ES2977502T3 - Combinación de copolímero de propileno-etileno heterofásico/copolímero aleatorio de propileno-butileno - Google Patents
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Abstract
Una composición de polipropileno heterofásico (PC), que comprende: i) de 40,0 a 90,0 % en peso de un copolímero C3C2 heterofásico (HECO) que tiene un MFR 2 de 1,0 a 5,0 g/10 min, una Tm de 149 a 160 °C , un contenido de CF de 60,0 a 95,0 % en peso, un C2(CF) de 0,0 a 2,0 % en peso, un contenido de SF de 5,0 a 40,0 % en peso y un C2(SF) de 18,0 a 30,0 % en peso. -%; yii) de 10,0 a 60,0 % en peso, de un copolímero aleatorio C3C4 (RACO), que tiene un MFR 2 en el intervalo de 0,5 a 15,0 g/10 min y un contenido de C4 en el intervalo de 1,0 a 10,0 % en peso . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Combinación de copolímero de propileno-etileno heterofásico/copolímero aleatorio de propileno-butilenoCampo de la invención
La presente invención se refiere a una composición de polipropileno heterofásica que comprende un copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO, por sus siglas en inglés) y un copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO, por sus siglas en inglés), a un proceso para producir una composición de polipropileno heterofásica de este tipo y a películas que comprenden la composición de polipropileno heterofásica.
Antecedentes de la invención
Se usan películas de copolímeros de propileno heterofásicos en una amplia gama de áreas, por ejemplo, el envasado de alimentos, tal como películas para envolver y recipientes. Estas películas son conocidas por sus propiedades bien equilibradas como resistencia, rigidez, transparencia y resistencia al impacto, entre otras. También se usan películas metalizadas como material de envasado, por ejemplo, en forma de una estructura estratificada de película de polipropileno/papel de aluminio.
Aunque se ha demostrado que estas películas tienen propiedades bien equilibradas, optimizar el equilibrio de las propiedades mecánicas, las propiedades ópticas y las propiedades de sellado sigue siendo un arte, siendo necesario hacer concesiones en algunas propiedades para obtener mejoras en otras áreas.
Con el fin abordar estos problemas, las películas multicapa combinan las propiedades beneficiosas de una capa (tal como el rendimiento mecánico o las propiedades de barrera) con las propiedades beneficiosas de otra capa (tal como HLZ: JN
como propiedades de sellado). Aunque dichas películas multicapa dan como resultado una combinación beneficiosa de propiedades, existen importantes dificultades asociadas al reciclaje de dichas películas. De este modo, se requieren nuevas composiciones de polipropileno heterofásicas que tengan un equilibrio beneficioso de propiedades mecánicas, ópticas y de sellado para su uso en películas monocapa que sean adecuadas para su uso en materiales de envasado y que puedan reciclarse fácilmente.
El documento WO 2020/011825 A1 divulga combinaciones de copolímeros de propileno-etileno heterofásicos catalizados por metaloceno con copolímeros de propileno-etileno heterofásicos catalizados por Ziegler-Natta para materiales de envasado.
El documento WO 2018/077663 A1 divulga copolímeros de propileno-etileno heterofásicos catalizados por Ziegler-Natta que usan una estrategia de doble nucleación.
Aunque en los últimos años se han producido importantes avances en este campo, aún queda margen para seguir desarrollando películas monocapa que sean adecuadas para su uso en materiales de envasado y que puedan reciclarse fácilmente.
Sumario de la invención
La presente invención se basa en el descubrimiento de que una combinación de un copolímero de propileno-etileno heterofásico y un copolímero aleatorio de propileno-butileno tiene propiedades ópticas y de sellado ventajosas, manteniendo al mismo tiempo propiedades mecánicas aceptables.
Por lo tanto, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a una composición de polipropileno heterofásica (PC, por sus siglas en inglés), que comprende:
i) del 40,0 al 90,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), de un copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) que tiene un índice de fluidez (MFR2, por sus siglas en inglés), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 1,0 a 5,0 g/10 min y una temperatura de fusión (Tf), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC, por sus siglas en inglés), en el intervalo de 149 a 160 °C, que comprende:
a) una matriz cristalina (M) que es un homopolímero de propileno que tiene un contenido de 2,1-regiodefectos según se determina mediante métodos cuantitativos de espectroscopía de RMN-13C en el intervalo del 0,05 al 1,40 % en moles; y
b) un elastómero de propileno-etileno amorfo (E);
en donde el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) se caracteriza en términos de su fracción soluble (SF, por sus siglas en inglés) y fracción cristalina (CF, por sus siglas en inglés) según se determina mediante análisis CRYSTEX QC:
i. del 60,0 al 95,0%en peso, basándose en el peso total del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de una fracción cristalina (CF) que tiene un contenido de etileno C2(CF), según se determina por espectroscopía de IR cuantitativa, en el intervalo del 0,0 al 2,0 % en peso; y
ii. del 5,0 al 40,0% en peso, basándose en el peso total del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de una fracción soluble (SF) que tiene un contenido de etileno C2(SF), según se determina por espectroscopía de IR cuantitativa, en el intervalo del 12,0 al 40,0 % en peso;
ii) del 10,0 al 60,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), de un copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO), que tiene un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 0,5 a 15,0 g/10 min y un contenido de 1 -butileno, determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,0 al 10,0 % en peso;
iii) opcionalmente, del 0,0001 al 1,0% en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), de un agente de nucleación (NU, por sus siglas en inglés); y
iv) opcionalmente, del 0,1 al 5,0 % en peso de otros aditivos (A) diferentes del agente de nucleación (NU).
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un proceso para producir la composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con el primer aspecto, que comprende las etapas de:
a) proporcionar el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propilenobutileno (RACO), el agente de nucleación (NU) opcional y aditivos opcionales (A) adicionales opcionales; y b) combinar y extruir el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propilenobutileno (RACO), el agente de nucleación (NU) opcional y aditivos (A) adicionales opcionales a una temperatura en el intervalo de 120 a 250 °C en una extrusora, preferentemente una extrusora de doble tornillo, generando de este modo la composición de polipropileno heterofásica (PC), preferentemente en forma de gránulos.
En un aspecto final, la presente invención se refiere a una película, más preferentemente a una película fundida, que comprende al menos el 90 % en peso, más preferentemente al menos el 95 % en peso, mucho más preferentemente al menos el 98% en peso de la composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con el primer aspecto.
Definiciones
A menos que se definan de otro modo, todos los términos técnicos y científicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que el que entiende habitualmente un experto en la materia a la que pertenece la invención. Aunque, en la práctica pueden usarse cualesquier métodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en el presente documento para los ensayos de la presente invención, en el presente documento se describen los materiales y métodos preferidos. En la descripción y la reivindicación de la presente invención, se usará la siguiente terminología de acuerdo con las definiciones que se exponen a continuación.
A menos que se indique claramente otra cosa, el uso de los términos "un", "una", y similares se refiere a uno o más.
En lo sucesivo, las cantidades se proporcionan en % en peso (% en peso) a menos que se indique otra cosa.
Un homopolímero de propileno es un polímero que consiste esencialmente en unidades de monómero de propileno. Debido a las impurezas, especialmente durante los procesos de polimerización comerciales, un homopolímero de propileno puede comprender hasta el 0,1 % en moles de unidades de comonómero, preferentemente hasta el 0,05 % en moles de unidades de comonómero y mucho más preferentemente hasta el 0,01 % en moles de unidades de comonómero.
Un copolímero de propileno es un copolímero de unidades de monómero de propileno y unidades de comonómero, preferentemente seleccionado de etileno y alfa-olefinas C4-C8. Un copolímero aleatorio de propileno es un copolímero de propileno en donde las unidades de comonómero se distribuyen aleatoriamente a lo largo de la cadena polimérica, mientras que un copolímero de bloques de propileno comprende bloques de unidades de monómero de propileno y bloques de unidades de comonómero. Los copolímeros aleatorios de propileno pueden comprender unidades de comonómero de uno o más comonómeros diferentes en sus cantidades de átomos de carbono.
Los copolímeros de propileno heterofásicos normalmente comprenden:
a) una matriz (M) cristalina de homopolímero o copolímero de propileno; y
b) un caucho elastomérico, preferentemente un copolímero de propileno-etileno (E);
La fase elastomérica puede ser un copolímero de propileno con una gran cantidad de comonómero que no se distribuye aleatoriamente en la cadena polimérica, sino que se distribuye en una estructura de bloques rica en comonómero y una estructura de bloques rica en propileno. Un polipropileno heterofásico por lo general se diferencia de un copolímero de propileno monofásico en que muestra dos temperaturas de transición vitrea Tg distintas que se atribuyen a la fase matricial y la fase elastomérica.
La presente invención se describirá ahora con más detalle.
Descripción detallada
Copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO)
Un componente esencial de la composición de polipropileno heterofásica (PC) es el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO).
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) está presente en la composición de polipropileno heterofásica (PC) en una cantidad en el intervalo del 40,0 al 90,0 % en peso, más preferentemente del 42,0 al 80,0 % en peso, mucho más preferentemente del 45,0 al 70,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC).
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) comprende:
a) una matriz cristalina (M) que es un homopolímero de propileno; y
b) un elastómero de propileno-etileno amorfo (E).
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C y 2,16 kg, en el intervalo de 1,0 a 5,0 g/10 min, más preferentemente en el intervalo de 1,1 a 3,5 g/10 min, mucho más preferentemente en el intervalo de 1,2 a 2,0 g/10 min.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) se caracteriza en términos de su fracción soluble (SF) y fracción cristalina (CF) según se determina mediante análisis CRYSTEX QC.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene preferentemente un contenido de fracción soluble (SF), determinado de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, en el intervalo del 5,0 al 40,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 8,0 al 35,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 10,0 al 30,0 % en peso.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene un contenido de fracción cristalina (CF), determinado de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, en el intervalo del 60,0 al 95,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 65,0 al 92,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 70,0 al 90,0 % en peso.
La fracción soluble del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, tiene un contenido de etileno (C2(SF)), determinado por espectroscopía FT-IR calibrada por espectroscopia de RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 12,0 al 40,0% en peso, más preferentemente en el intervalo del 14,0 al 35,0 % en peso, incluso más preferentemente en el intervalo del 16,0 al 30,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 18,0 al 27,0 % en peso.
La fracción cristalina del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, tiene un contenido de etileno (C2(CF)), determinado por espectroscopía FT-IR calibrada por espectroscopia de RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 0,0 al 2,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 0,0 al 1,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 0,0 al 0,7 % en peso.
La fracción soluble del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, preferentemente tiene una viscosidad intrínseca (iV(SF), por sus siglas en inglés), determinada de acuerdo con la norma DIN ISO 1628/1, en el intervalo de 1,00 a 4,00 dl/g, más preferentemente en el intervalo de 1,20 a 3,50 dl/g, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,40 a 3,20 dl/g, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,60 a 3,00 dl/g, mucho más preferentemente en el intervalo de 2,00 a 2,80 dl/g.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene preferentemente una viscosidad intrínseca, determinada de acuerdo con la norma DIN ISO 1628/1, de la fracción cristalina (iV(CF)), de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, en el intervalo de 1,00 a 4,00 dl/g, más preferentemente en el intervalo de 1,20 a 3,50 dl/g, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,40 a 3,20 dl/g, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,60 a 3,00 dl/g, mucho más preferentemente en el intervalo de 2,00 a 2,80 dl/g.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene preferentemente una viscosidad intrínseca (iV), determinada de acuerdo con la norma DIN ISO 1628/1, en el intervalo de 1,00 a 4,00 dl/g, más preferentemente en el intervalo de 1,20 a 3,50 dl/g, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,40 a 3,20 dl/g, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,60 a 3,00 dl/g, mucho más preferentemente en el intervalo de 2,00 a 2,80 dl/g.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene preferentemente un contenido de etileno (C2), determinado de acuerdo con espectroscopia FT-IR cuantitativa, calibrada mediante espectroscopia de RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,5 al 9,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 2,0 al 8,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 2,3 al 7,0 % en peso.
El copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene una primera temperatura de fusión (Tf), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC, por sus siglas en inglés), en el intervalo de 149 a 160 °C, más preferentemente en el intervalo de 150 a 159 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 151 a 158 °C.
La entalpía de fusión (Hf) asociada a la primera temperatura de fusión se encuentra preferentemente en el intervalo de 50 a 100 J/g, más preferentemente en el intervalo de 60 a 90 J/g, mucho más preferentemente en el intervalo de 65 a 85 dl/g.
Se prefiere que la matriz cristalina (M) del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tenga un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 1,0 a 5,0 g/10 min, más preferentemente en el intervalo de 1,2 a 4,0 g/10 min, mucho más preferentemente en el intervalo de 1,5 a 3,5 g/10 min.
La matriz cristalina (M) del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene un contenido de 2,1-regiodefectos según se determina mediante espectroscopía de RMN-13C cuantitativa en el intervalo del 0,05 al 1,40 % en moles, más preferentemente en el intervalo del 0,10 al 1,00 % en moles, aún más preferentemente en el intervalo del 0,20 al 0,90 % en moles, mucho más preferentemente en el intervalo del 0,45 al 0,85 % en moles.
La presencia de 2,1-regiodefectos es indicativa de que el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) se ha polimerizado en presencia de un sistema catalizador de sitio único, en lugar de en presencia de un sistema catalizador Ziegler-Natta.
Por lo tanto, también se prefiere que el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) se haya polimerizado en presencia de un catalizador de sitio único (SSC), más preferentemente un catalizador de metaloceno.
Los copolímeros de propileno-etileno heterofásicos adecuados pueden estar disponibles en el mercado de una de varias fuentes comerciales bien conocidas, o el experto puede producir el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) mediante cualquier método conocido en la técnica. Aunque el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) puede prepararse combinando en estado fundido la matriz cristalina (M) y el elastómero de propileno-etileno amorfo (E), se prefiere que la matriz cristalina (M) y el elastómero de propileno-etileno amorfo (E) se preparen en etapas sucesivas de un proceso de polimerización secuencial, en donde el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) se forma sin necesidad de combinación mecánica, en una denominada combinación de reactor.
Copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO)
Otro componente esencial de la composición de polipropileno heterofásica (PC) es el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO).
El copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) está presente en la composición de polipropileno heterofásica (PC) en una cantidad en el intervalo del 10,0 al 60,0 % en peso, más preferentemente del 20,0 al 58,0 % en peso, mucho más preferentemente del 30,0 al 55,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC).
Como entendería el experto en la materia, a diferencia del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) es monofásico.
El copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) es un copolímero aleatorio con unidades de monómero de propileno y unidades de comonómero de 1 -butileno.
El copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tiene un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 0,5 a 15,0 g/10 min, más preferentemente en el intervalo de 0,8 a 10,0 g/10 min, incluso más preferentemente en el intervalo de 1,0 a 8,0 g/10 min, mucho más preferentemente en el intervalo de 1,0 a 4,0 g/10 min.
El copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tiene un contenido de 1 -butileno, determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,0 al 10,0% en peso, más preferentemente en el intervalo del 3,0 al 9,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 5,0 al 8,0 % en peso.
Se prefiere que el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tenga una temperatura de fusión (Tf), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC, por sus siglas en inglés), en el intervalo de 120 a 145 °C, más preferentemente en el intervalo de 130 a 144 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 135 a 142 °C.
También se prefiere que el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tenga un contenido de xileno soluble en frío (XCS), determinado de acuerdo con la norma ISO 16152, en el intervalo del 0,1 al 10,0% en peso, más preferentemente en el intervalo del 0,3 al 5,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 0,5 al 4,0 % en peso.
El copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tiene preferentemente un contenido de 2,1-regiodefectos según se determina mediante espectroscopía de RMN-13C cuantitativa en el intervalo del 0,05 al 1,40% en moles, más preferentemente en el intervalo del 0,10 al 1,00% en moles, aún más preferentemente en el intervalo del 0,20 al 0,90 % en moles, mucho más preferentemente en el intervalo del 0,45 al 0,85 % en moles.
Por lo tanto, se prefiere que el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) se haya polimerizado en presencia de un catalizador de sitio único (SSC), más preferentemente un catalizador de metaloceno.
Agente de nucleación (NU)
Un componente opcional de la composición de polipropileno heterofásica (PC) es el agente de nucleación (NU).
Si lo hay, el agente de nucleación (NU) está presente en la composición de polipropileno heterofásica (PC) en una cantidad en el intervalo del 0,0001 al 1,0 % en peso, más preferentemente del 0,001 al 0,50 % en peso, mucho más preferentemente del 0,01 al 0,20 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC).
El agente de nucleación puede seleccionarse de cualquier agente de nucleación bien conocido en la técnica, incluyendo agentes de nucleación poliméricos, agentes de nucleación de benzoato, agentes de nucleación a base de sorbitol, agentes de nucleación en forma de partículas, tales como talco, y agentes de nucleación a base de fosfato
Aditivos (A)
Otro componente opcional de la composición de polipropileno heterofásica (PC) son aditivos (A) adicionales diferentes del agente de nucleación (NU).
Si los hay, los aditivos (A) están presentes en la composición de polipropileno heterofásica (PC) en una cantidad en el intervalo del 0,1 al 5,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC).
Los aditivos (A) se seleccionan preferentemente de antioxidantes, estabilizantes frente al UV, agentes anti-rayado, agentes de desmoldeo, eliminadores de ácidos, lubricantes, agentes antiestáticos, colorante o pigmento, y mezclas de los mismos. El experto en la materia conoce bien dichos aditivos y pueden seleccionarse sin dificultad.
Se entiende que el contenido de aditivos (A), proporcionado con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), incluye cualquier polímero portador utilizado para introducir los aditivos a dicha composición de polipropileno heterofásica (PC), es decir, polímeros portadores de mezcla maestra. Un ejemplo de un polímero portador de este tipo sería un homopolímero de polipropileno en forma de polvo.
Composición de polipropileno heterofásica (PC)
La composición de polipropileno heterofásica (PC) de la presente invención comprende, más preferentemente consiste en:
i) del 40,0 al 90,0 % en peso, más preferentemente del 42,0 al 80,0 % en peso, mucho más preferentemente del 45.0 al 70,0% en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO);
ii) del 10,0 al 60,0 % en peso, más preferentemente del 20,0 al 58,0 % en peso, mucho más preferentemente del 30.0 al 55,0% en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO);
iii) opcionalmente, del 0,0001 al 1,0% en peso, más preferentemente del 0,001 al 0,50% en peso, mucho más preferentemente del 0,01 al 0,20 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del agente de nucleación (NU); y
iv) opcionalmente, del 0,1 al 5,0 % en peso de otros aditivos (A) diferentes del agente de nucleación (NU).
En el sentido más amplio, la composición de polipropileno heterofásica (PC) de la presente invención comprende, más preferentemente consiste en:
i) del 40,0 al 90,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO);
ii) del 10,0 al 60,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO);
iii) opcionalmente, del 0,0001 al 1,0% en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del agente de nucleación (NU); y
iv) opcionalmente, del 0,1 al 5,0 % en peso de otros aditivos (A) diferentes del agente de nucleación (NU).
Se prefiere que la composición de polipropileno heterofásica (PC) de la presente invención comprenda, más preferentemente consista en:
i) del 42,0 al 80,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO);
ii) del 20,0 al 58,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO);
iii) opcionalmente, del 0,001 al 0,50 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del agente de nucleación (NU); y
iv) opcionalmente, del 0,1 al 5,0 % en peso de otros aditivos (A) diferentes del agente de nucleación (NU).
Se prefiere particularmente que la composición de polipropileno heterofásica (PC) de la presente invención comprenda, más preferentemente consista en:
i) del 45,0 al 70,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO);
ii) del 30,0 al 55,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO);
iii) opcionalmente, del 0,01 al 0,20 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), del agente de nucleación (NU); y
iv) opcionalmente, del 0,1 al 5,0 % en peso de otros aditivos (A) diferentes del agente de nucleación (NU).
En una realización, la composición de polipropileno heterofásica (PC) comprende, preferentemente consiste en, el copolímero de polipropileno-etileno heterofásico (HECO) y el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO).
En una realización alternativa, la composición de polipropileno heterofásica (PC) comprende, preferentemente consiste en, el copolímero de polipropileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) y el agente de nucleación (NU).
En una realización adicional, la composición de polipropileno heterofásica (PC) comprende, preferentemente consiste en, el copolímero de polipropileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) y aditivos (A).
En una realización final, la composición de polipropileno heterofásica (PC) comprende, preferentemente consiste en, el copolímero de polipropileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO), al agente de nucleación (NU) y aditivos (A).
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 1,0 a 10,0 g/10 min, más preferentemente en el intervalo de 1,0 a 5,0 g/10 min, mucho más preferentemente en el intervalo de 1,0 a 3,0 g/10 min.
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente un contenido de etileno (C2), determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C, en el intervalo del 1,0 al 5,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 1,5 al 4,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 2,0 al 3,5 % en peso.
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente un contenido de 1 -butileno (C4), determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C, en el intervalo del 1,0 al 5,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 1,5 al 4,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 1,8 al 3,5 % en peso.
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente un contenido de xileno soluble en frío (XCS), determinado de acuerdo con la norma ISO 16152, en el intervalo del 5,0 al 20,0 % en peso, más preferentemente en el intervalo del 8,0 al 19,0 % en peso, mucho más preferentemente en el intervalo del 10,0 al 18,0 % en peso.
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente una temperatura de cristalización (Tc), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC, por sus siglas en inglés), en el intervalo de 114,0 a 130,0 °C, más preferentemente en el intervalo de 115,0 a 127,0 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 116,0 a 125,0 °C.
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente una primera temperatura de fusión (Tf-i), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en el intervalo de 149 a 162 °C, más preferentemente en el intervalo de 150 a 159 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 151 a 156 °C.
Se prefiere además que la entalpia de fusión asociada a la primera temperatura de fusión (Hfi) esté en el intervalo de 50 a 100 J/g, más preferentemente en el intervalo de 55 a 95 J/g, mucho más preferentemente en el intervalo de 60 a 90 J/g.
Se cree que esta primera temperatura de fusión se asocia a la matriz cristalina (M) del copolímero de propileno-etileno heterofásico<( H e C o ).>
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente una segunda temperatura de fusión (Tf2), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en el intervalo de 125 a 145 °C, más preferentemente en el intervalo de 127 a 141 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 129 a 138 °C.
Se prefiere además que la entalpía de fusión asociada a la segunda temperatura de fusión (Hf2) esté en el intervalo de 0,1 a 15,0 J/g, más preferentemente en el intervalo de 0,2 a 10,0 J/g, mucho más preferentemente en el intervalo de 0,3 a 7,0 J/g.
Se cree que esta segunda temperatura de fusión se asocia al copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO).
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente un módulo de flexión, determinado de acuerdo con la norma iSo 178 en muestras de ensayo moldeadas por inyección de 80*10*4 mm3 preparadas de acuerdo con la norma ISO 19069-2, en el intervalo de 850 a 2000 MPa, más preferentemente en el intervalo de 900 a 1700 MPa, lo más preferentemente en el intervalo de 950 a 1500 MPa.
La composición de polipropileno heterofásica (PC) tiene preferentemente una Resistencia al impacto con muesca Charpy (NIS) medida de acuerdo con la norma ISO 179-1 eA a 23 °C en muestras de ensayo moldeadas por inyección de 80 x 10 x 4 mm3 preparadas de acuerdo con la norma ISO 19069-2, en el intervalo de 8,0 a 100 kJ/m2, más preferentemente en el intervalo de 25,0 a 85,0 kJ/m2, lo más preferentemente en el intervalo de 40,0 a 70,0 kJ/m2.
También se prefiere que la composición de polipropileno heterofásica (PC) tenga un índice de turbidez, determinado de acuerdo con la norma ASTM D1003 en una muestra de película fundida de 50 pm, en el intervalo del 0,0 al 6,0 %, más preferentemente en el intervalo del 0,0 al 4,0 %, mucho más preferentemente en el intervalo del 0,0 al 3,5 %.
Se prefiere que una muestra de ensayo de película fundida de 50 pm preparada a partir de la composición de polipropileno heterofásica (PC) tenga un módulo de tracción en la dirección de mecanizado (TM-MD, por sus siglas en inglés), determinado de acuerdo con la Norma ISO 527-3 a 23 °C, en el intervalo de 500 a 1200 MPa, más preferentemente en el intervalo de 550 a 1100 MPa, mucho más preferentemente en el intervalo de 600 a 900 MPa.
También se prefiere que una muestra de ensayo de película fundida de 50 pm preparada a partir de la composición de polipropileno heterofásica (PC) tenga un módulo de tracción en la dirección transversal (TM-MD), determinado de acuerdo con la Norma ISO 527-3 a 23 °C, en el intervalo de 400 a 1200 MPa, más preferentemente en el intervalo de 450 a 1100 MPa, mucho más preferentemente en el intervalo de 500 a 900 MPa.
Además, se prefiere que una muestra de ensayo de película fundida de 50 pm preparada a partir de la composición de polipropileno heterofásica (PC) tenga una temperatura de inicio del sellado (SIT, por sus siglas en inglés) en el intervalo de 115 a 130 °C, más preferentemente en el intervalo de 117 a 127 °C, mucho más preferentemente en el intervalo 119 a 125 °C.
Se prefiere particularmente que la diferencia entre la primera temperatura de fusión y la temperatura de inicio del sellado (Tf1-SIT) esté en el intervalo de 28 a 40 °C, más preferentemente en el intervalo de 29 a 37 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 30 a 35 °C.
Proceso
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un proceso para producir la composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con el primer aspecto, que comprende las etapas de:
a) proporcionar el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propilenobutileno (RACO), el agente de nucleación (NU) opcional y aditivos opcionales (A) adicionales opcionales; y b) combinar y extruir el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propilenobutileno (RACO), el agente de nucleación (NU) opcional y aditivos (A) adicionales opcionales a una temperatura en el intervalo de 120 a 250 °C en una extrusora, preferentemente una extrusora de doble tornillo, generando de este modo la composición de polipropileno heterofásica (PC), preferentemente en forma de gránulos.
En particular, se prefiere usar un aparato de combinación o combinación convencional, por ejemplo, una mezcladora Banbury, un molino de caucho de 2 rodillos, una coamasadora Buss o una extrusora de doble tornillo. Más preferentemente, la mezcla se consigue en una extrusora de doble tornillo de corrotación. Los materiales de polímero recuperados de la extrusora están normalmente en forma de gránulos.
Todas las posiciones alternativas para la composición de polipropileno heterofásica (PC) descrita anteriormente y los componentes individuales de la misma son aplicables con los cambios necesarios al proceso del aspecto adicional. En una realización, la composición de polipropileno heterofásica puede obtenerse mediante, más preferentemente se obtiene mediante, el proceso del aspecto posterior.
Artículo
En un aspecto final, la presente invención se refiere a una película que comprende al menos el 90 % en peso, más preferentemente al menos el 95 % en peso, mucho más preferentemente al menos el 98% en peso de la composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con el primer aspecto.
Se aprecia que la película no puede contener más del 100 % en peso de la composición de polipropileno heterofásica (PC).
En una realización particularmente preferida, la película consiste en una composición de polipropileno heterofásica (PC).
La película es preferentemente una película fundida o una película soplada, mucho más preferentemente una película fundida.
La película, más preferentemente la película fundida, tiene preferentemente un grosor en el intervalo de 1,0 a 100 pm, más preferentemente en el intervalo de 2,5 a 80 pm, incluso más preferentemente en el intervalo de 5,0 a 60 pm, mucho más preferentemente en el intervalo de 20 a 55 pm.
La película, más preferentemente la película fundida, puede ser una película monocapa o, como alternativa, puede ser una única capa dentro de una película multicapa, por ejemplo, en forma de capa de sellado. Preferentemente, la película, más preferentemente la película fundida, en una película monocapa.
La película, más preferentemente la película fundida, preferentemente tiene un módulo de tracción en la dirección de mecanizado (TM-MD), determinado de acuerdo con la Norma ISO 527-3 a 23 °C, en el intervalo de 500 a 1200 MPa, más preferentemente en el intervalo de 550 a 1100 MPa, mucho más preferentemente en el intervalo de 600 a 900 MPa.
La película, más preferentemente la película fundida, tiene preferentemente un módulo de tracción en la dirección transversal (TM-TD), determinado de acuerdo con la Norma ISO 527-3 a 23 °C, en el intervalo de 400 a 1200 MPa, más preferentemente en el intervalo de 450 a 1100 MPa, mucho más preferentemente en el intervalo de 500 a 900 MPa.
La película, más preferentemente la película fundida, preferentemente tiene un valor de turbidez, determinado de acuerdo con la norma ASTM D1003, en el intervalo del 0,0 al 6,0 %, más preferentemente en el intervalo del 0,0 al 4,0 %, mucho más preferentemente en el intervalo del 0,0 al 3,5 %.
La película, más preferentemente la película fundida, preferentemente tiene una temperatura de inicio del sellado (SIT) en el intervalo de 115 a 130 °C, más preferentemente en el intervalo de 117 a 127 °C, mucho más preferentemente en el intervalo 119 a 125 °C.
Se prefiere particularmente que la diferencia entre la primera temperatura de fusión de la composición de polipropileno heterofásica (PC) y la temperatura de inicio del sellado de la película (Tfi-SIT) esté en el intervalo de 28 a 40 °C, más preferentemente en el intervalo de 29 a 37 °C, mucho más preferentemente en el intervalo de 30 a 35 °C.
Las películas de acuerdo con la presente invención son muy útiles para su uso en diversas aplicaciones de envasado o para producir artículos de envasado, en donde se prefieren las aplicaciones relacionadas con el envasado de alimentos.
Los artículos de envasado que comprenden la composición de polipropileno heterofásica (PC) incluyen, por ejemplo, bolsas, bolsitas, películas de envoltura o colación, y similares.
Ejemplos
1. Métodos de medición
Las siguientes definiciones de términos y métodos de determinación se aplican a laDescripción de la invencióngeneral anterior, incluyendo las reivindicaciones, así como a los ejemplos a continuación a menos que se defina de otro modo.
Cuantificación de la microestructura mediante espectroscopia de RMN
Para cuantificar el contenido de comonómeros de los polímeros, se usó espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) cuantitativa.
Los espectros de RMN de 13C{1H} cuantitativa se registraron en el estado fundido usando un espectrómetro de RMN Bruker Advance III 500 que operaba a 500,13 y 125,76 MHz en 1H y 13C, respectivamente. Todos los espectros se registraron usando un cabezal de sonda de giro en ángulo mágico (<m>A<s>, por sus siglas en inglés) de 7 mm optimizado con 13C a 180 °C usando gas de nitrógeno para todos los elementos neumáticos. Aproximadamente 200 mg de material se empaquetaron en un rotor de MAS de circonia de 7 mm de diámetro externo y se hicieron rotar a 4 kHz. Esta configuración se eligió principalmente por la alta sensibilidad necesaria para una identificación rápida y una cuantificación precisa {documentos klimke06, parkinson07, castignolles09}. Se usó excitación convencional de pulso único utilizando el NOE con retrasos de reciclado cortos de 3 s {pollard04, klimke06} y el esquema de desacoplamiento de RS-HEPT {documentos fillip05, griffin07}. Se adquirieron un total de 1024 (1k) transitorios por espectro.
Los espectros de RMN de 13C{1H} cuantitativa se procesaron, se integraron y se determinaron las propiedades cuantitativas relevantes a partir de las integrales. Todos los desplazamientos químicos se toman como referencia interna con respecto al elemento pentavalente isotáctico de metilo (mmmm) a 21,85 ppm.
Se observaron señales características correspondientes a la incorporación de 1-buteno {brandolini01} y se cuantificó el contenido de comonómero.
La cantidad de 1-buteno aislado incorporada en las secuencias de PBP se cuantificó usando la integral de los sitios aB2 a 43,6 ppm, lo que representa el número de sitios indicadores por comonómero:
B = IaB2 / 2
La cantidad de 1-buteno incorporado de manera consecutiva en las secuencias de PBBP se cuantificó usando la integral del sitio aaB2B2 a 40,5 ppm, lo que representa el número de sitios indicadores por comonómero:
BB — 2 * IaccB2B2
En presencia de BB, el valor de B debe corregirse por la influencia de los sitios aB2 resultantes de BB:
B = (I(xB2 / 2) - BB/2
El contenido total de 1-buteno se calculó basándose en la suma de 1-buteno aislado e incorporado de forma consecutiva:
Btotal _ B BB
Se observaron señales características correspondientes a la incorporación de etileno {brandolini01} y se cuantificó el contenido de comonómero.
La cantidad de etileno aislado incorporada en las secuencias de PEP se cuantificó usando la integral de los sitios Spp a 24,3 ppm, lo que representa el número de sitios indicadores por comonómero:
E = Is p p
Si se observaron señales características correspondientes a la incorporación consecutiva de etileno en la secuencia de PEE, se usó el sitio Sp5 a 27,0 ppm para la cuantificación:
EE = Isp§
Se observaron señales características correspondientes a regiodefectos {resconi00}. La presencia de 2,1 -eritro regio defectos aislados se indicó por la presencia de dos sitios de metilo a 17,7 y 17,2 ppm, por el sitio metileno a 42,4 ppm y se confirmó por otros sitios característicos. La presencia de un 2,1 regio defecto adyacente a una unidad de etileno se indicó por las dos señales de Sap no equivalentes a 34,8 ppm y 34,4 ppm, respectivamente, y la Tyy a 33,7 ppm. La cantidad de 2,1-eritro regio defectos aislados (P21e aislado) se cuantificó usando la integral del sitio de metileno a 42,4 ppm (Ieg):
P21e aislado - Ie9
Si está presente, la cantidad de 2,1 regio defecto adyacente al etileno (P<e>2<i>) se cuantificó usando el sitio de metino a 33,7 ppm (Ityy):
Después se calculó el contenido total de etileno basándose en la suma de etileno de aislados, incorporados consecutivamente y adyacentes a 2,1 regio defectos:
P21 e aislado _ Ie9
La cantidad de propileno se cuantificó basándose en los sitios de metileno de Saa a 46,7 ppm, incluyendo todas las unidades de propileno adicionales no cubiertas por Saa, por ejemplo, el factor 3*P2ie aislado explica las tres unidades de propileno faltantes de 2,1 -eritro regio defectos aislados:
Ptotal = Isaa 3 *P21e aislado B 0,5*BB E 0,5*EE 2*Pe21
Después, la fracción molar total de 1-buteno y etileno en el polímero entonces se calculó como:
fB _ Btotal / ( Etotal Ptotal Btotal )
fE _ Etotal / ( Etotal Ptotal Btotal )
Se calculó el porcentaje en moles de la incorporación del comonómero a partir de las fracciones molares:
B [% en moles] = 100 * fB
E [% en moles] = 100 * fE
Se calculó el porcentaje en peso de incorporación de comonómero a partir de las fracciones molares:
B [% en peso] = 100 * (fB * 56,11) / ((fE * 28,05) (fB * 56,11) ((1-(fE+fB)) * 42,08))
E [% en peso] = 100 * (fE * 28,05 )/((fE * 28,05) (fB * 56,11) ((1-(fE+fB)) * 42,08))
Se cuantificó el porcentaje en moles de los 2,1 -eritro regio defectos aislados con respecto a todo el propileno:
[21e] % en moles = 100 * (P21e aislado / Ptotal)
El porcentaje en moles de 2,1 regio defectos adyacentes al etileno se cuantificó con respecto a todo el propileno:
[E21] % en moles = 100 * Pe21 / Ptotal
La cantidad total de 2,1 defectos se cuantificó de la siguiente manera:
[21] % en moles = [21e] [E21]
No se observaron señales características correspondientes a otros tipos de regio defectos (2,1-treo, inserción 3,1) {resconi00}.
Bibliografía (como se ha referido anteriormente):
klimke06 Klimke, K., Parkinson, M., Piel, C., Kaminsky, W., Spiess, H.W., Wilhelm, M.,Macromol.
Chem. Phys.2006;207:382.
parkinson07 Parkinson, M., Klimke, K., Spiess, H.W., Wilhelm, M.,Macromol. Chem. Phys.2007;208:2128. pollard04 Pollard, M., Klimke, K., Graf, R., Spiess, H.W., Wilhelm, M., Sperber, O., Piel, C., Kaminsky, W.,Macromolecules2004; 37: 813.
filip05 Filip, X., Tripon, C., Filip, C.,J. Mag. Resn.2005, 176, 239
griffin07 Griffin, J.M., Tripon, C., Samoson, A., Filip, C., y Brown, S.P.,Mag. Res. in Chem.200745, S1, S198.
castignolles09 Castignolles, P., Graf, R., Parkinson, M., Wilhelm, M., Gaborieau, M.,Polymer50 (2009) 2373. resconi00 Resconi, L., Cavallo, L., Fait, A., Piemontesi, F.,Chem. Rev.2000, 100, 1253. brandolini01 A.J. Brandolini, D.D. Hills,"NMR spectra of polymers and polymer additives",Marcel Deker Inc., 2000
Análisis Crystex
Método de fracciones cristalinas y solubles
Las fracciones cristalina (FC) y soluble (SF) de las composiciones de polipropileno (PP), así como el contenido de comonómero y las viscosidades intrínsecas de las respectivas fracciones, se analizaron mediante el uso del instrumento CRYSTEX QC, Polymer Char (Valencia, España). Los detalles de la técnica y el método pueden encontrarse en la bibliografía (Ljiljana Jeremic, Andreas Albrecht, Martina Sandholzer y Markus Gahleitner (2020)Rapid characterization of high-impact ethylene-propylene copolymer composition by crystallization extraction separation: comparability to standard separation methods. International Journal of Polymer Analysis and Characterization,25:8, 581-596)
Las fracciones cristalina y amorfa se separan a través de ciclos de temperatura de disolución a 160 °C, cristalización a 40 °C y redisolución en 1,2,4-triclorobenceno a 160 °C. La cuantificación de SF y FC y la determinación del contenido de etileno (C2) se consiguen por medio un detector de infrarrojos integrado (IR4) y, para la determinación de la viscosidad intrínseca (IV), se usa un viscosímetro en línea de 2 capilares.
El detector IR4 es un detector de múltiples longitudes de onda que mide la absorbancia IR en dos bandas diferentes (la vibración de estiramiento CH3 (centrada en aprox. 2960 cm-1) y la vibración de estiramiento CH (2700-3000 cm-1), que sirven para la determinación de la concentración y el contenido de etileno en copolímeros de etileno-propileno. El detector IR4 está calibrado con una serie de 8 copolímeros EP con un contenido de etileno conocido en el intervalo del 2 % en peso al 69 % en peso (determinado por RMN-13C) y cada uno a diversas concentraciones, en el intervalo de 2 a 13 mg/ml. Para determinar ambas características, la concentración y el contenido de etileno, al mismo tiempo para diversas concentraciones de polímero esperadas durante los análisis Crystex, se aplicaron las siguientes ecuaciones de calibración:
Conc = a b*Abs(CH) c*(Abs(CH))2 d*Abs(CH3) e*(Abs(CH3)2 f*Abs(CH)*Abs(CH3) (Ecuación 1)
CH3/1000C = a b*Abs(CH) c* Abs(CH3) d * (Abs(CH3)/Abs(CH)) e * (Abs(CH3)/Abs(CH))2
(Ecuación 2)
Las constantes a a e para la ecuación 1 y a a f para la ecuación 2 se determinaron mediante un análisis de regresión por mínimos cuadrados.
La CH3/1000C se convierte en el contenido de etileno en % en peso usando la siguiente relación:
% en peso (etileno en copolímeros EP) = 100 - CH3/1000TC * 0,3 (Ecuación 3)
Se correlacionan la cantidad de fracción soluble (SF) y fracción cristalina (CF) a través de la calibración XS con respecto a la cantidad "soluble en frío en xileno" (XCS) y las fracciones insolubles en frío en xileno (XCI), respectivamente, determinadas de acuerdo con el método gravimétrico convencional según la norma ISO16152. La calibración XS se consigue sometiendo a ensayo diversos copolímeros EP con contenido de XS en el intervalo del 2 31 % en peso. La calibración XS determinada es lineal:
% en peso de XS = 1,01 % en peso* de SF (Ecuación 4)
La viscosidad intrínseca (IV) del copolímero EP original y sus fracciones soluble y cristalina se determinan con el uso de un viscosímetro en línea de 2 capilares y se correlacionan con las correspondientes IV determinadas por el método convencional en decalina de acuerdo con la norma ISO 1628-3. La calibración se consigue con diversos copolímeros EP PP con IV = 2-4 dl/g. La curva de calibración determinada es lineal:
IV (dl/g) = a* Vsp/c (ecuación 5)
Las muestras que se han de someter a ensayo se pesan en concentraciones de 10 mg/ml a 20 mg/ml. Para evitar inyectar posibles geles y/o polímeros que no se disuelven en TCB a 160 °C, como PET y PA, la muestra pesada se cargó en una malla de acero inoxidable PM 0,077/D 0,05 mmm.
Tras el llenado automático del vial con 1,2,4-TCB que contenía 2,6-terc-butil-4-metilfenol (BHT) 250 mg/l como antioxidante, la muestra se disuelve a 160 °C hasta conseguir la disolución completa, por lo general durante 60 min, con agitación constante de 400 rpm. Para evitar la degradación de la muestra, la solución de polímero se cubre con una atmósfera de N2 durante la disolución.
Se inyecta un volumen definido de solución de muestra en la columna rellena con un soporte inerte donde tiene lugar la cristalización de la muestra y la separación de la fracción soluble de la parte cristalina. Este proceso se repite dos veces. Durante la primera inyección se mide la muestra completa a alta temperatura, determinándose la IV [dl/g] y el C2 [% en peso] de la composición de PP. Durante la segunda inyección se miden la fracción soluble (a baja temperatura) y la fracción cristalina (a alta temperatura) con el ciclo de cristalización (% en peso de SF,%en peso de C2, IV).
Viscosidad intrínseca
La viscosidad intrínseca (iV) se midió de acuerdo con la norma DIN ISO 1628/1, Octubre de 1999, en Decalina a 135 °C.
Índice de fluidez
El índice de fluidez (MFR) se determinó de acuerdo con la norma ISO 1133 y se indica en g/10 min. El MFR es una indicación de la fluidez y, por lo tanto, de la capacidad de procesamiento, del polímero. Cuanto mayor es el índice de fluidez, menor es la viscosidad del polímero. El MFR2 del polipropileno se determinó a una temperatura de 230 °C y una carga de 2,16 kg.
La fracción soluble en xileno a temperatura ambiente (XCS, % en peso)
La cantidad del polímero soluble en xileno se determinó a 25 °C de acuerdo con la norma ISO 16152; 5.a edición; 01 07-2005.
Análisis por DSC, temperatura de fusión (Tf) y calor de fusión (Hf), temperatura de cristalización (Tc) y calor de cristalización (Hc)
Estas propiedades se midieron con un instrumento de calorimetría de barrido diferencial (CBD) Q200 de TA Instruments en muestras de 5 a 7 mg. La DSC se realizó de acuerdo con la norma ISO 11357/parte 3/método C2 en un ciclo de calor/frío/calor con una velocidad de barrido de 10 °C/min en el intervalo de temperaturas de -30 a 225 °C. Se determinaron la temperatura de cristalización (Tc) y la entalpía de cristalización (Hc) a partir de la etapa de enfriamiento, mientras que la temperatura de fusión (Tf) y la entalpía de fusión (Hf) se determinaron a partir de la segunda etapa de calentamiento.
El módulo de flexión
El módulo de flexión se determinó de acuerdo con el método A de la norma ISO 178 (ensayo de flexión de 3 puntos) en muestras de ensayo de 80 mm * 10 mm * 4 mm (es decir, 80 * 10 * 4 mm3). Siguiendo el norma, se usó una velocidad de ensayo de 2 mm/min y una longitud de tramo de 16 veces el grosor. La temperatura de ensayo fue de 23 ± 2 °C. El moldeo por inyección se realizó de acuerdo con la norma ISO 19069-2 usando una temperatura de fusión de 230 °C para todos los materiales, independientemente del índice de fluidez del material.
Resistencia al impacto con muesca (NIS)
La resistencia al impacto con muesca Charpy (NIS) se midió de acuerdo con la norma ISO 1791eA a 23 °C o -20 °C, usando muestras de ensayo de barra moldeada por inyección de 80*10*4 mm3 preparada de acuerdo con la norma ISO 19069-2 usando una temperatura de fusión de 230 °C para todos los materiales, independientemente del índice de fluidez del material.
Turbidez
La turbidez se determinó de acuerdo con la norma ASTM D1003-00 en películas fundidas de 50 pm de grosor producidas en una línea de película fundida monocapa con una temperatura de fusión de 220 °C y una temperatura del rodillo de enfriamiento de 20 °C como se indica a continuación.
Módulo de tracción
El módulo de tracción en la dirección de mecanización (MD, por sus siglas en inglés) y transversal (TD, por sus siglas en inglés) se determinó de acuerdo con la norma ISO 527-3 a 23 °C en películas fundidas de 50 pm de grosor producidas en una línea de película fundida monocapa con una temperatura de fusión de 220 °C y una temperatura del rodillo de enfriamiento de 20 °C como se indica a continuación. El ensayo se realizó a una velocidad de la cruceta de 1 mm/min hasta el límite elástico y a 10 mm/min hasta la rotura de la muestra de ensayo.
Temperatura de inicio del sellado (SIT)
Este método se usó para determinar la ventana de sellado (intervalo de temperatura de sellado) de las películas. El procedimiento es similar a la medición de adherencia en caliente, sin embargo, a diferencia de la adherencia en caliente, el intervalo de sellado se aplica a la resistencia del sello después de que se haya enfriado (tiempo de retardo de 30 s).
Intervalo de sellado = (Temperatura de inicio del sellado hasta Temperatura de fin del sellado)
Los resultados determinados proporcionan al usuario una indicación cuantitativa útil de la resistencia de las películas selladas y muestran el intervalo de temperatura para un sellado óptimo.
El intervalo de temperatura se establece por defecto a 5 °C, pero puede reducirse a 1 °C cuando la curva muestra un fuerte aumento o disminución en los valores de fuerza entre dos etapas de temperatura con el fin de representar un mejor perfil de la curva.
A diferencia de la norma ASTM F1921 - 12, los parámetros de ensayo presión de sellado, tiempo de enfriamiento y velocidad de ensayo se modifican. La determinación de la curva fuerza/temperatura continúa hasta el fallo térmico de la película. Además de las evaluaciones del modo de fallo descritas en la norma, se usan modos de fallo adicionales. Para caracterizar el material, también se determinan los valores medidos temperatura de inicio del intervalo de sellado (SIT), temperatura a la fuerza máxima (MÁX) y temperatura final del intervalo de sellado (SET, por sus siglas en inglés).
Condiciones de referencia:
Tiempo de acondicionamiento: >96 h
Dimensión de las mordazas de sellado: 50x5 mm
Forma de las mordazas de sellado: plana
Recubrimiento de las mordazas de sellado: Niptef
Temperatura de sellado: ambiente - 240 °C
Intervalo de temperatura de sellado: 5 °C
Tiempo de sellado: 1 s
Tiempo de retardo: 30 s
Presión de sellado: 0,4 N/mm2 (PE); 0,67 N/mm2 (PP)
Tasa de separación de agarre: 42 mm/s
Fuerza de inicio del sellado: 5 N
Anchura de la muestra: 25 mm
Resultados:
El resultado de este método es una curva de sellado.
El límite inferior (Temperatura deInicio delSellado - SIT) es la temperatura de sellado más baja a la que se alcanza una fuerza de sellado de al menos 5 N
2. Ejemplos
2.1 Síntesis de copolímeros de propileno-etileno heterofásicos (HECO)
El catalizador utilizado para los copolímeros heterofásicos de la invención (HECO1 y HECO2) fue dicloruro deanti-dimetilsilanodiil[2-metil-4,8-di(3,5-dimetilfenil)-1,5,6,7-tetrahidro-s-indacen-1-il] [2-metil-4-(3,5-dimetilfenil)-5-metoxi-6-terc-butilinden-1-il]circonio como se divulga en el documento WO 2020/239598 A1 como ICS3.
Preparación del soporte de MAO-sílice
Se lavó con nitrógeno un reactor de acero equipado con un agitador mecánico y una red de filtrado y se ajustó la temperatura del reactor a 20 °C. Después, se añadió sílice de grado DM-L-303 de AGC Si-Tech Co, se añadió precalcinado a 600 °C (5,0 kg) desde un tambor de alimentación seguido de una cuidadosa presurización y despresurización con nitrógeno usando válvulas manuales. Después, se añadió tolueno (22 kg). La mezcla se agitó durante 15 min. Después, se añadió una solución al 30 % en peso de MAO en tolueno (9,0 kg) a través de Lanxess a través de la línea de alimentación en la parte superior del reactor en 70 min. Después, la mezcla de reacción se calentó hasta 90 °C y se agitó a 90 °C durante dos horas adicionales. La suspensión se dejó sedimentar y las aguas madre se separaron por filtración. El catalizador se lavó dos veces con tolueno (22 kg) a 90 °C, seguido de sedimentación y filtración. El reactor se enfrió a 60 °C y el sólido se lavó con heptano (22,2 kg). Por último, el SiO2 tratado con MAO se secó a 60 °C con un flujo de nitrógeno durante 2 horas y, después, durante 5 horas al vacío (-0,05 MPag [-0,5 barg]) con agitación. El soporte tratado con MAO se recogió en forma de un polvo de color blanco de flujo libre que contenía el 12,2 % de Al en peso.
Preparación del catalizador
Se añadió MAO al 30 % en peso en tolueno (0,7 kg) a un reactor blanco de nitrógeno de acero a través de una bureta a 20 °C. Después se añadió tolueno (5,4 kg) con agitación. Se añadió el catalizador citado anteriormente (93 g) desde un cilindro metálico seguido de lavado abundante con 1 kg de tolueno. La mezcla se agitó durante 60 minutos a 20 °C.
Después, se añadió tetraquis(pentafluorofenil)borato de tritilo (91 g) desde un cilindro metálico seguido de un lavado abundante con 1 kg de tolueno. La mixtura se agitó durante 1 h a temperatura ambiente. La solución resultante se añadió a una torta agitada de soporte de MAO-sílice preparada como se ha descrito anteriormente durante 1 hora. La torta se dejó reposar durante 12 horas, seguido de secado con flujo de N2 a 60 °C durante 2 h y, adicionalmente, durante 5 h al vacío (-0,05 MPag [-0,5 barg]) con agitación. Se tomaron muestras del catalizador seco en forma de un polvo fluido de color rosa que contenía el 13,9 % en peso de Al y el 0,11 % en peso de Zr.
Para el proceso de polimerización del HECO3 comparativo, se usó un catalizador de tipo Ziegler-Natta como el utilizado para los ejemplos de la invención del documento WO 2016/066446 A1 y prepolimerizado con vinilciclohexano para conseguir la nucleación con poli(vinilciclohexano).
Para el proceso de polimerización del HECO4 comparativo, se usó el mismo catalizador, excepto por que no se llevó a cabo ninguna prepolimerización con vinilciclohexano (es decir, simplemente se usó el catalizador utilizado para los ejemplos de la invención del documento WO 2016/066446 A1).
La nucleación mediante prepolimerización con vinilciclohexano se describe en detalle en los documentos EP 2 960 256 B1 y EP 2 960 279 B1. Se usó diciclopentil dimetoxi silano (donador D) como donador externo y trietilaluminio (TEAL) como cocatalizador tanto de HECO3 como de HECO4.
Las polimerizaciones posteriores se han efectuado en las siguientes condiciones:
continuación
Los copolímeros de propileno-etileno heterofásicos se combinaron en una extrusora de doble tornillo corrotativa Coperion ZSK 47 a 220 °C.
HECO1 y HECO2 se combinaron cada uno con 2000 ppm de Irganox 225 (combinación 1:1 de pentaeritritil-tetraquis(3-(3',5-di-ferc.butil-4-hidroxitoluil)-propionato y tris(2,4-di-t-butilfenil)fosfito), suministrado por BASF AG, Alemania, y 1000 ppm de estearato de calcio, suministrado por Croda, Reino Unido.
HECO3 se combinó con 1250 ppm de cis-1,2-ciclohexanodicarboxilato de calcio (Hyperform HPN-20E, suministrado por Milliken, EE.UU.), 2000 ppm de Irganox 225 (combinación 1:1 de pentaeritritil-tetraquis(3-(3',5-di-ferc.butil-4-hidroxitoluil)-propionato y tris(2,4-di-t-butilfenil)fosfito), suministrado por BASF AG, Alemania, y 1000 ppm de estearato de calcio, suministrado por Croda, Reino Unido.
HECO4 se combinó con 2000 ppm de Irganox 225 (combinación 1:1 de pentaeritritil-tetraquis(3-(3',5-di-ferc.butil-4-hidroxitoluil)-propionato y tris(2,4-di-t-butilfenil)fosfito), suministrado por BASF AG, Alemania, y 1000 ppm de estearato de calcio, suministrado por Croda, Reino Unido, y el agente viscorreductor Trigonox 101, suministrado por Nouryon, Alemania, que tiene el efecto de reducir la viscosidad del polímero a un MFR2 de 1,30 g/10 min.
Las propiedades de los gránulos proporcionadas en la Tabla 1 se miden en los gránulos compuestos que incluyen los aditivos y el después de reducir la viscosidad (para HECO4).
2.2 Síntesis de copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO)
El catalizador utilizado en el proceso de polimerización para la composición de copolímero aleatorio de propilenobutileno (RACO) se preparó de la siguiente manera:
El metaloceno MC1 dicloruro de (rac-anti-dimetilsilandiil(2-metil-4-fenil-5-metoxi-6-ferc-butil-indenil)(2-metil-4-(4-fercbutilfenil)indenil)zirconio) se ha sintetizado como se describe en el documento WO 2013/007650.
El catalizador se preparó usando el metaloceno MC1 y un sistema de catalizador de MAO y tetraquis(pentafluorofenil)borato de tritilo de acuerdo con el Catalizador 3 del documento WO 2015/11135 con la condición de que el tensioactivo sea 2,3,3,3-tetrafluoro-2-(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropoxi)-1-propanol.
T l 2n i i n lim riz i n r l RA
continuación
2.3 Combinación de ejemplos de la invención y comparativos
Las composiciones de polipropileno heterofásicas de la invención y la composición comparativa EC1 se combinaron en una extrusora de doble tornillo corrotativa Coperion ZSK 47 a 220 °C de acuerdo con las recetas de la Tabla 3. Se usaron EC2 y EC3 sin ninguna etapa adicional de combinación.
Las propiedades de las composiciones resultantes también se proporcionan en la Tabla 3.
NU es ADK STAB NA-71, suministrado por ADEKA Polymer Additives Europe, Alemania y A es una combinación de 1500 ppm de Irganox B215 (combinación 1:2 de pentaeritritil-tetraquis(3-(3',5'-di-terc.butil-4-hidroxitoluil)-propionato y tris(2,4-di-t-butilfenil)fosfito), suministrado por BASF AG, Alemania, y 500 ppm de Hycite 713, una hidrotalcita sintética, suministrado por BASF AG, Alemania.
Las películas fundidas de 50 pm se producen en una línea de películas fundidas a escala de laboratorio Collin, con una temperatura de fusión de 250 °C, Temperatura de enfriamiento de 60 °C. La tasa de producción es de 8 kg/h. T l R r i m i i n li r il n h r f i l inv n i n m r iv
continuación
Como puede observarse a partir de los datos de la Tabla 3, las composiciones de la invención, al ser una combinación de un copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) y un copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) presentan propiedades muy favorables, en particular cuando se conforman películas fundidas.
Los valores de turbidez de las películas fundidas son mucho más bajos que los de los ejemplos comparativos (incluso sin el uso del agente de nucleación; véase EI3), que representan grados típicos utilizados para este fin en la técnica. Además, los ejemplos inventivos presentan una SIT generalmente bajo, lo que significa que existe una brecha Tm-SIT beneficiosamente alta. Esto es particularmente útil cuando se busca sellar con las películas de la invención pero evitando el deterioro/deformación de la película debido al acercamiento a la temperatura de fusión.
En resumen, las composiciones de la invención tienen propiedades ópticas/de sellado mejoradas cuando se usan en películas, mientras que las propiedades mecánicas se mantienen en niveles útiles.
Claims (15)
1. Una composición de polipropileno heterofásica (PC), que comprende:
i) del 40,0 al 90,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), de un copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) que tiene un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 1,0 a 5,0 g/10 min y una temperatura de fusión (Tf), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en el intervalo de 149 a 160 °C, que comprende:
a) una matriz cristalina (M) que es un homopolímero de propileno que tiene un contenido de 2,1-regiodefectos según se determina mediante métodos cuantitativos de espectroscopía de RMN-13C en el intervalo del 0,05 al 1,40 % en moles; y
b) un elastómero de propileno-etileno amorfo (E);
en donde el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO)se caracteriza entérminos de su fracción soluble (SF) y fracción cristalina (CF) según se determina mediante análisis CRYSTEX QC:
i. del 60,0 al 95,0 % en peso, basándose en el peso total del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de una fracción cristalina (CF) que tiene un contenido de etileno C2(CF), según se determina por espectroscopía de IR cuantitativa, en el intervalo del 0,0 al 2,0 % en peso; y
ii. del 5,0 al 40,0% en peso, basándose en el peso total del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de una fracción soluble (SF) que tiene un contenido de etileno C2(SF), según se determina por espectroscopía de IR cuantitativa, en el intervalo del 12,0 al 40,0 % en peso;
ii) del 10,0 al 60,0 % en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), de un copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO), que tiene un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 0,5 a 15,0 g/10 min y un contenido de 1 -butileno, determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,0 al 10,0 % en peso;
iii) opcionalmente, del 0,0001 al 1,0% en peso, con respecto al peso total de la composición de polipropileno heterofásica (PC), de un agente de nucleación (NU); y
iv) opcionalmente, del 0,1 al 5,0 % en peso de otros aditivos (A) diferentes del agente de nucleación (NU).
2. La composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la fracción soluble (SF) del copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, tiene una viscosidad intrínseca (iV(SF)), determinada de acuerdo con la norma DIN ISO 1628/1, octubre de 1999 (en Decalina a 135 °C), en el intervalo de 1,00 a 4,00 dl/g, y/o en donde la fracción cristalina (CF) del copolímero de propilenoetileno heterofásico (HECO), de acuerdo con el análisis CRYSTEX QC, tiene una viscosidad intrínseca (iV(CF)), determinada de acuerdo con la norma DIN ISO 1628/1, octubre de 1999 (en Decalina a 135 °C), en el intervalo de 1,00 a 4,00 dl/g.
3. La composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) tiene un contenido de etileno (C2), determinado de acuerdo con espectroscopía FT-IR cuantitativa, calibrada mediante espectroscopía de RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,5 al 9,0 % en peso.
4. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tiene una temperatura de fusión (Tf), determinada por calorimetría diferencial de barrido (Ds C), en el intervalo de 120 a 145 °C, y/o un contenido de 2,1-regiodefectos determinado mediante métodos de espectroscopía de RMN-13C cuantitativa en el intervalo del 0,05 al 1,40 % en moles.
5. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) tiene un contenido de xileno soluble en frío (XCS), determinado de acuerdo con la norma ISO 16152, en el intervalo del 0,1 al 10,0 % en peso.
6. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un índice de fluidez (MFR2), determinado de acuerdo con la norma ISO 1133 a 230 °C con una carga de 2,16 kg, en el intervalo de 1,0 a 10,0 g/10 min.
7. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una contenido de etileno (C2), determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,0 al 5,0 % en peso y/o
un contenido de 1 -butileno (C4), determinado mediante análisis espectroscópico por RMN-13C cuantitativa, en el intervalo del 1,0 al 5,0 % en peso.
8. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un contenido soluble en xileno frío (XCS), determinado de acuerdo con la norma ISO 16152, en el intervalo del 5,0 al 20,0 % en peso.
9. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una temperatura de cristalización (Tc), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en el intervalo de 114,0 a 130,0 °C.
10. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una primera temperatura de fusión (Tfi), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en el intervalo de 149 a 162 °C, preferentemente que también tiene una segunda temperatura de fusión (Tf2), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), en el intervalo de 125 a 145 °C.
11. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una temperatura de inicio del sellado (SIT), determinada en una muestra de película fundida de 50 |jm, en el intervalo de 115 a 130 °C, preferentemente en donde la diferencia entre la primera temperatura de fusión de la composición de polipropileno heterofásica (PC), determinada por calorimetría diferencial de barrido (DSC), y la temperatura de inicio del sellado (SIT) está en el intervalo de 28 a 40 °C.
12. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene cualquiera de, preferentemente ambas de, las siguientes propiedades:
a) un módulo de flexión, determinado de acuerdo con la norma ISO 178 en muestras de ensayo moldeadas por inyección de 80*10*4 mm3 preparadas de acuerdo con la norma ISO 19069-2, en el intervalo de 850 a 2000 MPa; y
b) una Resistencia al impacto con muesca Charpy (NIS) medida de acuerdo con la norma ISO 179-1 eA a 23 °C en muestras de ensayo moldeadas por inyección de 80 x 10 x 4 mm3 preparadas de acuerdo con la norma ISO 19069-2, en el intervalo de 8,0 a 100 kJ/m2.
13. La composición de polipropileno heterofásica (CP) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un valor de turbidez, determinado de acuerdo con la norma ASTM D1003 sobre una película fundida de 50 jm producida a partir de la composición de polipropileno heterofásica (PC), en el intervalo del 0,0 al 6,0 %.
14. Un proceso para producir la composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de:
a) proporcionar el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, el copolímero aleatorio de propileno-butileno (RACO) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1,4 o 5, el agente de nucleación (NU) opcional y aditivos (A) adicionales opcionales; y b) combinar y extruir el copolímero de propileno-etileno heterofásico (HECO), el copolímero aleatorio de propilenobutileno (RACO), el agente de nucleación (NU) opcional y aditivos (A) adicionales opcionales a una temperatura en el intervalo de 120 a 250 °C en una extrusora, preferentemente una extrusora de doble tornillo, generando de este modo la composición de polipropileno heterofásica (PC), preferentemente en forma de gránulos.
15. Una película, más preferentemente a una película fundida, que comprende al menos el 90% en peso, más preferentemente al menos el 95 % en peso, mucho más preferentemente al menos el 98% en peso de la composición de polipropileno heterofásica (PC) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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