MXPA04011608A - Formulaciones termoplasticas para fabricar tuberia y accesorios para fluidos de uso domestico e industrial y proceso. - Google Patents

Abstract

Formulaciones termoplasticas para fabricar tuberia y accesorios para fluidos de uso domestico e industrial a base de: un compuesto de polivinilo, clorado (CPVC) termoplastico en una relacion hasta 100 phr agentes oxidantes, agentes promotores polimericos y agentes modificadores de impacto caracterizada por incluir una mezcla de agentes lubricantes internos y externos, a base de: cera parafinica desde estearato de calcio, cera polietilenica, cera polietilenica oxidada, acido estearico y ceras de acidos grasos, cera polietilenica, homopolimero de etileno oxidado, cera parafinica y agentes estabilizadores termicos de mercapturos.

Description

FORMULACIONES TERMOPLASTICAS PARA FABRICAR TUBERIA Y ACCESORIOS PARA FLUIDOS DE USO DOMESTICO E INDUSTRIAL Y PROCESO ANTECEDENTES DE LA INVENCION Campo de la Invención: La invención se relaciona con la fabricación de tubería y accesorios de interconexión a base de nuevas formulaciones de CPVC termoplástico obtenido por el proceso de fotocloración del PVC suspendido en agua, que presentan buena procesabilidad y alta productividad y que cumplen con las normas ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B como compuesto y con la norma NMX-E-181-SCFI-2003 como producto terminado Descripción del Arte Previo: Antecedentes: El CPVC es una resina que se obtiene a partir de la cloración del PVC tal como se describe en las patentes Norteamericanas No. 2,996,489, 3,100,762, 3,334,077, 3,334,078, 3,506,637, 3,534,013, 3,591,571, 4,049,517, 4,350,798, 4,377,459, 4,412,898 y 4,459,387. En donde su principal objetivo es obtener una resina nueva con propiedades diferentes a las del PVC, pero sobre todo con una mayor resistencia a la temperatura. Lo anterior significa que el intervalo de condiciones de servicio con respecto al PVC, se amplía y es lo que ha abierto nuevas áreas de aplicación a esta resina.

En el caso del CPVC al ser un material más rígido que el PVC, con temperaturas de deflexión bajo carga superiores, lo hace un material idóneo para operar con agua caliente ó fría, en ductos y tanques para almacenaje.

El alto contenido de cloro de la molécula de CPVC con respecto al PVC, además de conferirle algunas características a favor, también le da otras características no tan deseables, esto es; la rigidez de la molécula le inhibe el movimiento y por lo tanto lo convierte en un material difícil de procesar, al mismo tiempo, éste se vuelve frágil y al igual que el PVC, tiende a degradarse con las altas temperaturas que se requieren para poder procesarlo. Por esto, el CPVC tiene que ser mezclado con diferentes agentes químicos para que tenga el comportamiento deseado, tanto en la etapa de procesamiento, como en su desempeño como producto. Entre los componentes que le son adicionados, se conocen a los estabilizadores térmicos que evitan y/ó retardan la degradación, modificadores de impacto para hacerlo menos frágil y ayudas de proceso y lubricantes entre otros aditivos para poder obtener un buen balance en propiedades.

De las concentraciones y tipos de aditivo que se seleccionen para una fórmula, dependerá el comportamiento del producto en proceso y en campo y como es bien conocido en el arte, muchos de los aditivos tienen efectos benéficos en ciertas características para el material, pero al mismo tiempo presentan efectos no deseados en otras, que finalmente obligan al formulador a encontrar el balance adecuado que permita obtener un producto con las características buscadas.

Entre las modificaciones de impacto se pueden usar los terpolímeros de Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS) y hules como CPE como lo menciona la patente US No. 5,591,497 pero preferentemente no se recomienda su uso. Tampoco se recomienda el uso de poliorganosiloxanos que son conocidos en el arte y comentados en la patente US No. 5,981,663 como modificadores de impacto para el CPVC. Estos materiales se pueden usar de 5 a 15 partes por cien de resina (phr) en la fórmula y la cantidad a usar es fuertemente dependiente del contenido de cloro en el CPVC.

Un aspecto muy importante a considerar con los materiales de naturaleza polimérica y en especial con un compuesto tan rígido y viscoso como puede llegar a ser un compuesto de CPVC, es su procesabilidad. Para mejorar ésta, se recomiendan en el arte de la técnica varias formas de hacerlo. Una de ellas es agregar materiales como los plastificantes, pero aunque estos ayudan, demeritan otras propiedades, también se han publicado mezclas del CPVC, Patente US No. 3,268,626 con algunos copolímeros de estireno y acrilonitrilo con relativamente bajas viscosidades, junto con un segundo copolímero de butadieno y acrilonitrilo.

En la patente No. 3,678,132 también se trata de mejorar la procesabilidad del CPVC introduciendo una mezcla de Cloruro de Polivinilo (PVC) con un terpolímero de alfa metil estireno, metil metacrilato y acrilonitrilo y un polímero base butadieno injertado con estireno, metil metacrilato y acrilonitrilo, en ciertas proporciones que aseguran una mejor procesabilidad. También en la patente US No. 4,304,884 se menciona la mezcla del CPVC con copolímeros preparados con alfa metil estireno, compuestos de vinilo seleccionados de vinil bencenos, acrilatos y nitritos alifáticos. Todos estos esfuerzos más otros, involucran en general el uso de resinas de menor peso molecular, ayudas de proceso base acrílicas diseñadas específicamente para mejorar el comportamiento del material durante la plastificación y mejorar la fluidez de la resina.

Para mejorar la procesabilidad del CPVC, también se utilizan toda una gama de lubricantes conocidos en el arte. Sin embargo, y para el caso específico de los lubricantes, la regla general es mantener su concentración al mínimo, debido a que en cantidades altas se sabe que pueden ocurrir problemas en proceso, de estabilidad térmica y se pueden deteriorar las propiedades del producto final.

Se conoce en el arte toda la gama de posibles lubricantes a utilizar y aunque en muchas patentes se mencionan niveles de lubricación hasta de 5 phr, como en la US No. 5,981,663 y en la Pub. No. 2003/0157321 Al, lo cierto es que en ninguno de los ejemplos que mencionan estas referencias, sus niveles de lubricación están por arriba de 3 phr y esto es porque la idea general es mantener el nivel de lubricación tan bajo como sea posible.

Es por lo tanto un objeto de la invención, proveer un compuesto de CPVC con altas capacidades de entrega tanto para extrusión, como para inyección, que cumpla con la clasificación de ASTM-D1784 para la celda 23447-B como compuesto y como producto la NMX-E- 181 -SCF1-2003.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION Existen en la literatura muchas referencias que hablan acerca de cómo se puede modificar el CPVC para ayudar a eliminar sus deficiencias y poder aprovechar sus buenas características, pero un gran problema es cómo obtener un compuesto muy fácil de procesar y que al mismo tiempo conserve la capacidad de cumplir con los requerimientos que se le imponen. Para el caso de esta invención, ASTM-D 1784 establece las especificaciones para un compuesto de CPVC. En ella se identifican las celdas que corresponden a ciertas propiedades físicas del material como se describe a continuación: Para una clasificación 23447-B, el primer dígito (2) identifica a la resina que en este caso corresponde al CPVC, el segundo dígito (3), es para establecer el requerimiento de la resistencia al impacto, el tercer dígito (4), la resistencia a la tensión, el cuarto (4), el módulo de elasticidad, el quinto (8), la temperatura de flexión bajo carga y la letra (B), es indicativa de la resistencia química. Por lo tanto y de acuerdo a ASTM-D 1784, la clasificación 23447-B significa: PROPIEDAD UNIDAD CLAVE VALOR ASIGNADO Resina Base — 2 CPVC Resistencia al Impacto (Izod) J/m 3 80.1 Resistencia a la Tensión Mpa 4 48.3 Módulo de Elasticidad en Tensión Mpa 4 2482 Temperatura de Deflexión Bajo Carga °C 7 100 Ganancia en Peso 93d ¾S0 14 días 55°C % B 5 Para obtener un compuesto que conserve la clasificación dada, se requiere además que el material sea procesable en equipos industriales de extrusión e inyección típicamente utilizados para la fabricación de tuberías y accesorios para su instalación, pues varios de los aditivos usados para mejorar la procesabilidad son antagónicos con las características descritas y esto significa que una buena formulación debe de ser fácil de extruir y moldear, es decir que el compuesto no se degrade durante la extrusión ó inyección y que su viscosidad sea lo suficientemente baja para que sea un material con características suficientes para dar una buena capacidad productiva.

De acuerdo a la invención, se prepararon diferentes formulaciones de materiales para la fabricación de tubería y accesorios de CPVC, buscando cumplir con la clasificación de ASTM-D1784 para la celda 23447-B como compuesto y como producto la NMX-E-181-SCFI-2003, de tal manera que el componente principal es una resina de CPVC disponible comercialmente, con contenidos de cloro de hasta 69% y preferiblemente entre 66 a 68%.

Las resinas de CPVC más adecuadas se encuentran disponibles comercialmente y están entre 700 y 1100 como grado de polimerización ( se define como el número de veces que se repite la unidad básica en el polímero) y son obtenidas por el proceso de fotocloración en suspensión, a partir de PVC con valores K de entre 57 y 68. Ejemplos de tales resinas se encuentran disponibles de Sekisui y aneka con los nombres comerciales de CPVC HA 53K, HA25L, H829 y H727. El valor es una medida del grado de polimerización y se determina a partir de mediciones de viscosidad del homopolímero de PVC como resina virgen, disuelta en ciclohexanona a 30°C, de acuerdo a métodos estandarizados.

La resina de CPVC puede en un momento dado ser mezclada con resina de PVC u otra resina de CPVC con diferente contenido de cloro y/o diferente valor K, en el rango de 1 al 50%. La combinación con una ó más de una de las resinas mencionadas, se hace para llevar a cabo alguna modificación a la resina de CPVC, pero de acuerdo a esta invención, de preferencia no se requiere hacer tales mezclas.

Debido a que la resina de CPVC es frágil, a ésta se le mezcla con polímeros modificadores de impacto. El problema es que los modificadores tienden a influir negativamente en otras propiedades tales como el índice de fluidez, la temperatura de deflexión bajo carga, el modulo de tensión, la resistencia a la intemperie y la estabilidad térmica, así que sus niveles de uso deberán de estar acordes al cumplimiento de las normas de referencia y a la procesabilidad del compuesto. De preferencia en la presente invención se utilizan entre 6 y 9 partes por cien de resina de modificador para cumplir con la clasificación requerida.

Los modificadores de impacto lo que hacen es compensar la fragilidad inherente del CPVC y el mecanismo de acción de estos involucra la adición de un componente elastomérico ó huloso el cual se encarga de absorber ó disipar la energía debida a un impacto. Los modificadores de impacto más adecuados para las formulaciones objeto de esta invención, son aquellos que incluyen al polibutadieno con altas concentraciones de butadieno, tales como los terpolímeros de Polimetilmetacrilato-Butadieno-Estireno (MBS), con la estructura de un centro elastomérico entrecruzado conocido en el arte como "core shell", tales como los disponibles de Kaneka y Rhom and Haas de la serie B-#, en donde el símbolo # representa diferentes números correspondientes a diferentes grados y Paraloid BTA respectivamente.

Los lubricantes al igual que con el PVC, le son agregados al CPVC para reducir los efectos de fricción internos y externos al polímero y para evitar que éste se adhiera a las partes metálicas de los equipos de procesado. Debido a que al prevenir la adhesión lo que está involucrado es la separación entre el plástico y el metal, se comprende que los materiales con compatibilidad limitada al polímero, serán los más útiles para tales propósitos. Las ceras y aceites parafínicos, las ceras de éster, amida y ácidos grasos, así como sus sales metálicas, son las más útiles para este fin.

Una forma de describir cómo actúan los lubricantes es por medio de lo que se conoce como lubricación externa y lubricación interna. La lubricación externa consiste en la promoción del deslizamiento del CPVC sobre el metal y la no adhesión de este a las superficies metálicas. Esto se logra seleccionando agentes poco compatibles con la matriz del plástico y con cierta afinidad hacia el metal, para que el lubricante forme una barrera intermedia entre el CPVC y el metal.

La lubricación interna consiste en reducir la viscosidad del fundido y consecuentemente reduce el calentamiento por fricción interna en el material, estos agentes lubricantes generalmente muestran una mayor compatibilidad hacia el CPVC, de lo que lo hacen los lubricantes externos.

En la presente invención se investigaron los muchos efectos obtenidos con diferentes tipos y combinaciones de lubricantes y sus efectos en la reología del material y se concluye que niveles de lubricación de 3.5 a 7 phr y preferentemente entre 4 a 5.5 phr, son adecuados para obtener compuestos con procesabilidad mejorada, sin desmeritar las propiedades a tal grado, que no se cumpla con las clasificaciones buscadas de ASTM-D1784 para la celda 23447-B como compuesto y como producto la NMX-E-181-SCFI-2003.

Ejemplos de lubricantes son los estearatos metálicos, las ceras de ácidos montánicos, las ceras parafínicas de alto y bajo peso molecular y sus mezclas, así como las ceras oxidadas y los poligliceroles y las combinaciones entre los diferentes tipos mencionados y otros lubricantes. Ejemplos específicos de lubricantes externos son el Advalube E-2100 de Rhom and Haas, el Licolub XL 445 de Clariant entre otros. Estos lubricantes se usan solos ó combinados en niveles de 3.5 a 7 phr, preferentemente entre 4 y 5.5phr.

Además de los componentes descritos, otros deben de estar presentes como los estabilizadores térmicos y otros que pueden estar ó no presentes como por ejemplo los antioxidantes, colorantes, pigmentos, cargas minerales y ayudas de proceso, que cumplen con diferentes funciones ya conocidas en el arte de la formulación del CPVC. Estos ingredientes pueden ser usados en cantidades tales que ayuden y no afecten las propiedades, de tal forma que no se cumpla la clasificación de celda requerida.

Los estabilizadores que han mostrados ser más efectivos y adecuados para la aplicación descrita, son aquellos que contienen altos niveles de estaño y que son derivados de compuestos de alquil estaño. Estos compuestos incluyen metil estaño, octil estaño, mezclas de ellos, dicarboxilatos de dialquil estaño, mercapturos de metil estaño, mercapturos de butilestaño, esteres de estaño y los preferidos, pero no limitados a su uso, son los mercapturos de metil estaño por su alta eficiencia, tales como el Advastab TM-161 de Rhohm and Haas y los niveles de uso van de 1 a 4 phr, aunque preferiblemente de 1 a 2 phr.

Con el objeto de evitar ciertas reacciones de degradación en las que participa el oxígeno, se pueden usar antioxidantes como el Irganox 1010 (tetrakis[metilen(3,5 di-ter-butil-4-hidroxihidrocianamato)]metano ó los fenoles impedidos estéricamente como los comercializados por Crompton bajo el nombre de Naugard AO 71076. Estos materiales se pueden usar de 0.2 a 3 phr, pero preferiblemente de 0.5 a 1.0 phr darán buenos resultados.

Los pigmentos y colorantes más adecuados pueden ser el negro de humo, pigmentos orgánicos ó inorgánicos con diferentes colores y el bióxido de titanio entre otros. Tales ingredientes pueden ser agregados en el intervalo de 0.001 a aproximadamente 8 phr, pero de preferencia éstos se recomiendan en dosis menores a 2.7 phr.

Dentro de las cargas minerales que se pueden usar para este propósito, se encuentran entre otros al carbonato de calcio, micas, talco y sílices, que se pueden agregar de 2 a 10 phr, pero se ha encontrado que estos materiales aumentan la viscosidad del compuesto y en ocasiones lo hacen más rígido, por lo que de preferencia no se recomienda su uso.

Las ayudas de proceso (promotores de fusión) son materiales poliméricos que se agregan al CPVC en pequeñas cantidades, de l a 5 phr y aunque se reportan varios tipos de polímeros que cumplen con la función, los acrilatos y metacrilatos son los más efectivos. Dentro de los disponibles comercialmente se encuentran los Paraloid de la serie K-100 y K-400, suministrados por la compañía Rhom and Haas. Para efectos de esta invención, se pueden usar mezclas de diferentes ayudas de proceso, las cuales pueden estar presentes en la mezcla de 1 a 5 phr y preferentemente entre 1 y 3 phr.

La fabricación de las mezclas mostradas en este documento, se obtienen en equipos convencionales usados para PVC y CPVC, los cuales se conocen como mezcladores intensivos ó turbomezcladores, en donde por medio del control del tiempo y/o la temperatura, se adicionan los ingredientes de manera secuencial, hasta que se obtiene una mezcla seca homogénea, la cual puede quedar en polvo, principalmente para el proceso de extrusión ó puede plastificarse para posteriormente ser inyectada ó extraída. Para demostrar las ventajas de la presente invención, a continuación se detallan varios ejemplos que ilustran el desarrollo llevado a cabo. Sin embargo, la invención no está limitada de ninguna manera a los detalles y formulaciones descritas.

Ejemplos: Para demostrar los aspectos a resaltar de la presente invención, se presentan algunas formulaciones, así como los resultados de sus propiedades obtenidas, partiendo de una formulación típica para la aplicación mencionada.

TABLA 1 F-01 COMPONENTE CPVC (K = 58 a 67 como PVC) Antioxidante Ayuda de Proceso Acrílica Estabilizador de mercapturo de metil estaño Modificador de Impacto (MBS) Lubricante Compuesto (one pack) Cera parafinica Estearato de Calcio y Cera polietilénica oxidada TABLA 2 Tiempo de Fusión (min.) Torque estable (N-m) Temperatura de Torque Estable (°C) Tiempo de Estabilidad Térmica Dinámica ETD (min.) Indice de Fluidez (g/10min.) Las mediciones de procesabilidad y estabilidad se hicieron midiendo la estabilidad térmica dinámica (ETD). Esta prueba consiste en que se mide el tiempo y el torque a una temperatura de prueba seleccionada, utilizando un equipo conocido como plastógrafo Los parámetros que se miden y utilizan en este caso para fines de comparación son: el tiempo (ETD), este tiempo se define como el tiempo requerido, después de la plastificación del material, para que el valor de torque aumente , después de un tiempo de estabilización del mismo. Este aumento se atribuye al inicio de la degradación del material, que va acompañado de la rigidización del polímero por la formación de polienos y el entrecruzamiento molecular. Otro parámetro es el tiempo de plastificación, el cual se presenta como un máximo en la curva torque-tiempo, que se presenta después del máximo ó pico de carga. Esto se da cuando después de cargar el material y aumentar el torque, el compuesto empieza a compactarse dentro de la cámara y al llegar el momento en que éste empieza a plastificar, el torque aumenta hasta un máximo, para después disminuir. En muchos materiales, el pico de carga y el de plastificación pueden presentarse de manera simultánea Los siguientes parámetros que son el torque estable y la temperatura de torque estable, se miden cuando el material ya pasó la etapa de plastificación y antes de la degradación, esta es la zona de la curva torque-tiempo en donde el torque permanece relativamente estable por un período de tiempo. Todos estos parámetros no dependen solamente del polímero, también son dependientes de la temperatura, el factor de carga de la cámara, de los estabilizadotes, lubricantes y condiciones de operación del equipo entre otros y normalmente se les usa como una prueba comparativa entre diferentes compuestos para determinar su procesabilidad relativa. En este caso los parámetros mencionados, se midieron a 200°C, 30 rpm's y se usó un factor de carga del 70%.

La otra característica medida a los materiales para determinar su procesabilidad, fue el índice de Fluidez, el cual consiste básicamente en confinar al material en un cilindro con temperatura controlada, el cual tiene un orificio de dimensiones estandarizadas. Después de que se alcanza la temperatura de prueba en el material, a este se le coloca un vastago con un peso conocido, para hacer fluir el material por el orificio ya mencionado. Lo que se hace es tomar la cantidad de material que sale por el orificio del equipo después de 10 minutos de prueba y pesarlo para encontrar la cantidad de masa en gramos que se desalojó en los 10 minutos de prueba.

Con base en la fórmula de la tabla 1 (F-01), se trabajó con la técnica de diseño de experimentos (DOE), variando a niveles bajos y altos la cantidad de los siguientes componentes: Modificador de Impacto, Estabilizador, Ayuda de Proceso y los sistemas lubricantes. La fórmula F-01 que se presentó como' punto de partida, cumple con ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B como compuesto, pero tiene procesabilidad "relativamente baja".

El lubricante, promotor de fusión (ayuda de proceso) y el estabilizador, mejoran el tiempo de estabilidad térmica, pero en el caso del sistema lubricante específicamente, se vio que éste afecta fuertemente la propiedad de Temperatura de Deflexión Bajo Carga (HDT) y el Módulo de Elasticidad.

Para compensar el efecto "negativo" del lubricante y con base en los resultados encontrados con el DOE, se determinó una segunda fórmula base, a partir de la cual se modificaron los tipos y niveles de lubricantes, con la idea de ir mejorando la procesabilidad del compuesto, sin afectar la clasificación buscada de ASTM-D1784, 23447-B.

La serie de formulaciones que se muestra como ejemplo en la tabla 3, son para demostrar el mecanismo de trabajo, pero la presente invención no está supeditada únicamente a dichas fórmulas. Los componentes utilizados en cada uno de los ejemplos mostrados también se describen en la tabla 3 y las propiedades de acuerdo a lo requerido por ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B como compuesto, están en la tabla 4, mientras que las propiedades de procesabilidad en la tabla 5.

Para todas las formulaciones mostradas, se utilizó una resina de CPVC con un valor K como resina de PVC de 58 a 67, un antioxidante, promotor de fusión (ayuda de proceso) acrílico, estabilizadores de mercapturo de metil estaño, modificador de impacto tipo MBS, materiales conocidos en la técnica pero no en cuanto a sus propiedades al ser mezclados en preparaciones críticas inesperadas. También se muestran los lubricantes que se modificaron en tipo y proporción, para conseguir el efecto deseado.

TABLA 3 COMPONENTE F-02 F-03 F-04 F-05 CPVC 100 100 100 100 Antioxidante 0.75 0.75 0.75 0.75 Promotor de fusión 1.5 1.5 1.5 1.0 Estabilizador Térmico 3 3 3 2 Modificador de Impacto 10 10 10 8 Cera Parafínica 1 0.5 Estearato de Calcio 0.25 Cera Polietilénica 1 0.25 Cera Polietilénica Oxidada 0.3 Acido Esteárico más ceras de ácidos 1 0.25 grasos Cera Polietilénica 2 0.75 1.1 Homopolíniero de Etileno Oxidado 0.5 0.73 Cera Parafínica 2 1.5 2.2 Todos los componentes están en partes por cien de resina (phr).

Proceso de fabricación: Las resinas de CPVC y los aditivos mostrados en la tabla 1 y 3, fueron preparados en un mezclador intensivo bajo un orden de adición bien establecido, que consistió de los siguientes pasos: Primero se agregó la resina y se dejó que incrementara la temperatura hasta los 60°C, como segundo paso se agregó el estabilizador y la mezcla se llevó hasta los 90°C. A esta temperatura y como tercer paso, se hizo la adición del resto de los aditivos, excepto los lubricantes, que se agregaron hasta que la mezcla alcanzó 105°C. Posterior a esto, la mezcla se enfrió. La mezcla seca ó "dry blend" obtenida del proceso anterior, se plastifícó en un molino de rodillos a 200°C, hasta la obtención de una masa homogénea de consistencia viscosa que se extrajo del molino en forma de manto. Los mantos fueron cortados y colocados entre 2 placas para ser prensados a 200°C bajo las siguientes condiciones: 5 minutos sin presión y posteriormente 5 minutos con 30 toneladas de presión. Las placas obtenidas bajo el procedimiento descrito, se dejaron ambientar por 24 horas a condiciones estándar de laboratorio (23 + 2°C y 50% de humedad relativa), para su posterior evaluación de acuerdo a ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B y al "dry blend" ó mezcla seca se le evaluó como compuesto su procesabilidad en el equipo plastógrafo. Los valores de las propiedades evaluadas se muestran en las Tablas 4 y 5 y para efectos de comparación, se incluyen los valores de un compuesto disponible comercialmente. TABLA 4 PROPIEDAD F-02 F-03 F-04 F-05 Producto Comercial Esfuerzo de Tensión (MPa). 63,6 60,18 65,62 66,34 50.8 Modulo de Elasticidad (MPa) 2469 2484 2556 2627 2551 Impacto Izod (J/m) 385 561 328 555 374 Temperatura de Deflexión Bajo Carga (°C) 108 108 109 110 111 TABLA 5 Producto PROPIEDAD F-02 F-03 F-04 F-05 Comercial Torque estable (N-m) 39 30 35 26 34 Temperatura de Torque Estable (°C) 218 215 217 210 213 Tiempo de Fusión (min.) Inmediato Inmediato Inmediato 1,5 1 Estabilidad Térmica Dinámica (DTS) minutos 10 8 18 12 Indice de Fluidez (g/10min.) 0.90 2.1 4.34 0.87 • *Este dato no pudo ser evaluado, porque el material se degrada muy rápidamente dentro de la cámara del equipo de índice de fluidez.

De los datos anteriores, es evidente que F-05, es la fórmula que con la combinación de los aditivos seleccionados y la alta lubricación utilizada, cumple con las propiedades de acuerdo a ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B y muestra valores de procesabilidad superiores a todos los demás ejemplos mostrados, incluyendo el producto comercial, lo cual es el objeto de esta invención.

Ejemplo de Aplicación: Las fórmulas altamente lubricadas objeto de esta invención F-05 se llevaron a escala industrial, se mezclaron de acuerdo al procedimiento descrito y se extruyeron e inyectaron en equipos de planta para obtener tubos y accesorios que se evaluaron como producto terminado de acuerdo a la norma mexicana la NMX-E-181-SCFI-2003. Dentro de las características más importantes de resaltar, se encontró que los volúmenes de producción con respecto a fórmulas estándar actuales y disponibles comercialmente, se vieron altamente incrementados y como ejemplo de lo anterior, tenemos que para un tubo de media pulgada que se fabricó en planta, la producción de éste subió de 97.75 kg/hr, a 175.33 kg/hr al comparar contra un compuesto disponible comercialmente. Otro aspecto que resalta con respecto a otros productos comerciales, es que el producto obtenido presenta gran resistencia al aplastamiento, pues mientras la norma de referencia pide una prueba en la que se lleve al producto a un 40% de deformación sin que se presenten agrietamientos, los productos objeto de esta invención resisten hasta un 100% de deformación sin presentar fracturas ó agrietamientos bajo las condiciones de prueba establecidas en el método.

Habiendo descrito la invención se considera una novedad y por lo tanto se reclama lo contenido en las siguientes:

Claims (11)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de uso doméstico e industrial, la cual comprende un compuesto de polivinilo clorado (CPVC) termoplástico en una relación de 100 phr (partes por 100 de resina), agentes antioxidantes, agentes promotores de fusión poliméricos y agentes modificadores de impacto caracterizada por incluir una mezcla de agentes lubricantes internos y externos en una relación de 3.5 a 7 phr, a base de: cera parafíníca desde 0. hasta 0.5 phr, estearato de calcio desde 0 hasta 0.25 phr, cera polietilénica 1 desde 0 hasta 0.25 phr, cera polietilénica oxidada desde 0 hasta 0.3 phr, ácido esteárico y ceras de ácidos grasos desde 0 hasta 1 phr, cera polietilénica 2 desde 0 hasta 1.1 phr, homopolímero de etileno oxidado desde 0 hasta 0.23 phr y cera paraflnica desde 0 hasta 2.2 phr; y agentes estabilizadores térmicos de mercapturos, permitiendo que dichos agentes lubricantes y aditivos mejoren las características de flujo entrega en kg/hr durante la extrusión para fabricación de tubería de CPVC

2. La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1, caracterizada en que el CPVC es una resina de PVC clorada (mediante fotocloración de PVC suspendido en agua).

3. La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1, caracterizada en que los agentes antioxidantes se seleccionan de componentes de tetra kis [metilen (3,5 di- terbutil-4-hidroxihidrocianamato)] metano (Irganox 1010) o fenoles impedidos esteáricamente en una relación de 0.2 a 3 y preferentemente de 0.5 a 1.0 phr.

La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1, caracterizada en que los agentes promotores de fusión (ayuda de proceso) son compuestos poliméricos de preferencia acrilatos y/o metacrilatos en una relación de 1 a 4 phr.

5. La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1, caracterizada en que los agentes estabilizadores térmicos se seleccionan preferentemente de mercapturo de alquil- estaño, en donde el radical alquil es metil, octil o mezclas , ó dicarboxilatos de dialquil estaño, mercapturos de butil estaño, esteres de estaño, en una relación preferente de 1 a 2 phr.

6. La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1 , caracterizada en que el agente modificador de impacto es un elastómero de polibutadieno con alta concentración de butadieno tales como terpolímeros de polimetil metacrilato -butadieno - estireno (con estructura de un centro elastomérico entrecruzado) y en una relación de 6 a 9 phr.

7. La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1, caracterizada en que la formulación puede incluir pigmentos y colorantes de negro de humo ó pigmentos orgánicos ó dióxido de titanio en una relación de 0.001 a 8 phr. de preferencia menores a 2.7 phr.

8. La formulación termoplástica para fabricar tubería y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de la cláusula 1, caracterizada por una composición a base de: una resina termoplástica de cloruro de polivinilo clorado CPVC con un valor K como resina de PVC de 58 a 67 en una relación de 100 phr; un agente antioxidante de tetrakis[metilen(3,5 diterbutil-4-hidroxihidro cianamato)] metano, en una relación de 0.75 hpr; un agente promotor de fusión (ayuda de proceso) de copolímero de etilacrilato-metil metacrilato, en una relación de hasta 1.0 phr; un agente estabilizador térmico de mercapturo de metil estaño en una relación de hasta 2 phr; un agente modificador de impacto de terpolímero de polimetacrilato-butadieno-estireno en una relación hasta 8 phr; una mezcla de agentes lubricantes a base de: cera polietilenica 2, (homopolímero de polietileno con punto de fusión de 92°C a 122°C; en una relación de hasta 1 .1 phr; homopolímero de etileno oxidado (homopolímero de polietileno oxidado con punto de fusión de 88°C a 140°C) en una relación de hasta 0.73 phr; y cera paraflnica-2 (mezcla de ceras parafínicas hidrocarbonadas con punto de fusión de 66 - 70°C) en una relación de hasta 2.2 phr.

9. Proceso de fabricación de formulaciones termoplásticas para producir tuberías y accesorios para fluidos de agua caliente ó fría de uso doméstico e industrial, el cual comprende los pasos de: preparar un lote de resina CPVC en una relación de 100 phr. y los aditivos de la cláusula 1, en un mezclador intensivo; se agrega la resina y se deja que se incremente la temperatura hasta los 60°C; se agrega el estabilizador y la mezcla se lleva hasta los 90°C; se hace la adición del resto de los aditivos, excepto los lubricantes, que se agregan hasta que la mezcla alcanza 105°C; posteriormente a esto, la mezcla se enfría y se obtiene la mezcla seca ó (dry blend) enseguida se, plastifica en un molino de rodillos a 200°C, hasta la obtención de una masa homogénea de consistencia viscosa que se extrae del molino en forma de manto los mantos son cortados y colocados entre dos placas para ser prensados a 200°C bajo las siguientes condiciones: 5 minutos sin presión y posteriormente 5 minutos con 30 toneladas de presión; enseguida las placas obtenidas bajo el procedimiento descrito, se dejan ambientar por 24 horas a condiciones estándar de laboratorio (23 ± 2°C y 50% de humedad relativa) para su posterior evaluación de acuerdo a ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B y al "dry blend" ó mezcla seca

10. Un proceso de febricación de formulaciones termoplásticas de conformidad de la cláusula 9, caracterizado en que se emplea preferentemente la formulación termoplástica de la cláusula 8, que cumple con las propiedades de acuerdo a ASTM-D1784 clasificación de celda 23447-B de torque estable (N-m) 26, temperatura de torque estable 210°C, tiempo de fusión 1.5 minutos, estabilidad térmica dinámica (DTS) de 18 minutos e, índice de fluidez 4.34 g/10 min.

11. Un proceso de fabricación de tubería y accesorios de CPVC termoplástico de acuerdo a la formulación de las cláusulas 1 a 8, las cuales se extruyen ó se inyectan en equipos convencionales para obtener productos terminados que cumplen con la norma mexicana MX-E-181-SCFI-2003, caracterizado en que el producto obtenido presenta gran resistencia al aplastamiento, resistiendo deformaciones de hasta un 100% de su diámetro sin presentar fracturas ó agrietamientos, incrementándose además la producción de tuberías hasta un 79% comparado con otros productos conocidos. E X T R A C T O Formulaciones termoplásticas para fabricar tubería y accesorios para fluidos de uso doméstico e industrial a base de: un compuesto de polivinilo, clorado (CPVC) termoplástico en una relación hasta 100 phr agentes oxidantes, agentes promotores poliméricos y agentes modificadores de impacto caracterizada por incluir una mezcla de agentes lubricantes internos y externos, a base de: cera paraflnica desde estearato de calcio, cera polietilénica, cera polietilénica oxidada, ácido esteárico y ceras de ácidos grasos, cera polietilénica, homopolímero de etileno oxidado, cera paraflnica y agentes estabilizadores térmicos de mercapturos.