ES2297856T3 - Composicion de poliolefina. - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UNA MEZCLA DE UN PRIMER COMPONENTE SELECCIONADO ENTRE LOS TALCOS, Y UN SEGUNDO COMPONENTE SELECCIONADO ENTRE LOS FELDESPATOS, LAS NEFELINAS Y LAS SIENITAS DE NEFELINA, CARACTERIZADA PORQUE LA RELACION ENTRE EL PRIMER Y EL SEGUNDO COMPONENTE PROPORCIONA MEJORES PROPIEDADES DE ABRASIVIDAD. LA INVENCION SE REFIERE ADEMAS A UN AGENTE ANTIBLOQUEO REALIZADO EN DICHA MEZCLA. LA MEZCLA PROPORCIONA PROPIEDADES OPTICAS FAVORABLES CUANDO SE UTILIZA EN UNA PELICULA DE POLIOLEFINA. ESTA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN A UNA COMPOSICION DE RESINA POLIOLEFINICA QUE INCORPORA LA CITADA MEZCLA, ASI COMO A PELICULAS REALIZADAS CON ELLA.
Description
Composición de poliolefina.
Esta invención se refiere a composiciones de
resina de poliolefina, a los materiales precursores usados en ella
y a películas fabricadas de la misma.
Más particularmente, la invención se refiere al
uso de una combinación de talco y feldespato, nefelina y/o nefelina
sienita.
La invención pertenece a las composiciones de
resina de poliolefina que están diseñadas para producir películas
claras que tienen una capacidad satisfactoria antiadherente y en las
que el agente antiadherente presenta baja capacidad de abrasión.
Estas películas se usarían en un amplio intervalo de aplicaciones de
películas de empaquetamiento y recubrimiento.
Las películas de poliolefina se usan
extensivamente para empaquetamiento en todo el mundo y,
crecientemente, están reemplazando a los materiales tradicionales,
como el papel. Las películas de poliolefina de alta claridad
permiten una vista e identificación fácil del contenido del paquete.
Cuando se genera la película de plástico, sin embargo, existe una
tendencia a que dos o más de las capas de la película que están en
contacto, se peguen o "adhieran", haciendo difícil la
separación de la película, la apertura de la bolsa o el encontrar el
final del rollo.
Comercialmente, se requiere la adición de
agentes de carga minerales inorgánicos a la película de poliolefina
para reducir la adherencia. Está muy reconocido que las películas
generadas a partir de una resina que contiene agentes de carga
antiadherentes tienen una superficie áspera, que reduce el contacto
interno entre las capas de la películas y reduce la adherencia, de
aquí que se aplique el término "agente antiadherente" a estos
agentes de carga.
No todos los agentes de carga inorgánicos son
agentes antiadherentes efectivos y algunos de los agentes
antiadherentes efectivos tienen otros problemas (tal como alto
coste, alta capacidad de abrasión, efecto adverso en las
características ópticas, peligro para la salud) que limitan su
utilidad comercial. El objetivo es añadir el menor agente
antiadherente posible para reducir la fuerza de adherencia hasta el
nivel requerido, a la vez que se minimizan los efectos adversos
sobre las propiedades ópticas de la película u otras preocupaciones,
tal como el desgaste del equipo de procesamiento.
La tierra de diatomeas se ha utilizado
ampliamente como una agente antiadherente moderadamente efectivo,
pero tiene las siguientes propiedades adversas: opacidad de la
película ligera, claridad de la película pobre, capacidad de
abrasión muy alta, y es moderadamente cara. También se utiliza
ampliamente el talco en ciertas formulaciones de poliolefina como
un agente antiadherente moderadamente efectivo. Sus ventajas sobre
la tierra de diatomeas son bajo coste, claridad de la película
excelente y muy baja capacidad de abrasión. Sin embargo, la
opacidad de la película es, generalmente, sólo ligera y no sería
adecuada para aplicaciones de empaquetamiento de alta claridad.
Mientras que la nefelina sienita o el feldespato se han considerado
como agentes antiadherentes para aplicaciones de película de alta
claridad (debido a que su índice de refracción óptica está cercano
al del polietileno), ellos son relativamente ineficientes en
reducir las fuerzas de adherencia y tiene una capacidad de abrasión
muy alta.
La capacidad de abrasión de los agentes
antiadherentes inorgánicos es un motivo de preocupación por varias
razones. Los agentes antiadherentes altamente abrasivos contribuirán
al desgaste rápido del equipo, en equipos de composición y
procesamiento. Cuando el desgaste alcanza el punto en el que cambia
las dimensiones del equipo en áreas críticas, tanto la dispersión
de los aditivos en la resina como las tasas de producción se pueden
afectar adversamente. En estos casos, la calidad del producto podría
sufrir y los costes de producción podrían aumentar, particularmente
si el equipo se debe retirar del servicio y comprar nuevas piezas
para reemplazar a las piezas del equipo gastadas, Además, la
abrasión del equipo introducirá contaminación de metal en el
producto plástico, que podría tener un efecto adverso sobre la
estabilidad del producto o su color, o en ambos. Por estas razones
se prefieren los agentes antiadherentes con baja capacidad de
abrasión.
Otras personas han realizado muchos intentos
para resolver el problema del equilibrio entre las propiedades
antiadherentes y de opacidad de la película de poliolefina, pero
nadie ha dirigido el estudio hacia las cuestiones adicionales de
claridad de la película, de la capacidad de abrasión del agente
antiadherente y de coste (que son consideraciones necesarias para
un producto comercial viable). La situación existente es que no se
ha encontrado una formulación de agente antiadherente con un coste
efectivo para películas de alta claridad con baja capacidad de
abrasión del agente antiadherente.
La presente invención se refiere a una
composición de poliolelfina que comprende una poliolefina y una
mezcla de un primer componente, seleccionado entre los talcos, y de
un segundo componente, seleccionado entre los feldespatos, las
nefelinas y las nefelinas sienitas, en la que la relación del primer
componente respecto del segundo proporciona una propiedad de
capacidad de abrasión significativamente menor que la esperada de
las ley de mezclas.
Esta invención se refiere también a una
composición de resina de poliolefina en la que la relación del
primer componente respecto del segundo proporciona adicionalmente
una acción antiadherente significativamente mayor que la de cada
uno de los componentes por separado.
También, esta invención se refiere a una
película de poliolefina que comprende una composición de resina de
poliolefina y esta película, que se puede fabricar a partir de los
componentes anteriores, tiene una propiedad de capacidad de
abrasión significativamente menor que la esperada de la ley de
mezclas, y la película puede tener una acción antiadherente
significativamente mayor que cuando está fabricada de cada uno de
los componentes por separado.
Una ventaja de la presente invención es que las
mezclas y las composiciones de resina de poliolefina se pueden usar
para producir películas que tienen unas propiedades antiadherentes y
ópticas satisfactorias (opacidad y claridad). La mezcla precursora
puede tener también baja capacidad de abrasión. La combinación
produce un efecto sinérgico en el que el grado de acción
antiadherente es inesperadamente más alto que el de cualquiera de
sus componentes por separado, mientras que retiene las propiedades
ópticas y tiene baja capacidad de abrasión.
En Matsumoto et al., "Method for the
Production of Antifog Plyolefin Film" Japanese Kokai No. 60
(1985)- 49.047, se revela un procedimiento de uso de una
composición de resina de poliolefina que contiene una resina de
poliolefina, dos tipos de agentes de carga inorgánicos triturados
finamente, un amida de ácido graso insaturado y un polioléster de
ácidos grasos mezclados.
En Hayashida et al., "Polyolefin Resin
Composition", Patente de EE.UU. No 5.346.944, se revela una
composición de resina de poliolefina que tiene un agente
antiadherente y, opcionalmente, un agente antiestático, un agente
antiempañamiento y antioxidantes.
Se considera adecuada para la presente invención
cualquier poliolefina que pueda ser clara, cristalina, y capaz de
formar una película autosoportada. Los ejemplos incluyen
homopolímeros cristalinos de \alpha-olefina, con
un número de carbonos que oscila de 2 a 12, o una mezcla de dos o
más copolímeros cristalinos o copolímeros de
etileno-acetato de vinilo con otras resinas.
También, la resina de poliolefina puede ser un polietileno de alta
densidad, un polietileno de baja densidad, un polietileno de baja
densidad lineal, polipropileno, copolímeros de
etileno-propileno,
poli-1-buteno, copolímeros de
etileno-acetato de vinilo, etc., y polietilenos de
densidad baja y media. Los ejemplos adicionales están representados
por copolímeros, al azar o en bloque, de polietileno, de
polipropileno
poli-r-metilpenteno-1,
y copolímeros de etileno-propileno y
etileno-proprileno-hexano. Entre
ellos, son particularmente adecuados los copolímeros de etileno y
propileno y los que contienen 1 ó 2, seleccionados entre
buteno-1, hexano-1,
4-metilpenteno-1 y
octeno-1 (el llamado LLDPE). El procedimiento de
producción de la resina de poliolefina usado en la presente
invención no está limitado. Por ejemplo, se puede fabricar por
polimerización iónica o por polimerización por radicales. Los
ejemplos de resinas de poliolefina obtenidas por polimerización
iónica incluyen a los homopolímeros tales como polietileno,
polipropileno, poli-buteno-1 y a
los copolímeros de
poli-4-metilpenteno y etileno
obtenidos por copolimerización de etileno y
\alpha-olefina. Como
\alpha-olefina se utilizan las
\alpha-olefinas que tiene de 3 a 18 átomos de
carbono, tales como propileno, buteno-1,
4-metilpenteno-1,
hexenos-1, octeno-1,
deceno-1 y octadeceno-1. Estas
\alpha-olefinas se pueden usar individualmente o
como dos o más tipos. Otros ejemplos incluyen a los copolímeros de
propileno, tales como los copolímeros de propileno y
buteno-1. Los ejemplos de resinas de poliolefina
obtenidas mediante polimerización por radicales incluyen al etileno
sólo o a copolímeros de etileno obtenidos mediante copolimerización
de etileno y de monómeros polimerizables por radicales. Los ejemplos
de monómeros polimerizables por radicales incluyen a los ácidos
carboxílicos insaturados, tales como el ácido acrílico, el ácido
metilacrílico y el ácido maleico, a los ésteres y los anhídridos
ácidos de los mismos, y a los ésteres de vinilo tales como el
acetato de vinilo. Los ejemplos concretos de ésteres de ácidos
carboxílicos insaturados incluyen al acrilato de etilo, al
metacrilato de metilo y al metacrilato de glicidinilo. Estos
monómeros polimerizables por radicales se pueden usar
individualmente o como dos
o más tipos.
o más tipos.
El talco en la presente invención se selecciona
entre los talcos que se pueden usar para la fabricación de
materiales de poliolefina. Una talco típico tiene una estructura en
cristal monoclínico, tiene una gravedad específica de
aproximadamente 2,6 a 2,8 y una fórmula empírica de
Mg_{3}Si_{4}O_{10}(OH)_{2}.
Preferentemente, el tamaño medio de partícula
del talco usado es de aproximadamente 0,1 micrómetro a
aproximadamente 10 micrómetros.
El segundo componente se selecciona entre los
feldespatos, las nefelinas y las nefelinas sienitas, o mezclas de
los mismos. Los expertos en la técnica conocen estos materiales y
éstos están definidos convenientemente en "Minerals and
Rocks", The New Encyclopedic Britannica, Vol. 24, pp
151-157, Encyclopedia Britannica, Inc (Chicago,
1986), incorporado en este documento en su totalidad por
referencia.
Preferentemente, el tamaño medio de partícula
del segundo componente usado es de aproximadamente 0,1 micrómetro a
aproximadamente 10 micrómetros.
La mezcla se genera mediante cualquier operación
de mezclado conveniente que no reduzca o aglomere a los componentes
adversamente. Esta mezcla puede ser, pero no se requiere que sea,
integrada en la operación de molido, si se realiza, de los
componentes.
La propiedad de capacidad de abrasión se puede
determinar utilizando un "Einlehner AT 1000 Abrasion Tester" y
la metodología recomendada por el fabricante, ya que este equipo y
los procedimientos se conocen en la técnica. Se incorpora aquí por
referencia, en su totalidad, el manual "Einlehner Abrasion Tester
AT 1000".
En otra forma de realización, la presente
invención es un agente antiadherente que comprende una mezcla de un
primer componente, seleccionado entre los talcos, y un segundo
componente, seleccionado entre los feldespatos, las nefelinas y las
nefelinas sienitas.
En una forma de realización preferida, la
relación entre los dos componentes es de aproximadamente 1/3 a
aproximadamente 3/1; esto es, aproximadamente del 25 por ciento a
aproximadamente el 75 por ciento de talco, completando hasta 100
con el segundo componente. Más preferentemente, la relación es de
aproximadamente 45/55 a aproximadamente 75/15.
Preferentemente, la acción antiadherente produce
un grado de adherencia de aproximadamente el 85 por ciento o menos
que la de cualquiera de los componentes por separado; más
preferentemente un grado de adherencia de aproximadamente el 75 por
ciento o menos que la de cualquiera de los componentes por separado;
e incluso más preferentemente un grado de adherencia de
aproximadamente el 50 por ciento o menos que la de cualquiera de
los componentes por separado.
El agente antiadherente se puede usar para
producir una película de poliolefina y cuando se hace esto,
preferentemente, la mezcla del primer componente y del segundo
componente no resulta en una pérdida significativa de las
propiedades ópticas, tales como claridad y opacidad.
La mezcla de los componentes primero y segundo
se puede producir como una mezcla precursora añadida en la
composición de resina de poliolefina o se puede formular in
situ en, bien una composición de resina de poliolefina o, bien
como una porción de la producción de la película de poliolefina. El
orden de adición de los componentes separados no es crítico. Cuando
se formula in situ, los componentes se pueden añadir
separadamente de forma secuencial o simultáneamente o en mezclas
madre separadas que se mezclaran posteriormente.
La invención es una composición de resina de
poliolefina que tienen una mezcla de un primer componente,
seleccionado entre los talcos, y de un segundo componente,
seleccionado entre los feldespatos, las nefelinas y las nefelinas
sienitas.
Otra forma de realización es una película de
poliolefina que comprende una composición de resina de poliolefina
que proporciona una acción antiadherente significativamente mayor
que cualquiera de los componentes por separado.
Preferentemente, la composición de resina de
poliolefina tiene una mezcla de los componentes primero y segundo,
en la que la relación del primer componente respecto del segundo es
de aproximadamente 1/3 a 3/1, y los componentes primero y segundo
en combinación producen un grado de adherencia de aproximadamente el
cincuenta por ciento o menos.
En otra forma de realización, la invención es
una película de poliolefina que comprende un primer componente,
seleccionado entre los talcos, y un segundo componente, seleccionado
entre los feldespatos, las nefelinas y las nefelinas sienitas.
Preferentemente, la película de poliolefina que
comprende un primer componente, seleccionado entre los talcos, y un
segundo componente, seleccionado entre los feldespatos, las
nefelinas y las nefelinas sienitas, y en la que la relación del
primer componente respecto del segundo proporciona una acción
antiadherente significativamente mayor que cualquiera de los
componentes por separado.
La presente invención se describe en los
siguientes ejemplos ilustrativos.
Ejemplo
1
En este experimento, se formó un compuesto con
talco y nefelina sienita minerales, individualmente o en
combinaciones, junto con tierra de diatomeas como control, en una
resina LDPE (polietileno de baja densidad) utilizando un extrusor
con doble husillo Leistritz, a una carga total del 50% para producir
las mezclas madre antiadherentes. La relación de talco respecto de
nefelina sienita se varió desde 0/100 a 100/0. Posteriormente, las
mezclas madre se redujeron (mezcladas) con LPDE y con una mezcla
madre del agente antideslizante erucamida y se insuflaron en una
película de un milímetro de espesor utilizando una línea de
insuflación de películas de tornillo único a fin de generar una
formulación de película final de 2000 ppm (partes por millón) del
agente antiadherente mineral total y 750 ppm del agente
antideslizante erucamida. Posteriormente, se analizaron el grado de
adherencia y las propiedades ópticas (opacidad y claridad) de los
productos de película utilizando los siguientes procedimientos.
Se utilizó el procedimiento de la placa paralela
de ASTM D3354-74 para medir el grado de adherencia.
En la preparación de las muestras, se cortaron piezas de 20,3 x
20,3 cm (8'' x 8'') de la tubería plana. La capa de doble película
se separó, se pasó lentamente sobre una barra conectada a tierra
para eliminar las cargas estáticas, y posteriormente se reunió de
forma que las superficies internas de la burbuja original estuvieran
en contacto una con otra. Todas las películas se acondicionaron
bajo una carga superior de 6,89 kPa (1,0 psi) durante 24 horas
utilizando un horno de recirculación de aire a presión establecido a
40ºC. La fuerza requerida para separar estas dos capas se determinó
y se expresó en gramos.
Este análisis se llevó a cabo según un ASTM
1003. La opacidad es el porcentaje de luz transmitida que se
dispersa al pasar a través del espécimen de película. Cuanto menor
es el índice de opacidad, mejor es la propiedad óptica de
transmisión de luz de la película.
Se uso un medidor de claridad Zebedee
CL-100 para este análisis y se operó según el
procedimiento de los fabricantes. La claridad óptica se define como
la nitidez de los detalles de un objeto que se puede apreciar a
través de una película. Cuanto mayor es el índice de claridad,
mejor es la resolución de un objeto de la película.
Los minerales antiadherentes específicos usados
para estas muestras fueron: Talco A (PolyTalc AG609), Talco B
(Polybloc), nefelina sienita (Minex 7) y tierra de diatomeas (Super
Floss). Los resultados del grado de adherencia, opacidad y claridad
para las muestras del Ejemplo 2 están en la Tabla 2.
\newpage
Ejemplo
2
En este experimento adicional, las mezclas madre
antiadherentes, descritas en el Ejemplo 2, se redujeron con resina
LDPE y se insuflaron en una película de un milímetro de espesor
utilizando una línea de insuflación de películas de tornillo único
a fin de generar una formulación de película final de 5500 ppm del
agente antiadherente mineral total. Posteriormente, se analizó el
grado de adherencia y las propiedades ópticas (opacidad y claridad)
de los productos de película utilizando los mismos procedimientos de
análisis descritos en el Ejemplo 2. Los resultados del grado de
adherencia, opacidad y claridad para las muestras del Ejemplo 3
están en la Tabla 3.
Claims (4)
1. Una composición de resina de poliolefina que
comprende una poliolefina y una mezcla de un primer componente,
seleccionado entre los talcos, y un segundo componente, seleccionado
entre los feldespatos, las nefelinas y las nefelinas sienitas.
2. La composición de resina de poliolefina de la
reivindicación 1 en la que la relación del primer componente
respecto del segundo es de 1:3 a 3:1.
3. Una película de poliolefina que comprende la
composición de resina de poliolefina de la reivindicación 1 ó
2.
4. El uso como un agente antiadherente en las
resinas de poliolefina de una mezcla de un primer componente,
seleccionado entre los talcos, y un segundo componente, seleccionado
entre los feldespatos.
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