generar y mantener la presión sobre el conjunto de elementos de capa (LE) en las condiciones de calentamiento para que se produzca la laminación del conjunto; y posteriormente el elemento de capa (LE) se somete a una etapa de recuperación para enfriar y extraer el elemento de capa obtenido (LE).
De manera similar, en la realización de laminación alternativa, además de al menos la primera capa y la segunda capa, el elemento de capa (LE) puede comprender capa(s) adicional(es) en el lado opuesto al lado adherente de una o ambas de la primera capa y la segunda capa. En ese caso, parte o la totalidad de dicha(s) capa(s) adicional(es) opcional(es) del elemento de capa (LE) se puede laminar y/o someter a extrusión en el lado de la primera o la segunda capa, o en el lado de la primera y la segunda capa, opuesto al lado que está en contacto adherente con la primera capa y la segunda capa. La extrusión de capa(s) adicional(es) opcional(es) se puede realizar antes de la etapa de laminación de la primera y la segunda capa. La laminación de capa(s) adicional(es) opcional(es) puede llevarse a cabo, en una etapa que precede a la etapa de laminación de la primera y la segunda capa, durante la etapa de laminación de la primera capa y la segunda capa, o después de la etapa de laminación de la primera capa y la segunda capa.
En la realización alternativa, en donde la primera y la segunda capa del elemento de capa (LE) se producen por laminación, a continuación, se aplica la capa adhesiva usando técnicas conocidas ya sea sobre la superficie de la primera capa o sobre la superficie de la segunda capa, cuya superficie mira hacia la superficie de la otra de las capas primera y segunda.
El elemento de capa (LE) formada se puede tratar más, si se desea, por ejemplo, para mejorar la adhesión del elemento de capa (LE) o para modificar las superficies exteriores del elemento de capa (LE). Por ejemplo, los lados exteriores (opuestos a los lados "adherentes") de la primera capa y la segunda capa, o en caso de producir el elemento de capa (LE) por laminación, a continuación, también los lados "adherentes" de la primera y la segunda capa, pueden tratarse superficialmente usando técnicas y equipos convencionales que son bien conocidos por un experto en la materia.
El proceso más preferible para producir el elemento de capa de la invención es dicho proceso de extrusión, preferentemente dicho proceso de coextrusión. Más preferentemente, el proceso de extrusión para producir el elemento de capa (LE) es una extrusión de película colada, más preferentemente, un proceso de coextrusión de película colada.
Por consiguiente, el proceso preferible para producir el elemento de capa (LE) de la invención es un proceso de extrusión, preferentemente un proceso de coextrusión, que comprende las etapas de:
- mezclar en dispositivos de mezcla separados, preferentemente mezclar por fusión en extrusoras separadas, la composición de PE de la primera capa y, respectivamente, la composición de PP de la segunda capa;
- aplicar, preferentemente aplicar simultáneamente, la mezcla fundida de la composición de la primera capa y, respectivamente, la composición de la segunda capa a través de un troquel para formar un elemento de capa (LE)
de al menos la primera capa y la segunda capa, en donde dichas capas primera y segunda están en contacto adherente entre sí;
- recuperar el elemento de capa obtenido (LE).
Como es bien sabido, se aplica una mezcla fundida de la composición polimérica o componente(s) de la misma para formar una capa. Mezclar por fusión significa en el presente documento mezclar por encima del punto de fusión o de reblandecimiento de al menos el(los) componente(s) polimérico(s) mayoritario(s) de la mezcla obtenida y se lleva a cabo, por ejemplo, sin limitación, a una temperatura de al menos 10-15 °C por encima del punto de fusión o reblandecimiento de los componentes poliméricos. La etapa de mezcla se puede llevar a cabo en una extrusora, como extrusora de película, por ejemplo, en extrusora de película colada. La etapa de mezcla por fusión puede comprender una etapa de mezcla separada en una mezcladora separada, por ejemplo, amasadora, dispuesta en conexión y precediendo a la extrusora de la línea de producción del elemento de capa. La mezcla en la mezcladora separada anterior se puede llevar a cabo mezclando con o sin calentamiento externo (calentamiento con una fuente externa) del(de los) componente(s).
En el proceso preferible anterior, el proceso de extrusión es preferentemente una extrusión de película colada, preferentemente un proceso de coextrusión de película colada.
En el caso de una capa adhesiva entre la primera capa y la segunda capa del elemento de capa (LE), entonces la capa adhesiva se aplica preferentemente durante el proceso de extrusión, preferentemente durante la coextrusión, como es bien conocido y dentro de las habilidades de un experto en el campo de la extrusión.
Preferentemente, el elemento de capa (LE) se produce en un proceso de extrusión de película colada, preferentemente en un proceso de coextrusión de película colada, sin ninguna capa adhesiva entre las superficies de la primera y la segunda capa enfrentadas.
Ya que dicho proceso de extrusión para formar el elemento de capa (LE) de la invención también puede comprender una etapa adicional posterior a la extrusión, por ejemplo, una etapa de tratamiento adicional o una etapa de laminación, preferentemente posterior a la etapa de extrusión como se ha descrito anteriormente. Preferentemente, dicha primera capa del elemento de capa (LE) de la invención comprende al menos el 70 % en peso, preferentemente al menos el 80 % en peso, preferentemente al menos el 90 % en peso, preferentemente del 90 al 100 % en peso, preferentemente, consiste en, la composición de PE de la invención.
También, preferentemente, la segunda capa del elemento de capa comprende al menos el 35, preferentemente al menos el 50 % en peso, preferentemente al menos el 60 % en peso, preferentemente al menos del 60 al 100 % en peso, preferentemente al menos del 70 al 100 % en peso, de la composición de PP de la invención.
El espesor de la primera capa del elemento de capa (LE), puede variar dependiendo del módulo PV deseado, como resulta evidente para un experto. Solo como ejemplo, el espesor de dicha primera capa puede ser normalmente de hasta 2 mm, preferentemente hasta 1 mm, normalmente de 0,3 a 0,6 mm. Naturalmente, el grosor depende de la aplicación final deseada y puede ser elegido por un experto.
El espesor de la segunda capa del elemento de capa (LE), puede variar dependiendo del módulo PV deseado, como resulta evidente para un experto. Solo como ejemplo, el espesor de dicha segunda capa puede ser normalmente de hasta 700, como de 25 a 700, adecuadamente de 50 a 700, adecuadamente de 90 a 700, adecuadamente de 100 a 500, tal como de 100 a 400, μm. Naturalmente, el grosor depende de la aplicación final deseada y puede ser elegido por un experto.
Artícu lo de la invención
El artículo que comprende el elemento de capa (LE) puede ser cualquier artículo en el que las propiedades del presente de la primera y/o, preferentemente y, de la segunda capa son, por ejemplo, deseables o factibles.
El elemento de capa (LE) puede ser parte de un artículo o formar el artículo, como película.
Como ejemplos no limitativos de dichos artículos, se pueden mencionar artículos extruidos o artículos moldeados o combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los artículos moldeados pueden ser para embalaje (incluidas cajas, estuches, envases, botellas, etc.), para aplicaciones domésticas, para partes de vehículos, para la construcción y para dispositivos electrónicos de cualquier tipo. Los artículos extruidos pueden ser, por ejemplo, películas de diferentes tipos para cualquier propósito, como bolsas o paquetes de plástico, por ejemplo, envoltorios, películas retráctiles, etc.; dispositivos electrónicos de cualquier tipo; tuberías, etc, que comprenden el elemento de capa (LE). Las combinaciones de artículo moldeado y extruido son, por ejemplo, envases o botellas moldeados que comprenden una etiqueta extruida que comprende el elemento de capa (LE).
En una realización, el artículo es una película multicapa que comprende, preferentemente, que consiste en, el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas. En esta realización, el elemento de capa del artículo es preferentemente
una película para diversas aplicaciones finales, por ejemplo, para aplicaciones de envasado sin limitarse a las mismas. En esta invención, el término "película" cubre también estructuras de láminas más gruesas, por ejemplo, para termoformado.
En una segunda realización, el artículo es un conjunto que comprende dos o más elementos de capa, en donde al menos un elemento de capa es el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas. El(los) elemento(s) de capa adicional(es) del conjunto pueden ser diferentes o iguales que el elemento de capa (Le ).
La segunda realización es la realización preferible de la invención.
El conjunto de la segunda realización preferible es preferentemente un módulo fotovoltaico (PV) que comprende un elemento fotovoltaico y uno o más elementos de capa adicionales, en donde al menos un elemento de capa es el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas de la invención.
El módulo fotovoltaico (PV) preferido de la invención comprende, en el orden dado, un elemento de capa frontal protector, preferentemente un elemento de capa de vidrio, un elemento de capa de encapsulación frontal, un elemento fotovoltaico y el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas.
En esta realización preferible, el elemento de capa (LE) es multifuncional, es decir, el elemento de capa (LE) de la invención funciona como elemento de capa de encapsulación posterior y como elemento de capa posterior protector. Más preferentemente, la primera capa funciona como un elemento de capa de encapsulación y la segunda capa del elemento de capa (LE) funciona como el elemento de capa posterior protector que también se denomina en el presente documento como elemento de capa de lámina posterior. Naturalmente, como se ha dicho anteriormente en el apartado "Elemento de capa (LE) de la invención", puede haber capas adicionales unidas a la superficie exterior de la primera capa para mejorar la funcionalidad del "elemento de capa de encapsulación". Más naturalmente, puede haber capas adicionales unidas a la superficie exterior de la segunda capa para mejorar la funcionalidad del "elemento de capa posterior protector". Estas capas adicionales se pueden introducir en la primera capa y, respectivamente, en la segunda capa por extrusión, como la coextrusión, o por laminación, o por combinación de los mismos, en cualquier orden.
En el módulo fotovoltaico (PV) preferido de la invención, el lado de la primera capa opuesto al lado que se adhiere a la segunda capa del elemento de capa (LE) está preferentemente en contacto adherente con un elemento fotovoltaico del módulo PV.
Por otro lado, el lado de la segunda capa opuesto al lado que se adhiere a la primera capa del elemento de capa (LE) puede estar en contacto adherente con otras capas o elementos de capa, como se conoce en la técnica de elementos de capa de lámina posterior de módulo PV.
El módulo fotovoltaico final puede ser rígido o flexible.
Por otro lado, el módulo PV final de la invención puede, por ejemplo, estar dispuesto en una estructura de metal, tal como aluminio.
Todos los términos y expresiones citados tienen un significado conocido en la técnica.
Los materiales de los elementos anteriores de los elementos anteriores distintos del elemento de capa (LE) de la invención son bien conocidos en la técnica anterior y pueden ser elegidos por un experto dependiendo del módulo PV deseado.
Los elementos de capa mostrados como ejemplos anteriormente distintos del elemento de capa (LE) pueden ser elementos monocapa o multicapa. Por otro lado, dichos otros elementos de capa o parte de las capas de los mismos pueden ser producidos por extrusión, por ejemplo, coextrusión, por laminación, o por una combinación de extrusión y laminación, en cualquier orden, dependiendo de la aplicación final deseada, como se conoce en la técnica.
El "elemento fotovoltaico" significa que el elemento tiene actividad fotovoltaica. El elemento fotovoltaico puede ser, por ejemplo, un elemento de célula(s) fotovoltaica(s), que tiene un significado bien conocido en la técnica. El material basado en silicio, por ejemplo, silicio cristalino, es un ejemplo no limitante de materiales usados en célula(s) fotovoltaica(s). El material de silicio cristalino puede variar con respecto a la cristalinidad y el tamaño de cristal, como es bien conocido por el experto. Como alternativa, el elemento fotovoltaico puede ser una capa de sustrato, de forma que sobre una superficie del mismo se expone una capa adicional o deposito con actividad fotovoltaica, por ejemplo, una capa de vidrio, en donde sobre un lado de la misma se imprime un material de tinta con actividad fotovoltaica, o una capa de sustrato, de forma que sobre un lado del mismo se deposita un material con actividad fotovoltaica. Por ejemplo, en las disoluciones de película fina bien conocidas de elementos fotovoltaicos, por ejemplo, una tinta con actividad fotovoltaica se imprime sobre un lado de un sustrato, que es normalmente un sustrato de vidrio.
El elemento fotovoltaico es, lo más preferentemente, un elemento de célula(s) fotovoltaica(s).
"Célula(s) fotovoltaica(s)" significa en el presente documento un elemento(s) de capa de células fotovoltaicas, como se ha explicado anteriormente, junto con conectores.
La descripción detallada dada anteriormente para "Elemento de capa (LE) de la invención" se aplica al elemento de capa (LE) presente en un artículo, preferentemente en un módulo fotovoltaico.
Por consiguiente, puede haber una capa adhesiva entre el lado (superficie) de la primera capa y el lado (superficie) de la segunda capa del elemento de capa (LE) que están en contacto adherente entre sí como se ha descrito anteriormente en el apartado "Elemento de capa (LE) de la invención".
En algunas realizaciones del módulo PV puede haber también una capa adhesiva entre los diferentes elementos de capa y/o entre las capas de un elemento multicapa, como se conoce en la técnica. Dicha capa adhesiva tiene la función de mejorar la adhesión entre los dos elementos y tiene un significado bien conocido en el campo de la laminación. Las capas adhesivas se diferencian de los demás elementos de capa funcionales del módulo PV, por ejemplo, los especificados anteriormente, a continuación o en las reivindicaciones, como es evidente para un experto en la materia. Preferentemente, no hay capa adhesiva entre el elemento fotovoltaico y el elemento de capa de encapsulación frontal. Como alternativa, preferentemente no hay capa adhesiva entre el elemento de capa fotovoltaica y el elemento de capa (LE). Más preferentemente, no hay capa adhesiva entre el elemento fotovoltaico y el elemento de capa de encapsulación frontal y no hay capa adhesiva entre el elemento de capa fotovoltaico y el elemento de capa (LE). Como es bien conocido en el campo PV, el espesor de los elementos mencionados anteriormente, así como cualquier elemento adicional, de un artículo, preferentemente de un módulo fotovoltaico laminado, de la invención puede variar dependiendo de la aplicación de uso final deseada, como la realización deseada del módulo fotovoltaico y, por consiguiente, puede ser elegido por un experto en el campo PV.
Solo a modo de ejemplo no limitativo, el espesor de un elemento fotovoltaico, por ejemplo, un elemento de célula(s) fotovoltaica(s) monocristalina(s), es normalmente entre 100 y 500 micrómetros.
El espesor de la primera capa del elemento de capa (LE) del módulo fotovoltaico (PV) de la invención, que funciona preferentemente como un elemento de capa de encapsulación posterior, puede variar naturalmente dependiendo del módulo PV deseado, como resulta evidente para un experto. Solo como ejemplo, el espesor de dicha primera capa puede ser normalmente de hasta 2 mm, preferentemente hasta 1 mm, normalmente de 0,3 a 0,6 mm. Como se ha indicado, naturalmente, el grosor depende de la aplicación final deseada y puede ser elegido por un experto.
De forma similar, el grosor de la segunda capa del elemento de capa (LE) junto con otra(s) capa(s) opcional(es), cuya segunda capa funciona preferentemente como un elemento de capa posterior protector (elemento de lámina posterior) o parte de dicho elemento de capa posterior protector del módulo fotovoltaico (PV) de la invención, puede variar naturalmente dependiendo de la aplicación deseada del módulo PV, como resulta evidente para un experto. Solo como ejemplo, el grosor de dicha segunda capa del elemento de capa (LE) del módulo PV preferible puede ser normalmente de hasta 700, como de 25 a 700, adecuadamente de 50 a 700, adecuadamente de 90 a 700, adecuadamente de 100 a 500, tal como de 100 a 400, μm. Naturalmente, como se ha indicado, el grosor depende de la aplicación final deseada y puede ser elegido por un experto.
El elemento de capa (LE) del artículo, preferentemente del módulo fotovoltaico, se puede producir como se ha descrito anteriormente en el apartado "Elemento de capa (LE) de la invención".
Los elementos adicionales separados del módulo PV distintos del elemento de capa (LE) se pueden producir de una manera bien conocida en el campo fotovoltaico o están disponibles en el mercado. La producción del elemento de capa (LE) se ha divulgado anteriormente bajo la descripción del elemento de capa (LE).
La Figura 1 es una imagen esquemática de un módulo PV típico de la invención que comprende un elemento de capa frontal protector (1), un elemento de capa de encapsulación frontal (2), un elemento fotovoltaico (3) y un elemento de capa (Le ) de la invención (combinación de (4)+(5)), que funciona como elemento de capa de encapsulación posterior (4) y como elemento de capa posterior protector (5).
La invención proporciona además un proceso para producir un conjunto de la invención en donde el proceso comprende las etapas de:
- ensamblar el elemento de capa (LE) y otros elementos de capa en un conjunto;
- laminar los elementos del conjunto a temperatura elevada para adherir los elementos entre sí; y
- recuperar el conjunto obtenido.
Los elementos de capa se pueden proporcionar por separado para la etapa de ensamblaje. O bien, como alternativa, parte de los elementos de la capa o parte de las capas de los dos elementos de capa se pueden adherir entre sí, es
decir, integrar, ya antes de proporcionar la etapa de ensamblaje.
El proceso preferido para producir el ensamblaje es un proceso para producir un módulo fotovoltaico (PV) mediante
- ensamblaje del elemento fotovoltaico, el elemento de capa (LE) y los elementos de capa adicionales opcionales a un conjunto de módulo fotovoltaico (PV);
- laminación de los elementos de capa del conjunto del módulo fotovoltaico (PV) a temperatura elevada para adherir los elementos entre sí; y
- recuperación del módulo fotovoltaico (PV) obtenido.
Las condiciones convencionales y el equipo convencional son bien conocidos y descritos en la técnica del módulo fotovoltaico y pueden ser elegidos por un experto en la materia.
Ya que dicha parte de los elementos de capa puede estar en forma integrada, es decir, dos o más de dichos elementos PV pueden integrarse entre sí, por ejemplo, por laminación, antes de someterse al proceso de laminación de la invención.
La realización preferible del proceso para formar el módulo fotovoltaico (PV) preferible de la invención, es un proceso de laminación que comprende,
- una etapa de ensamblaje para disponer un elemento fotovoltaico y el elemento de capa (LE) de la invención para formar un ensamblaje multicapa, en donde la primera capa del elemento de capa (LE) está dispuesta en contacto con el elemento fotovoltaico, preferentemente una etapa de ensamblaje para disponer, en un orden dado, un elemento de capa protector frontal, un elemento de capa de encapsulación frontal, un elemento fotovoltaico y un elemento de capa (LE) de la invención para formar un conjunto multicapa, en donde la primera capa del elemento de capa (LE) está dispuesta en contacto con un elemento fotovoltaico;
- una etapa de calentamiento para calentar el conjunto de módulo PV formado opcionalmente y, preferentemente, en una cámara en condiciones de evacuación;
- una etapa de prensado para acumular y mantener la presión sobre el conjunto del módulo PV en las condiciones de calentamiento para que se produzca la laminación del conjunto; y
- una etapa de recuperación para enfriar y retirar el módulo fotovoltaico obtenido que comprende el elemento de capa (LE).
El proceso de laminación se lleva a cabo en un equipo laminador que puede ser, por ejemplo, cualquier laminador convencional que sea adecuado para el multilaminado a laminar, por ejemplo, laminadoras usadas convencionalmente en la producción de módulos PV. La elección del laminador está dentro de las habilidades de un experto en la materia. Normalmente, el laminador comprende una cámara en donde tienen lugar las etapas de calentamiento, opcional, y preferible, evacuación, prensado y recuperación (incluido el enfriamiento).
Métodos de determinación
Índice de fluidez: El índice de fluidez (MFR) se determina de acuerdo con la norma ISO 1133 y se indica en g/10 min. El MFR es una indicación de la fluidez y, por tanto, de la procesabilidad, del polímero. Cuanto mayor es el índice de fluidez, menor es la viscosidad del polímero. El MFR2 del polipropileno se mide a una temperatura de 230 °C y una carga de 2,16 kg. El MFR2 del polietileno se mide a una temperatura de 190 °C y una carga de 2,16 kg.
Densidad: ISO 1183, medida en placas moldeadas por compresión.
Contenido de comonómero:
El contenido ( % en peso y % en moles) del comonómero polar presente en el polímero (a) y el contenido ( % en peso y % en moles) de las unidades que contienen grupo(s) silano (preferentemente comonómero) presentes en el polímero ía !
Se usó espectroscopia de resonancia magnética nuclear cuantitativa (RMN) para cuantificar el contenido de comonómero de la composición polimérica o polímero, como se ha comentado anteriormente o se comentará continuación en el contexto.
Se registraron los espectros de la 1H RMN cuantitativa en el estado en solución usando un espectrómetro de RMN Bruker Advance III 400 que operaba a 400,15 MHz. Se registraron todos los espectros usando una cabeza de sonda de 5 mm inversa de banda ancha convencional a 100 °C, con gas de nitrógeno para todos los dispositivos neumáticos. Se disolvieron aproximadamente 200 mg de material en 1,2-tetracloroetano-d2 (TCE-c2 ) usando dibutilhidroxitolueno terciario (BHT) (CAS 128-37-0) como estabilizador. Se empleó excitación de impulso individual convencional con un impulso de 30 grados, un retardo de relajación de 3 s y sin rotación de muestra. Se adquirieron un total de 16 transitorios por espectro usando 2 barridos de simulación. Se recogieron un total de 32k puntos de datos para FID con un tiempo de permanencia de 60 ps, que correspondía a una ventana espectral de aproximadamente 20 ppm. A
continuación, se llevó a cero el FID ajustado a 64k puntos de datos y se aplicó función de ventana exponencial con 0,3 Hz de ampliación de línea. Se escogió esta configuración principalmente por la capacidad para resolver las señales cuantitativas resultantes de la copolimerización de metacrilato de metilo y vinil trimetoxisilano cuando estaban presentes en el mismo polímero.
Se procesaron los espectros de 1H RMN cuantitativa, se integraron y se determinaron las propiedades cuantitativas usando programas de automatización de análisis espectral. Se referenciaron internamente todos los desplazamientos químicos con respecto a la señal de disolvente protonado residual a 5,95 ppm. Cuando hubo presencia, se observaron las señales características procedentes de la incorporación de acrilato de vinilo (VA), acrilato de metilo (MA), acrilato de butilo (BA) y vinil trimetoxisilano (VTMS), en diferentes secuencias de comonómero, (Randell89). Se calcularon todos los contenidos de comonómero con respecto a todos los otros monómeros presentes en el polímero.
Se cuantificó la incorporación de acrilato de vinilo (VA) usando la integral de la señal a 4,84 ppm asignada a los puntos *VA, teniendo en cuenta el número de núcleos de información por comonómero y corrigiendo el solapamiento de los protones de OH a partir de BHT cuando estuvieron presentes:
VA = ( I*VA -(IArBHT)/2) / 1
Se cuantificó la incorporación de metacrilato de metilo (MA) usando la integral de la señal a 3,65 ppm asignada a los puntos 1MA, teniendo en cuenta el número de núcleos de información por comonómero:
MA = I-ima / 3
Se cuantificó la incorporación de acrilato de butilo (BA) usando la integral de la señal a 4,08 ppm asignada a los puntos 4BA, teniendo en cuenta el número de núcleos de información por comonómero:
BA = I4BA / 2
Se cuantificó la incorporación de vinil trimetilsiloxano usando la integral de la señal a 3,56 ppm asignada a los puntos 1VTMS, teniendo en cuenta el número de núcleos de información por comonómero:
VTMS = I IVTMMS / 9
Se observaron las señales características resultantes del uso adicional de BHT como estabilizador. Se cuantificó el contenido de BHT usando la integral de la señal a 6,93 ppm asignada a los puntos ArBHT, teniendo en cuenta el número de núcleos de información por molécula:
BHT = I ArBHT / 2
Se cuantificó el contenido de comonómero de etileno usando la integral de la señal alifática bruta (en masa) entre 0,00 - 3,00 ppm. Esta integral puede incluir los puntos 1VA (3) y aVA (2) a partir de la incorporación de acetato de vinilo aislado, los puntos DMA y aMA procedentes de la incorporación de acrilato de metilo aislado, los puntos 1BA (3), 2BA (2), 3BA (2), DBA (1) y aBA (2) a partir de la incorporación de acrilato de butilo aislado, los puntos □VTMS y aVTMS a partir de la incorporación de vinilsilano aislado y los puntos alifáticos de BHT, así como los puntos de las secuencias de polietileno. Se calculó el contenido total de comonómero de etileno en función a la integral bruta y la compensación de las secuencias de comonómero observadas y BHT:
E = (1/4)*[Ibruta - 5*VA - 3*MA - 10*BA - 3*VTMS - 21*BHT]
Debería apreciarse que la mitad de las señales a en la señal bruta representan etileno y no comonómero, y que se introduce un error significativo debido a la incapacidad para compensar los dos extremos de cadena saturada (S) sin puntos de ramificación asociados. Se calcularon las fracciones totales en moles de un monómero concreto (M) en el polímero como:
fM = M / ( E VA MA BA VTMS )
Se calculó la incorporación total de comonómero de un monómero concreto (M) en porcentaje en moles a partir de las fracciones en moles de manera convencional:
M [ % en moles] = 100 * fM
Se calculó la incorporación total de comonómero de un monómero concreto (M) en porcentaje en peso a partir de las fracciones en moles y el peso molecular del monómero (PM) de forma convencional:
M [% en peso] = 100 * (fM*PM)/((fVA * 86,09) (fMA *86,09) (fBA * 128,17)
(fVTMS * 148,23) ((1-fVA-fMA-fBA-fVTMS) * 28,05) )
randall89: J. Randall, Macromol. Sci., Rev. Macromol. Chem. Phys. 1989, C29, 201.
Si se observan las señales características procedentes de otras especies químicas, se puede ampliar la lógica de cuantificación y/o compensación de manera similar a la usada para las especies químicas específicamente descritas. Esto es, la identificación de señales características, la cuantificación por medio de integración de una señal o señales específicas, el escalado del número de núcleos informados y la compensación de la integral bruta y los cálculos relacionados. Aunque el presente proceso es específico para las especies químicas específicas en cuestión, el enfoque se basa en los principios básicos de espectroscopia de RMN cuantitativa de polímeros y, por tanto, se puede implementar por parte del experto según sea necesario.
Propiedades reológicas:
Mediciones de cizallamiento dinámico (mediciones de barrido de frecuencia)
La caracterización de fluidez de la composición polimérica o polímero como se ha comentado anteriormente o se comentará a continuación en el contexto por medio de mediciones de cizallamiento dinámico cumple con las normas ISO 6721-1 y 6721-10. Se realizaron las mediciones en un reómetro rotativo controlado por tensión Anton Paar MCR501, equipado con una geometría de placas paralelas de 25 mm. Las mediciones se llevaron a cabo sobre placas moldeadas por compresión, usando atmósfera de nitrógeno y fijando la tensión dentro del régimen viscoelástico lineal. Se realizaron ensayos de cizallamiento oscilatorio a 190 °C aplicando un intervalo de frecuencia entre 0,01 y 600 rad/s y ajustando un espacio de 1,3 mm.
En un experimento de cizallamiento dinámico, se somete la sonda a una deformación homogénea con un esfuerzo de cizallamiento o tensión de cizallamiento variables sinusoidales (modo controlado por esfuerzo y tensión, respectivamente). En un experimento de esfuerzo controlado, se somete la sonda a un esfuerzo sinusoidal que se puede expresar mediante
Si el esfuerzo aplicado se encuentra dentro del régimen viscoelástico lineal, la respuesta de tensión sinusoidal resultante puede venir dada por
donde
oo y Yo son las amplitudes de la tensión y el esfuerzo, respectivamente
m es la frecuencia angular
5 es el desplazamiento de fase (ángulo de pérdida entre el esfuerzo aplicado y la respuesta de tensión) t es el tiempo
Normalmente, los resultados del ensayo dinámico se expresan por medio de varias funciones reológicas diferentes, concretamente el módulo G' de almacenamiento de cizallamiento, el módulo de pérdida de cizallamiento, G", el módulo de cizallamiento complejo, G*, la viscosidad de cizallamiento complejo, □*, la viscosidad de cizallamiento dinámico, □', el componente de fuera de fase de la viscosidad de cizallamiento complejo □" y la tangente de pérdida, tan □□ que se puede expresar como sigue:
Además de las funciones reológicas anteriormente mencionadas, es posible determinar también los parámetros reológicos tales como el denominado índice de elasticidad EI(x). El índice de elasticidad EI(x) es el valor del módulo de almacenamiento, G' determinado para un valor del módulo de pérdida, G" de x kPa y se puede describir por medio de la ecuación (9).
Por ejemplo, el EI(5kPa) es el definido por el valor del módulo de almacenamiento G', determinado por un valor de G" igual a 5 kPa.
El Índice de adelgazamiento por cizallamiento (SHIo,o5/3oo) se define como la relación de dos viscosidades medidas a frecuencias de 0,05 rad/s y 30o rad/s, |Jo,o5/|J3oo.
Referencias:
[1] Rheological characterization of polyethylene fractions Heino, E.L., Lehtinen, A., Tanner J., Seppala, J., Neste Oy, Porvoo, Finlandia, Theor. Appl. Rheol., Proc. Int. Congr. Rheol, 11th (1992), 1, 360-362
[2] The influence of molecular structure on some rheological properties of polyethylene, Heino, E.L., Borealis Polymers Oy, Porvoo, Finlandia, Annual Transactions of the Nordic Rheology Society, 1995.).
[3] Definition of terms relating to the non-ultimate mechanical properties of polymers, Pure & Appl. Chem., Vol. 70, N.° 3, págs. 701-754, 1998.
Medición del contenido de comonómero presente en el polímero de PP (b):
El contenido de comonómeros se determinó mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) cuantitativa después de la asignación básica calibrada mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) de 13C cuantitativa de una manera bien conocida en la técnica. Las películas finas se prensan hasta un espesor de 100-500 micrómetros y los espectros se registran en modo de transmisión.
Específicamente, el contenido de etileno de un copolímero polipropileno-co-etileno se determina usando el área de pico corregida según el valor basal de las bandas cuantitativas encontradas a 720-722 y 730-733 cm-1. Específicamente, el contenido de buteno o hexeno de un copolímero de polipropileno se determina usando el área de pico corregida según el valor basal de las bandas cuantitativas encontradas a 1.377-1.379 cirr1. Se obtienen resultados cuantitativos basados en referencia al espesor de la película.
En el presente documento, se asume que el contenido de comonómeros sigue la regla de mezcla (ecuación 2):
Cb = p-i • C1 p2 • C2 (ec. 2)
En donde C es el contenido de comonómeros en % en peso, p es la fracción en peso del componente en la mezcla y los subíndices b, 1 y 2 se refieren a la mezcla total, al componente 1 y al componente 2, respectivamente.
Como es bien sabido por el experto en la materia, el contenido de comonómeros en peso en un copolímero binario se puede convertir al contenido de comonómeros en moles usando la siguiente ecuación
en donde cm es la fracción molar de las unidades de comonómero en el copolímero, cp es la fracción en peso de las unidades de comonómero en el copolímero, PMc es el peso molecular del comonómero (tal como etileno) y PMm es el peso molecular del monómero principal (es decir, propileno).
Temperatura de fusión (Tm) y calor de fusión (Hf): se mide mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) usando un dispositivo Mettler TA820 en muestras de 5 a 10 mg. La DSC realiza de acuerdo con la norma ISO 3146/parte 3/método C2 en un ciclo de calor/frío/calor con una velocidad de barrido de 10 °C/min (calentamiento y enfriamiento) en el intervalo de temperaturas de 23 a 210 °C. Se determinaron la temperatura de fusión y el calor de fusión (Hf) a partir de la segunda etapa de calentamiento. Las temperaturas de fusión se tomaron como los picos de las endotermias.
Fracción soluble en xileno en frío (XCS): La cantidad de fracción soluble en xileno en frío se determinó de acuerdo con la norma ISO 16152. La cantidad de polímero que permanece disuelto a 25 °C después del enfriamiento se da como la cantidad de polímero soluble en xileno.
En el presente documento, se asume que el contenido de polímero soluble en xileno sigue la regla de mezcla (ecuación 4):
XSb = pi • XS1 p2 • XS2 (ec. 4)
En donde XCS es el contenido de polímero soluble en xileno en % en peso, p es la fracción en peso del componente en la mezcla y los subíndices b, 1 y 2 se refieren a la mezcla total, al componente 1 y al componente 2, respectivamente.
Temperatura de reblandecimiento Vicat:
medida de acuerdo con la norma ASTM D 1525, método A (50 °C/h, 10 N).
Módulo de tracción, Esfuerzo de tracción a la fluencia y deformación por tracción a la rotura:
Muestras de moldeo por inyección: se preparan como se describe en la norma EN ISO 1873-2 (forma de hueso de perro, 4 mm de espesor) y se miden de acuerdo con la norma ISO 527-2 (velocidad de la cruceta = 1 mm/min; 23 °C) para muestras moldeadas por inyección
Muestras de película monocapa: se preparan como se preparan a continuación en el apartado "Preparación de la película" especificado a continuación y se mide de acuerdo con la norma ISO 527-3 usando las condiciones dadas a continuación.
Preparación de la película monocapa: se preparan películas coladas de 200 μm en una extrusora Plastic Maschinenbau con 3 zonas de calentamiento equipadas con un husillo de PP con un diámetro de 30 mm, un troquel de 200 mm con un ranura de troquel de 0,5 mm. Se usaron una temperatura de fusión de 250 °C y una temperatura de rodillo de enfriamiento de 60 °C
Muestras de película (monocapa de 200 μm): Antes de la primera prueba, la muestra de película se debe almacenar a 23 °C/50 % de HR durante un período de 96 horas. La muestra de ensayo se debe cortar con un cortador de película de modo que los bordes sean lisos, sin muescas, y tengan la anchura exacta. La forma de la muestra de ensayo es una tira de 15 mm de anchura y no menos de 150 mm de longitud. Las muestras de ensayo se cortaron en la dirección de máquina (longitudinal).
Condiciones de ensayo de la prueba de tracción de la película: La prueba se realiza de acuerdo con la norma ISO 527-3 usando el siguiente conjunto de condiciones de ensayo:
Condiciones de ensayo: 23 °C/HR del 50 %
Precarga: ap. 0,2N
Velocidad de precarga: 2 mm/min
Velocidad del módulo E: 1 mm/min
Velocidad de ensayo: 200 mm/min
Distancia de sujeción: 100 mm
Inicio de la prueba del módulo E: 0,05 %
Final de la prueba del módulo E: 0,25 %
Adhesión entre capas de películas y laminados coextruidos:
Las fuerzas de unión adhesivas de películas y laminados coextruidos se probaron en una máquina de prueba universal (Zwick Z1.0) basada en métodos modificados de DIN 55329 e ISO 6133. 10 especímenes (longitud: aprox. 300 mm / ancho: 15 mm) se prepararon (cortaron) de cada muestra en la dirección de máquina. Las capas se separaron manualmente en la interfase usando un bisturí. Las capas separadas se montaron entre dos abrazaderas neumáticas y se midió la fuerza requerida para separar las capas. La primera medición obtenida en cada muestra se descartó para eliminar un efecto potencial del procedimiento de separación manual.
Parámetros de la prueba:
Distancia de sujeción: 100 mm
Precarga: 0,2 N
Precarga de velocidad: 2 mm/min
Recorrido de medición previa: 50 mm
Recorrido de medición: 100 mm
Velocidad de ensayo: 100 mm/min
Como resultado de la prueba, la fuerza promedio (10 mediciones, unidad: N) necesaria para la separación de las capas coextruidas y, respectivamente, se dan capas laminadas. Cada muestra se inspeccionó visualmente y se determinó el tipo de fallo después de la prueba.
Parte experimental
Ejemplo de polimerización para producir copolímero (a) de la composición de PE de la primera capa del elemento de capa (LE): Copolímero de etileno (a2) (en el presente documento también denominado polímero
(a)) con comonómero de acrilato de metilo y con comonómero de viniltrim etoxisilano
El polímero (a) se produjo en un reactor tubular de alta presión comercial a una presión de 250 a 300 MPa (2.500 3.000 bar) y una temperatura máxima de 250-300 °C usando un iniciador de peróxido convencional. Se añadieron monómero de etileno, comonómero polar de acrilato de metilo (MA) y comonómero de vinil trimetoxisilano (VTMS) (comonómero que contiene grupo(s) silano) al sistema de reactor de forma convencional. Se usó CTA para regular el MFR como conoce bien el experto. Después de tener la información del balance de propiedades deseado para el polímero final inventivo (a), el experto en la materia puede controlar el proceso para obtener el polímero (a).
La cantidad de unidades de vinil trimetoxisilano, VTMS, (=unidades que contienen grupo(s) silano), la cantidad de MA y el MFR2 se proporcionan en la tabla 1.
Las propiedades de las siguientes tablas se midieron a partir del polímero (a) obtenido del reactor o de una muestra de la capa como se indica a continuación.
T l 1 Pr i l r l m l l lím r in n i
En la tabla 1 anterior MA indica el contenido de comonómero de acrilato de metilo presente en el polímero y, respectivamente, el contenido de VTMS indica el contenido de comonómero de vinil trimetoxisilano presente en el polímero.
El polímero (a) se combinó en cantidades convencionales con antioxidante convencional (número CAS 32687-78-8) y compuesto de amina impedida estabilizadora de UV (número CAS 71878-19-8, 70624-18-9 (en EE. UU.)) para producir la composición de PE de la primera capa del elemento de capa (LE).
Ejemplo de polimerización para producir el polímero (b) (HECO A) de la composición de PP de la segunda capa del elemento de capa (LE):
Preparación de catalizador:
Preparación del catalizador para HECO A:
En primer lugar, se suspendieron 0,1 mol de MgCh x 3 EtOH en condiciones inertes en 250 ml de decano en un reactor a presión atmosférica. La solución se enfrió hasta una temperatura de -15 °C y se añadieron 300 ml de TiCl4 frío manteniendo al mismo tiempo la temperatura a dicho nivel. A continuación, la temperatura de la suspensión se aumentó lentamente hasta 20 °C. A esta temperatura, se añadieron 0,02 mol de ftalato de dietilhexilo (DOP) a la suspensión. Tras la adición del ftalato, la temperatura se aumentó hasta 135 °C durante 90 minutos y la suspensión se dejó reposar durante 60 minutos. A continuación, se añadieron otros 300 ml de TiCU y la temperatura se mantuvo a 135 °C durante 120 minutos. Después de esto, el catalizador se separó del líquido por filtración y se lavó seis veces con 300 ml de heptano a 80 °C. A continuación, el componente de catalizador sólido se filtró y se secó. El catalizador y el concepto de su preparación se describen de forma general, por ejemplo, en las publicaciones de patente EP 491 566, EP 591 224 y EP 586390.
A continuación, se añadieron trietilaluminio (TEAL), diciclopentildimetoxisilano (DCPDMS) como donante (Do), el catalizador producido anteriormente y vinilciclohexano (VCH) a aceite, tal como un aceite mineral, por ejemplo, Technol 68 (viscosidad cinemática a 40 °C, 62-74 cSt), en cantidades tales que la relación Al/Ti era de 3-4 mol/mol, La relación Al/Do también era de 3-4 mol/mol, y la relación en peso VCH/catalizador sólido era de 1:1. La mezcla se calentó a 60 - 65 °C y se dejó reaccionar hasta que el contenido de vinilciclohexano sin reaccionar en la mezcla de reacción era inferior a 1.000 ppm. La concentración de catalizador en la suspensión final de aceite y catalizador era del 10 - 20 % en peso.
Polimerización de HECO A (polímero (b))
Todos los polímeros a escala piloto se produjeron con un reactor de prepolimerización, un reactor de bucle en
suspensión y dos reactores en fase gaseosa.
Todos los polímeros a escala piloto se produjeron con un reactor de prepolimerización, un reactor de bucle en suspensión y dos reactores en fase gaseosa.
Alimentación de catalizador
El catalizador se alimentó continuamente a la polimerización en suspensión de aceite mediante una bomba de pistón. Cocatalizador y donante
Se usó trietilaluminio (TEAL) como cocatalizador y diciclopentildimetoxisilano (donante D) como donante externo. Las alimentaciones reales de TEAL y donante se muestran en la tabla 1.
Reactor de prepolimerización
El catalizador se enjuagó con propileno al reactor de prepolimerización al que también se alimentaron el TEAL y el donante D. El reactor de prepolimerización, CSTR, se operó a 30 °C y 55 barg de presión. El tiempo de permanencia de las partículas en la suspensión de propileno fue de aproximadamente 0,38 h.
Reactor de bucle
El componente de catalizador prepolimerizado se usó en reactores de bucle y reactores en fase gaseosa (GPR) conectados en serie. Las condiciones del proceso para el reactor de bucle se dan en la tabla 1.
Reactor en fase gaseosa 1
La suspensión de polímero se alimentó desde el bucle al reactor en fase gaseosa (GPR1) como alimentación directa sin purga. Las temperaturas y presiones de operación del GPR se dan en la tabla 1.
Reactor en fase gaseosa 2
El producto se transfirió del GPR1 al GPR2 como alimentación indirecta a través de un tanque de purga. Las temperaturas y presiones de operación del GPR se dan en la tabla 1.
Control del producto
La división de producción entre el bucle y el GPR se controló para que estuviera próxima al 50/50 %. El MFR (2,16 kg/230 °C) se controló mediante alimentación de hidrógeno.
La composición de PP de HECO A (composición polimérica del polímero (b))
El polvo de polímero obtenido del GPR2 se homogeneizó además por fusión y se granuló usando una extrusora de doble husillo de corrotación Coperion ZSK57 con un diámetro de husillo de 57 mm y LID de 22. La velocidad del husillo era de 200 rpm. y la temperatura del cilindro de 200-220 °C.
Para el HECO A, se añadieron los siguientes aditivos durante la etapa de homogeneización por fusión:
1.000 ppm de ADK 25 STAB AO-60 (suministrado por Adeka Corporation), 1.000 ppm de ADK-STAB 2112 RG (suministrado por Adeka Corporation) y 500 ppm de estearato (CEASIT-AV/T, suministrado por Baerlocher). El producto resultante se denomina en el presente documento composición polimérica del polímero (b) que comprendía componentes adicionales para experimentos adicionales.
T l 2 n i i n lim riz i n
continuación
Otros componentes de la composición de PP de la segunda capa del elemento de capa (LE) Plastómero 1: Engage 8150, proveedor ExxonMobil, es un plastómero de octeno a base de etileno, producido en un proceso de polimerización en solución usando un catalizador de metaloceno, MFR2 (190 °C) de 0,5g/10min y densidad de 868 kg/m3.
Adhesivo: Polipropileno modificado con anhídrido maleico (MA) de ExxonMobil, MFR2 (230 °C) de 430 g/10min, densidad de 900 kg/m3, contenido de MA del 0,5 al 1,0 % en peso, proveedor ExxonMobil.
TiO2 son productos comerciales convencionales.
Preparación de la composición de PP de la segunda capa de las muestras.
La composición se preparó combinando los polímeros con los otros componentes en una extrusora de doble husillo corrotatorio (ZSK32, Coperion) usando una velocidad de husillo de 400 rpm y un rendimiento de 90-100 kg/h. La temperatura de fusión variaba entre 190-220°C. Los componentes y las cantidades de estos se dan a continuación en la tabla 3.
Tabla 3: Com osición de PP de la se unda ca a del elemento de ca a LE)
T l 4 Pr i l m i i n r l n l l m n LE
Preparación de las muestras de elementos de capa (LE) de LE1-LE4:
La composición polimérica del polímero (a) se usó para producir la primera capa del elemento de capa (LE) y la composición polimérica del polímero (b) se usó para producir la segunda capa del elemento de capa (LE)
LE1 y LE2 se sometieron a coextrusión de la siguiente manera:
En el caso de LE2, la composición polimérica del polímero (a) de la primera capa se mezcló con un plastómero 2 (15 % en peso en función de la cantidad combinada de composición polimérica (a) y plastómero 2).
Plastómero 2: Queo 8230, proveedor Borealis, es un plastómero de octeno a base de etileno, producido en un proceso de polimerización en solución usando un catalizador de metaloceno, MFR2 (190 °C) de 30 g/10 min y densidad de 882 kg/m3.
Preparación de las muestras del elemento de capa coextruidas LE1 y LE2:
se prepararon películas coladas de 2 capas en una línea de película colada multicapa Reifenhauser con un ancho de troquel de 800 mm. Las extrusoras estaban equipadas con un husillo de 60 mm con LID de 30. El espesor de cada capa fue de 200 μm dando como resultado un espesor de película de 400 μm. La composición de PE de la primera capa se sometió a extrusión en el lado del aire y la composición de PP de la segunda capa se sometió a extrusión en el lado del rodillo enfriador de la máquina (es decir, la superficie de la película de la composición (b) mirando hacia el lado del rodillo enfriador). La temperatura de fusión fue de 210 °C en el caso del polímero (a) y de 230 °C en el caso del polímero (b). Cada extrusora se hizo funcionar a un rendimiento de 40 kg/h.
Preparación de las muestras del elemento de capa laminada LE3 y LE4:
LE3 y LE4 se prepararon usando una laminadora al vacío PEnergy L036LAB. La estructura de la muestra desde abajo hacia arriba era un elemento de vidrio de 20*30 cm (vidrio solar estructurado, grosor de 3,2 mm, película de liberación de teflón que cubre el vidrio frontal, la primera capa de la composición polimérica del polímero (a) se cortó en las mismas dimensiones que el elemento de vidrio, la composición polimérica del polímero (b) de la segunda capa se cortó en las mismas dimensiones que el elemento de vidrio protector frontal. Las muestras se laminaron aún más al vacío a 145 °C usando un programa de ciclo de laminación de 4 minutos de tiempo de evacuación, seguido de 2 o 10 minutos de tiempo de prensado con una presión de cámara superior de 0,08 MPa (800 mbar). La primera y la segunda capa se prefabricaron usando el mismo equipo y el espesor de capa de una manera conocida por un experto en la materia.
En todas las muestras LE1-LE4, el grosor de capa de la primera capa era de 200 μm y el grosor de capa de la segunda capa era de 200 μm.
Tabla 5: Resultados de adhesión (desprendimiento) de muestras de LE1-LE4 medidos de acuerdo con "Adhesión entre capas de películas y laminados coextruidos del elemento de capa (LE)" como se describe en el apartado "Métodos de determinación".
Preparación de módulos de 1 célula para la investigación de la resistencia potencial a la degradación inducida (PID) de diferentes laminados:
se prepararon laminados de 30x30 cm que consistían en vidrio/encapsulante/célula con conectores/encapsulante/lámina posterior polimérica usando un laminador al vacío PEnergy L036LAB.
Para laminados con encapsulantes a base de polímero (a) con vidrio y lámina posterior polimérica, en donde el polímero de lámina posterior era como se indica a continuación, la laminación al vacío se produjo a 145 °C usando un programa de laminación de 4 minutos de tiempo de evacuación, seguido de 6 minutos de tiempo de prensado con una presión de cámara superior de 0,08 MPa (800 mbar).
Para laminados que contienen encapsulantes a base de EVA con vidrio y lámina posterior polimérica, en donde el polímero de lámina posterior era como se indica a continuación, la laminación al vacío se produjo a 150 °C usando un programa de laminación de 5 minutos de tiempo de evacuación, seguido de 10 minutos de tiempo de prensado con una presión de cámara superior de 0,08 MPa (800 mbar).
Para todas las células se usó el mismo tipo de vidrio solar estructurado con un espesor de 3,2 mm (Ducat). La célula usada fue una célula de sílice monocristalina tipo P con tres barras conductoras y con unas dimensiones de 156x156x0,2 mm y con una eficiencia de célula del 17,80 %. ITS suministró la célula con el número de pieza ITS2-02-60MS3B200C-1780B. La composición del alambre de soldadura fue Sn:Pb:Ag (62:36:2).
Medición de la resistencia a la degradación inducida por potencial (PID):
La medición siguió los principios descritos del método de tensión (b) descrito en I EC TS 62804-1:2015 "Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential induced degradation - Part 1: Crystalline silicon". La superficie de vidrio completa del módulo se cubrió con una lámina de aluminio y, durante la prueba, la célula experimentó un potencial negativo de 1.000 V en relación con la lámina de aluminio, véase la Figura 3.
La Figura 3 muestra una descripción esquemática de la configuración de la prueba PID.
La PID se realizó en cámara ambiental a 85 °C y una humedad relativa del 85 % durante 96 horas. El impacto de la PID se investigó realizando la Eficiencia Cuántica Externa (EQE) antes y después de la PID.
Medición de la eficiencia cuántica externa (EQE):
La respuesta espectral se midió con luz monocromática de 300 nm a 1.100 nm, con un intervalo de 5 nm, usando un sistema de caracterización PV Bentham PVE300. El área iluminada era de 1,5 x 3 mm. El módulo de 1 celda se colocó de tal modo que el área iluminada estaba entre los dedos de la celda Si durante las mediciones, evitando que el reflejo de los dedos influya en los resultados. Se realizaron un total de tres mediciones de respuesta espectral en el medio de cada módulo. El programa informático de Bentham convirtió automáticamente la respuesta espectral en eficiencia cuántica externa y los valores informados en EQE son valores promedio entre 600 y 800 nm donde el EQE alcanza un máximo.
Muestras poliméricas usadas para la evaluación de PID
LE5 inv:
El polímero (a) se combinó en cantidades convencionales con antioxidante convencional (número CAS 32687-78-8) y compuesto de amina impedida estabilizadora de UV (número CAS 71878-19-8, 70624-18-9 (en EE. UU.)) para producir la composición de PE de la invención (como se describe anteriormente para la primera capa) usada en la siguiente etapa de extrusión de película colada.
La película colada se preparó en una línea de película colada Reifenhauser con un ancho de troquel de 800 mm. La extrusora estaba equipada con un husillo de 60 mm con una relación LID de 30. La extrusora se hizo funcionar a un rendimiento de 40 kg/h y la temperatura de fusión fue de 210 °C. El espesor de la película era de 500 μm.
En la prueba PID, la capa producida se usó como encapsulante frontal y posterior, como se indica en la tabla 5. BS inv:
La composición de PP de la invención (como se ha descrito anteriormente para la segunda capa) que tiene un espesor de 300 μm se produjo como anteriormente.
En la prueba PID, la capa producida se usó como lámina posterior, como se indica en la tabla 5.
EVA 1 comp:
Un encapsulante comercial basado en EVA "Anti PID", HangZhou First F406P (suministrado por Hangzhou First
Applied Material Co.Ltd.), con un espesor de 550 |jm.
En la prueba PID, la capa producida se usó como encapsulante frontal y posterior, como se indica en la tabla 5. EVA 2 comp:
Un encapsulante comercial a base de EVA, SOLAR EVA RC02B (suministrado por Mitsui Chemicals Tocello, Inc.) con un espesor de 550 jm .
En la prueba PID, la capa producida se usó como encapsulante frontal y posterior, como se indica en la tabla 5. BS1 com p :
Una lámina posterior de 325 jm que consiste en tres capas diferentes. Del lado de la célula que consiste en una capa de EVA de 164 jm de espesor con un contenido de acetato de vinilo del 4,2 % en peso, una capa de poliéster de 135 jm de espesor y una capa de poli(fluoruro de vinilideno) de 26 jm de espesor.
En la prueba PID, la capa producida se usó como lámina posterior, como se indica en la tabla 5.
BS2 comp:
Una lámina posterior de 333 jm de espesor que consta de cinco capas diferentes. Del lado de la célula que consiste en una capa de EVA de 88 jm de espesor con un contenido de acetato de vinilo del 14,2 % en peso, una capa adicional de EVA de 36 jm de espesor con un contenido de acetato de vinilo del 9,5 % en peso, una capa de poliéster de 160 jm de espesor, una capa de EVA de 32 jm con un contenido de acetato de vinilo del 9,5 % en peso y finalmente una capa de poli (tetrafluoroetileno) de 17 jm en el lado aire. En la prueba PID, la capa producida se usó como lámina posterior, como se indica en la tabla 5.
Tabla 5 R n imi n n i l ^ r i n in i r r l min in n i m arativas
Claims (18)
1. Un artículo que comprende un elemento de capa (LE) de al menos dos capas, primera capa y segunda capa, en donde
- la primera capa comprende (a) un copolímero de etileno que se selecciona entre
(a1) un copolímero de etileno que lleva unidades que contienen grupo(s) silano; o
(a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómeros polares seleccionados entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(C1-C6) o alquilo(C1-C6) acrilato de alquilo(C1-C6), dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano y dicho copolímero (a2) es diferente del copolímero (a1); y
- la segunda capa comprende (b) un polímero de propileno (PP),
y en donde la primera capa y la segunda capa del elemento de capa (LE) están en contacto adherente entre sí,
en donde la primera capa del elemento de capa (LE) comprende más del 50 % en peso del copolímero de etileno (a).
2. El artículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
- el copolímero de etileno (a) se selecciona entre
(a1) un copolímero de etileno con comonómero que contiene grupo(s) silano; o
(a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómeros polares seleccionados entre comonómero de acrilato de alquilo (C1-C6) y comonómero que contiene grupo(s) silano.
3. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el comonómero polar está presente en el copolímero de etileno (a2) en una cantidad del 0,5 al 30,0 % en moles, preferentemente el comonómero polar se selecciona entre comonómero de acrilato de alquilo (C1-C6), más preferentemente comonómero de acrilato de metilo, acrilato de etilo o acrilato de butilo.
4. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad que contiene grupo(s) silano o, preferentemente, comonómero que contiene grupo(s) silano del copolímero de etileno (a1) o del copolímero de etileno (a2) es un compuesto de silano insaturado hidrolizable representado por la fórmula (I):
R1SiR2qY3-q (I)
en donde
R1 es un grupo hidrocarbilo etilénicamente insaturado, hidrocarbiloxi o (met)acriloxi hidrocarbilo,
cada R2 es independientemente un grupo hidrocarbilo alifático saturado,
Y que puede ser igual o diferente, es un grupo orgánico hidrolizable y
q es 0, 1 o 2;
preferentemente la cantidad de unidades que contienen grupo(s) silano o, preferentemente, el comonómero que contiene grupo(s) silano, presente en el copolímero de etileno (a1) o en el copolímero de etileno (a2) es del 0,01 al 2,0 % en moles;
preferentemente, el copolímero de etileno (a1) y el copolímero de etileno (a2) se producen por polimerización en un proceso de polimerización a alta presión usando un iniciador de radicales.
5. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde
- el polímero de propileno (PP) (b) es un homopolímero o copolímero de propileno, adecuadamente, el polímero de propileno (PP) (b) es al menos un copolímero de propileno;
preferentemente, en donde el polímero de propileno (PP) (b) es un copolímero heterofásico de propileno (iPP) que comprende un copolímero heterofásico de propileno (A) que comprende,
- un componente de matriz de polipropileno (a1) y
- un componente de copolímero de propileno elastomérico (a2) que está disperso en dicha matriz de polipropileno (a1);
y en donde el copolímero heterofásico de propileno (A) tiene una temperatura de fusión (Tm) (DSC) de al menos 145 °C, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", y una temperatura de reblandecimiento Vicat (Vicat A) de al menos 90 °C (de acuerdo con la norma ASTM D 1525, método A, 50 °C/h, 10N).
6. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el copolímero heterofásico de
propileno (A) tiene uno o más, en cualquier orden, preferentemente todas, de las siguientes propiedades adicionales: MFR2 de 0,2 a 20, preferentemente de 0,2 a 15,0, preferentemente de 0,5 a 15, g/10 min cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 1133 (a 230 °C y 2,16 kg de carga),
Fracción soluble en xileno en frío (XCS) en el intervalo del 3 al 40, preferentemente del 5 al 37 % en peso, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", Contenido de comonómeros del 0,5 al 20, preferentemente del 1,0 al 20 % en peso, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", preferentemente, el(los) comonómero(s) se selecciona(n) entre comonómeros de etileno y/o alfa-olefina C4-C8, más preferentemente es etileno,
Módulo de tracción de al menos 700, preferentemente de 750 a 2.500, MPa cuando se mide de acuerdo con la norma ISO178 como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación", y/o Densidad de 900 a 910 kg/m3, cuando se mide como se describe en la memoria descriptiva en el apartado "Métodos de determinación".
7. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda capa del elemento de capa (LE) comprende más del 25 % en peso, preferentemente del 30 al 99,8 % en peso de polímero de propileno (PP) (b).
8. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una capa del elemento de capa (LE) comprende un relleno, pigmento, negro de carbón o retardante de llama, preferentemente una de las al menos dos capas, preferentemente al menos la segunda capa del elemento de capa (Le ) comprende un pigmento o relleno.
9. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las superficies adherentes de la primera capa y la segunda capa del elemento de capa (LE) están en contacto directo entre sí o hay una capa adhesiva entre las superficies adherentes de la primera capa y de la segunda capa, preferentemente, en donde las superficies adherentes de la primera capa y de la segunda capa del elemento de capa (LE) están en contacto directo entre sí.
10. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es una película multicapa que comprende el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas.
11. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es un conjunto que comprende dos o más elementos de capa, en donde al menos un elemento de capa es el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas.
12. El artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es un módulo fotovoltaico (PV) que comprende un elemento fotovoltaico y uno o más elementos de capa adicionales, en donde al menos un elemento de capa es el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas.
13. El módulo fotovoltaico (PV) de la reivindicación 12 que comprende, en el orden dado, un elemento de capa frontal protector, un elemento de capa de encapsulación frontal, un elemento fotovoltaico y el elemento de capa (LE) de dichas al menos dos capas como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 9.
14. El módulo fotovoltaico (PV) de las reivindicaciones 12 o 13, en donde el lado (=superficie) de la primera capa opuesto al lado (=superficie) que se adhiere a la segunda capa del elemento de capa (LE) está en contacto adherente con un elemento fotovoltaico del módulo PV.
15. Un proceso para producir el elemento de capa (LE) del artículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa de
- adhesión de la primera y la segunda capa del elemento de capa (LE) entre sí por extrusión o laminación y - recuperación del elemento de capa (LE) formado.
16. Un proceso para producir un módulo fotovoltaico (PV) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 12 a 14 mediante
- ensamblaje del elemento fotovoltaico, el elemento de capa (LE) y los elementos de capa adicionales opcionales a un conjunto de módulo fotovoltaico (PV);
- laminación de los elementos de capa del conjunto del módulo fotovoltaico (PV) a temperatura elevada para adherir los elementos entre sí; y
- recuperación del módulo fotovoltaico (PV) obtenido.
17. El uso de un elemento de capa posterior protector que comprende un polímero de propileno como componente polimérico principal; y un elemento de capa de encapsulación frontal y un elemento de capa de encapsulación posterior, ambos elementos de la capa de encapsulación comprenden como componente polimérico principal en una
cantidad superior al 50 % en peso, preferentemente, consisten en, (a) un copolímero de etileno que se selecciona entre
(a1) un copolímero de etileno que lleva unidades que contienen grupo(s) silano; o
(a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómeros polares seleccionado entre comonómero(s) de acrilato de alquilo(C1-C6) o alquilo(C1-C6) acrilato de alquilo(C1-C6), dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano y dicho copolímero (a2) es diferente del copolímero (a1); para aumentar la resistencia contra la degradación inducida por potencial (PID) o incluso prevenir la degradación inducida por potencial (PID) de un módulo fotovoltaico (PV) que comprende, en un orden dado, un elemento de capa frontal protector, dicho elemento de capa de encapsulación frontal, un elemento fotovoltaico, dicho elemento de capa de encapsulación posterior y dicho elemento de capa posterior protector.
18. El uso de acuerdo con la reivindicación 17, en donde el polímero de propileno del elemento de capa posterior protector y el polímero (a) del elemento de capa de encapsulación frontal y el elemento de capa de encapsulación posterior son como se definen en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, preferentemente, en donde el polímero (a) es (a2) un copolímero de etileno con uno o más comonómeros polares seleccionados entre comonómero(s) de acrilato de alquilo (C1-C6) o alquilo (C1-C6) alquil(C1-C6) acrilato, dicho copolímero (a2) lleva unidades que contienen grupo(s) silano, como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 8.
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