BRPI0707168A2 - composição de polietileno, uso de uma composição de polietileno, pelìcula, artigo, e, processo para preparar fitas estiradas com uma composição de polietileno - Google Patents

Abstract

COMPOSIçãO DE POLIETILENO, USO DE UMA COMPOSIçáO DE POLIETILENO, PELìCULA, ARTIGO, E, PROCESSO PARA PREPARAR FITAS ESTIRADAS COM UMA COMPOSIçãO DE POLIETILENO. é descrita uma composição de polietileno, em particular adequada para a preparação de monofilamentos, monofitas e fitas estiradas. A composição de polietileno da invenção compreende 95,1 % - 99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidade acima de 0,93 O g/cm^3^ e uma polidispersividade M~w~/M~n~ de 2,0 a 5,9, e 4,9 %-0,5 % em peso de polibuteno. A composição de estabilidade de bolha compreendendo 90,0 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidade acima de 0,930 g/cm, e 10,0 %-0,5% em peso de polibuteno, para preparar monofilamentos, monofitas ou fitas estiradas também é descrita.

Description

"COMPOSIÇÃO DE POLIETILENO, USO DE UMA COMPOSIÇÃO DEPOLIETILENO, PELÍCULA, ARTIGO, E, PROCESSO PARA PREPARARFITAS ESTIRADAS COM UMA COMPOSIÇÃO DE POLIETILENO"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a uma composição depolietileno inédita, em particular adequada para aplicações de monofilamento,monofita e fita estirada, a uma película compreendendo uma composiçãocomo esta, bem como ao uso de uma composição de polietileno para prepararartigos têxteis começando de filamentos, monofitas ou fitas estiradas, porexemplo, para fabricar grama artificial, redes, geotêxteis, cordas, fios, panos,lonas enceradas e sacos. A presente invenção também diz respeito a estesartigos compreendendo uma composição de polietileno e a um processo parapreparar estes artigos com uma composição de polietileno.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, o termo"monofilamentos" é usado para indicar fios de polímero tipo fio orientadouniaxialmente tendo uma seção transversal substancialmente circular.Monofilamentos são fabricados por processo rotativo de fusão e seustamanhos variam de 50 μιη a 1,0 mm de diâmetro, dependendo da aplicaçãodo uso final.

Para o propósito da presente descrição e das reivindicaçõesque se seguem, exceto onde de outra forma indicado, todos os números queexpressam quantidades, grandezas, porcentagens e assim em diante devem serentendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo "cerca de".Também, todas as faixas incluem qualquer combinação dos pontos máximo emínimo descritos e incluem qualquer faixa intermediária deles, que pode serou não especificamente enumerada aqui.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, o termo"monofita" deve indicar uma fita que tem uma seção transversal que é cônicapara fora de maneira a definir uma porção mais grossa na parte axialmenteinterna e duas porções mais finas nas partes axialmente externas da seçãotransversal.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, o termo"fita" deve indicar uma tira que tem um alongamento na rupturapredeterminado, enquanto que o termo "fita estirada", conhecido na técnicatambém com o termo de ráfiâ, é usado para indicar a mesma tira que, depoisde um tratamento de orientação uniaxial, tem um alongamento na rupturamenor que o alongamento na ruptura da fita antes da orientação. Como umexemplo ilustrativo, uma fita geralmente tem um alongamento na rupturamaior que 100 %, enquanto que a fita estirada correspondente, isto é a fitadepois da orientação, no geral, tem um alongamento na ruptura menor que100 %. Depois da orientação, a fita estirada tem uma menor largura eespessura com relação à largura e espessura iniciais da fita antes daorientação. No geral, a redução na largura é maior que a redução na espessura.

TÉCNICA ANTERIOR

Matérias-primas conhecidas comumente usadas para afabricação de fitas estiradas, monofitas, monofilamentos e produtos semi-acabados similares capazes de ser convertidos em artigos têxteis são, porexemplo, polímeros, tais como polietileno, polipropileno, náilon e poliésteres.

Conforme se sabe, fitas estiradas são, no geral, preparadascomeçando de uma película produzida tanto por um processo de formação defilme por sopro quanto por fusão, no geral, por um processo de formação defilme por sopro. A película pode ser cortada em uma pluralidade de fitas eentão orientadas ou, vice-versa, orientadas e então cortadas em fitas. Aorientação é realizada estirando a película ou fitas enquanto elas atravessamum forno de ar ou em uma placa quente a uma temperatura abaixo do pontode fusão do material que constitui a película ou fita. O estiramento é realizadopassando a película ou fitas sobre um primeiro e um segundo conjuntos derolos arranjados a montante e, respectivamente, a jusante do forno de ar/placaquente e operando em diferentes velocidades, a velocidade do segundoconjunto de rolos sendo maior que a velocidade do primeiro conjunto derolos.

O polímero que foi preferivelmente usado no mercado paraestas aplicações é um polietileno de alta densidade (HDPE) preparado comum catalisador Ziegler-Natta, o dito HDPE tendo um MFR (190/2) menor que1 g/10 min, tais como, por exemplo, Hostalen graus GF 7740F1, GF7740 F2,GF7740 F3, GF7750 M2, comercialmente disponíveis da Basell. Adistribuição do peso molecular destes polímeros é bastante ampla, isto é, estespolímeros podem incluir cadeias muito compridas, bem como muito curtas.

Na presente descrição e nas reivindicações seguintes, o termoMFR (190/2) é usado para indicar a taxa de fluidez de acordo com padrão ISO1133, correspondente a uma medição realizada a uma temperatura de 190 0Ce em um peso de 2,16 kg.

Polietileno (PE) e polipropileno (PP) semicristalinos tambémforam usados como matérias-primas para monofilamentos e fitas estiradas, talcomo descrito, por exemplo, nos documentos FR 2 814 761 e WO2004/092459.

As fitas estiradas, monofitas e monofilamentos preparadoscom polietileno apresentam maior maciez e flexibilidade, maior alongamentona ruptura e menor resistência a tração que as fitas estiradas, monofitas emonofilamentos preparados de outras matérias-primas, tal comopolipropileno. Estas propriedades são vantajosas, por exemplo, naprodutividade de fitas de pano de tecido. Os produtos preparados depolietileno, entretanto, principalmente apresentam a desvantagem de que aprocessabilidade é inadequada, particularmente em aplicações de películaproduzida por sopro. Esta desvantagem é mais exacerbada quando opolietileno tem uma distribuição do peso molecular mais estreita, que é umacaracterística desejável de maneira a maximizar a tenacidade.Em aplicações de película produzida por sopro, de fato, apelícula é preparada por meio de extrusão da película produzida por sopro,forçando o polietileno fundido através de uma matriz anular. Uma bolha éformada, que é inflada com ar e puxada para fora em uma velocidade maiorque a velocidade de saída da matriz. A bolha é intensivamente resfriada poruma corrente de ar, de maneira tal que a temperatura na linha decongelamento que delimita o material fundido que forma o materialsolidificado seja menor que o ponto de fusão do cristalito. A bolha é entãocolapsada, aparada se necessário e enrolada usando um dispositivo debobinamento adequado. De maneira a se obter uma película de qualidade altae constante, a bolha tem que ser suficientemente estável de maneira a evitarespessura e dobras irregulares indesejadas, que são pontos de fraqueza quandoa película é cortada em fitas e estirada.

Em aplicações de película produzidas por fundição, a películaé preparada por meio de extrusão de película reta. Neste caso, a viscosidadede alongamento do polietileno pode ser insuficientemente estável, resultandoassim em espessura irregular da película.

Monofilamentos que são preparados por extrusão dopolietileno fundido através de uma matriz em que uma pluralidade de furos,normalmente dispostos ao longo de um passo circular, é definida. Conforme ésabido, a corrida é preparada por extrusão e alimentação na matriz por meiode uma bomba rotatória. Os monofilamentos que emergem da matriz sãonormalmente subseqüentemente submetidos a têmpera e orientados estirandode uma maneira similar à descrita anteriormente com referência à orientaçãodas fitas. A necessidade de melhorar a processabilidade também é sentida naprodutividade de monofilamentos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Assim, existe uma necessidade de fitas estiradas tendo umamelhor processabilidade na etapa de formação da película por processo desopro ou por processo de fundição.

Mais em particular, o requerente observou a necessidade degarantir que a película da qual as fitas estiradas são preparadas tenham, porum lado, temperatura de fusão e pressão de fusão próprias e, por outro lado,sejam fabricadas em uma taxa de produtividade suficiente. Desta maneira, defato, a estabilidade da bolha de tal película é vantajosamente alcançada.

Desta forma, é um objetivo da presente invenção que ofornecimento de monofilamento, monofita ou produtos de fita estirada a basede polietileno com melhor processabilidade, particularmente no processo desopro destinado a formar uma película, a saber, em termos de estabilidade dabolha de tal película, não prejudique ao mesmo tempo as propriedadesmecânicas adequadas das películas de polietileno, em particular em termos deresistência a tração e alongamento na ruptura.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, aexpressão "estabilidade da bolha" é usada para indicar o fato que a bolhaformada durante o processo de sopro tem uma forma regular nas direçõestanto radial quanto axial, isto é, que a bolha tenha, por um lado, uma linha decongelamento que delimita o material fundido do material solidificado quemantém uma posição estável na direção axial e, por outro lado, um diâmetroconstante. Graças a estas características, a película então preparada tem umaespessura constante.

Em outras palavras, a bolha formada durante o processo desopro é capaz de manter uma forma e espessura regulares durante o sopro esubseqüente solidificação da película.

Surpreendentemente, o requerente observou que adicionandouma quantidade específica predeterminada de polibuteno a polietileno tendouma densidade acima de 0,930 g/cm3, é possível melhorar a processabilidadedo polietileno e, em particular, é possível melhorar a estabilidade da bolha dapelícula produzida por sopro, obtendo assim uma película com uma espessurauniforme a uma taxa de produtividade maior que na técnica anterior. Emoutras palavras, a película a partir da qual as fitas estiradas são preparadaspodem ser sopradas de uma maneira mais efetiva e produtiva. Ao mesmotempo, a combinação de um polietileno como este com uma quantidadeespecífica predeterminada de polibuteno permite que as propriedadesmecânicas sejam mantidas ou melhoradas, em particular, em termos deresistência a tração e alongamento na ruptura com relação ao polietileno comotal, isto é, não combinado com polibuteno. Vantajosamente, uma maior razãode estiramento pode ser obtida, que resulta em uma maior tenacidadeconveniente e um menor alongamento na ruptura final depois da orientação.

Em outras palavras, o polibuteno não meramente age como umauxiliar de processamento, isto é, como um aditivo, no geral, melhorando aprocessabilidade às custas das propriedades mecânicas: muito pelo contrário,a melhoria da processabilidade alcançada pela adição de polibuteno tanto nãoafeta substancialmente quanto melhora as propriedades mecânicas dacomposição. Então, a presente invenção vantajosamente permite obter umequilíbrio entre processabilidade e propriedades mecânicas, que sãonormalmente conflitantes uma com a outra. A processabilidade do polietileno,de fato, também pode ser melhorada ampliando a distribuição do pesomolecular, que necessariamente resulta em uma menor tenacidade; vice-versa,uma melhora na tenacidade do polietileno é convencionalmente obtidaestreitando a distribuição do peso molecular, que necessariamente resulta emuma processabilidade inferior.

Tais efeitos vantajosos de melhorar tanto a processabilidadequanto as propriedades mecânicas é surpreendente em vista daincompatibilidade conhecida entre polietileno e polibuteno. Estaincompatibilidade é bem conhecida e explorada, por exemplo, em embalagemselada por calor, onde polibuteno é convencionalmente adicionado aopolietileno em áreas predeterminadas ao longo da linha de selagem daembalagem de maneira a obter desprendibilidade e para facilitar a abertura daembalagem.

Desta maneira, de acordo com um primeiro aspecto desta, apresente invenção fornece uma composição de polietileno, em particulardestinada a formar películas a ser convertidas em fitas estiradas ou a extrusarmonofilamentos a ser convertidos nas fitas estiradas, a dita composiçãocompreendendo:

- 95,1 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3 e uma polidispersividade MwZMn de 2,0 a 5,9, e

- 4,9 %-0,5 % em peso de polibuteno.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, o termopolidispersividade Mw/Mn é usado para indicar a distribuição da massa molarMw/Mn, em que Mw é o peso molecular médio ponderado e Mn é o valor dopeso molecular médio da forma determinada por meio de cromatografia depermeação de gel, de acordo com DIN 55672.

A determinação dos valores Mn, Mw e da distribuição da massamolar Mw/Mn derivada a partir deste ponto foi realizada por meio decromatografia de permeação de gel em alta temperatura em um WATERS 150C usando um método baseado em DIN 55672 e as seguintes colunasconectadas em série: 3x SHODEX AT 806 MS, Ix SHODEX UT 807 e IxSHODEX AT-G nas seguintes condições: solvente: 1,2,4-triclorobenzeno(estabilizado com 0,025 % em peso de 2,6-di-terc-butil-4-metilfenol), fluxo: 1mL/min, 500 fjL de volume de injeção, temperatura: 140 °C. As colunasforam calibradas com padrões de polietileno com massas molares de 100 a10^7 g/mol. A avaliação foi realizada usando o software Win-GPC da Fa. HS-Entwicklungsgesellschaft fur wissenschafitliche Hard- e Software mbH, Ober-Hilbersheim.

Se a quantidade específica predeterminada de polibuteno formenor que 0,5 % em peso, nenhuma melhora na estabilidade da bolha dapelícula obtenível partindo da composição é observada.

De acordo com uma modalidade preferida, a composição depolietileno da invenção compreende de 1,0 % a 4,8 % em peso de polibuteno,mais preferivelmente de 1,5 % a 4,5 %, mais preferivelmente de 2,0 % a 4,4% e, ainda mais preferivelmente de 3,0 % a 4,2 %.

Em tais faixas preferidas, é vantajosamente possível obtertanto uma melhora da estabilidade da bolha quando das propriedadesmecânicas da película obtenível da composição.

Surpreendentemente, em tais composições preferidas, nãosomente a estabilidade da bolha da película é melhor, mas também aspropriedades mecânicas da película são adicionalmente melhores com relaçãoàs propriedades mecânicas das películas preparadas partindo de composiçõescorrespondentes consistindo somente em polietileno e opcionalmente deoutros aditivos convencionais a não ser polibuteno.

A densidade do polietileno da composição da invenção épreferivelmente na faixa média a alta de densidade, a saber, de 0,93 a 0,96g/cm3 , mais preferivelmente de 0,940 a 0,958 g/cm e, ainda maispreferivelmente de 0,940 a 0,950 g/cm3 .

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, aexpressão "polietileno de densidade média" (MDPE) é usada para indicar umpolietileno tendo uma densidade que varia de acima de 0,930 a 0,940 g/cm3 ,enquanto que a expressão "polietileno de alta densidade" (HDPE) é usadapara indicar uma película tendo uma densidade acima de 0,940 g/cm3 , porexemplo, de 0,940 g/cm3 a 0,960 g/cm3.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, opolietileno compreende um MDPE ou um HDPE preparado por meio de umcatalisador Ziegler-Natta. De acordo com uma modalidade preferidaalternativa, o polietileno compreende um MDPE ou um HDPE preparado pormeio de um catalisador de metaloceno.De acordo com uma modalidade preferida da invenção, opolietileno compreende um polietileno multimodal incluindo uma pluralidadede frações de polímero de etileno tendo pesos moleculares distintos.

Desta maneira, a composição da invenção, por um lado, podeter uma ampla distribuição molecular, que vantajosamente permiteadicionalmente melhorar a processabilidade da composição. Além disso,graças ao fato de que o componente polietileno primeiro multimodal dainvenção inclui uma pluralidade de frações de polímero de etileno tendoteores distintos de comonômero, a composição da invenção, por outro lado,pode ser ajustada de uma maneira tal a preferencialmente incluir quantidadesrelativamente maiores de comonômero em frações de peso molecularrelativamente maiores, e quantidades relativamente menores de comonômeronas frações de peso molecular relativamente menores, da forma descritaanteriormente com referência às modalidades adicionalmente preferidas, quevantajosamente permitem melhorar as propriedades mecânicas da composiçãoe, em particular, a resistência de perfuração, bem como a resistência a tração erasgamento dos produtos de película preparados a partir delas.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, opolietileno compreende um polietileno bimodal incluindo um polímero deetileno de peso molecular relativamente baixo e um polímero de etileno depeso molecular relativamente alto.

Isto resulta em uma ampliação vantajosa da distribuição dopeso molecular, que, por sua vez, vantajosamente permite preparar películastendo uma melhor processabilidade, mantendo ao mesmo tempo propriedadesmecânicas adequadas.

Preferivelmente, o polietileno bimodal inclui umhomopolímero de etileno de peso molecular relativamente baixo e copolímerode etileno de peso molecular relativamente alto.

Desta maneira, as propriedades mecânicas da películaobtenível da composição são adicionalmente melhores.

Preferivelmente, o copolímero de etileno de alto pesomolecular compreende uma quantidade predeterminada em peso de pelomenos um comonômero, que é preferivelmente selecionado do grupo quecompreende propeno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-l -penteno, 1-hepteno, 1-octeno e 1-deceno e combinações destes.

Mais preferivelmente, o copolímero de etileno de alto pesomolecular compreende até 10 % em peso, preferivelmente de 0,5 % a 10 %em peso, de pelo menos um comonômero, mais preferivelmente 0,5 % a 5 %em peso de pelo menos um comonômero, em ambos os casos ocomonômero(s) sendo preferivelmente selecionado da lista mencionadaanteriormente dos comonômeros preferidos.

A título de exemplo ilustrativo, se o comonômero for 1-buteno, o copolímero de etileno de alto peso molecular compreende menosque 2 % em peso de 1-buteno, mais preferivelmente 0,5 % a 1,5 % em pesode 1-buteno.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, opolietileno multimodal é preparado polimerizando etileno em uma respectivapluralidade de reatores arranjados em séries um com o outro. Neste caso, umapluralidade correspondente de estágios de polimerização é realizada em ummodo em série e o resultado dos estágios de polimerização subseqüentesdiferentes é uma composição multimodal de polietileno.

De acordo com uma modalidade alternativa da invenção, opolietileno multimodal é preparado por meio de um catalisador tipo misto,isto é, um catalisador compreendendo partículas cada uma contendo umapluralidade de espécies ativas distintas. Desta maneira, é vantajosamentepossível preparar o polietileno por meio de um processo de polimerizaçãorealizado em um único reator. Quando o catalisador tipo misto contémsomente duas espécies ativas, por exemplo, um polietileno bimodal pode servantajosamente obtido, que permite, por um lado, preparar uma composiçãode ampla distribuição do peso molecular e, por outro lado, polimerizar tanto ocomponente de peso molecular relativamente baixo quanto o componente depeso molecular relativamente alto de uma maneira paralela, isto é,substancialmente de uma maneira simultânea, em um único reator.

Alternativamente, pelo menos duas espécies catalíticas ativasdistintas são incorporadas em partículas de catalisador diferentes. Tambémneste caso, fornecendo uma mistura de pelo menos dois catalisadoresparticulados, uma pluralidade correspondente de estágios de polimerização évantajosamente realizada de uma maneira substancialmente simultânea de ummodo paralelo e o resultado dos estágios de polimerização substancialmentesimultâneos diferentes é uma composição multimodal de polietileno.

Preferivelmente, o polietileno tem um MFR (190/5) menor que5,0 g/10 min.

Vantajosamente, desta maneira, é possível obter umacomposição que é particularmente adequada para formação das fitas estiradasdestinadas a fabricação de grama artificial.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, o termoMFR (190/5) é usado para indicar a taxa de fluidez de acordo com padrão ISO1133, correspondente a uma medição realizada a uma temperatura de 190 0Ce em um peso de 5 kg.

O polietileno tem preferivelmente um MFR (190/5) de 1,5g/10 min a 5,0 g/10 min, mais preferivelmente menor que 3,5 g/10 min e,ainda mais preferivelmente de 1,5 g/10 min a 2,5 g/10 min.

Em tais faixas preferidas de taxa de fluidez, é vantajosamentepossível obter uma composição que é particularmente adequada para formarfitas estiradas destinadas a fabricação de rede para enfardamento circular.

Ainda mais preferivelmente, o polietileno tem preferivelmenteum MFR (190/5) menor que 2,5 g/10 min. De acordo com uma modalidadepreferida adicional da invenção, o polietileno tem um MFR (190/5) de 0,5g/10 min a 2,5 g/10 min, mais preferivelmente de 0,5 a 2,0 g/10 min.

Vantajosamente, a processabilidade do polietileno é, destamaneira, adicionalmente melhor.

Preferivelmente, o polietileno tem um FRR (21/5) menor que20, preferivelmente de 10 a 18, mais preferivelmente menor que 15 e, aindamais preferivelmente de 2 a 9.

Na presente descrição e nas seguintes reivindicações, o termoFRR (21/5) é usado para indicar a razão da vazão, que é a razão entre MFR(190/21) e MFR (190/5).

Se o polietileno tiver um FRR (21/5) menor que 20, emparticular de 12 a 20, é vantajosamente possível obter uma composição que éparticularmente adequada para formar fitas estiradas destinadas a fabricaçãode grama artificial, enquanto que se o polietileno tiver um FRR (21/5) menorque 12, é vantajosamente possível obter uma composição que éparticularmente adequada para formar fitas estiradas destinadas a fabricaçãode rede de enfardamento circular.

Preferivelmente, o polietileno tem uma viscosidade intrínsecatípica entre 1,5 a 3 dl/g em decalina a 135 °C, da forma determinada por ENISO 1628-3:2003.

O polibuteno tem preferivelmente um MFR (190/2) de 1 g/10min a 200 g/10 min, mais preferivelmente de 1 g/10 min a 50 g/10 min e,ainda mais preferivelmente de 1 g/10 min a 10 g/10 min.

Preferivelmente, o polibuteno é um homopolímero de 1-polibuteno.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, ohomopolímero 1-polibuteno tem um MFR (190/2) de 3 a 6 g/10 min, maispreferivelmente de 3,5 a 5 g/10 min.

De acordo com uma modalidade adicionalmente preferida, o 1-polibuteno é um copolímero aleatório, preferivelmente tendo um MFR(190/2) de 2 a 5 g/10 min, mais preferivelmente de 3 a 4 g/10 min.

O polibuteno é preferivelmente um copolímero de butenocompreendendo pelo menos um comonômero selecionado do grupo quecompreende etileno, propileno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-l -penteno, 1-hepteno, 1-octeno e 1-deceno e combinações destes.

Preferivelmente, o copolímero 1-polibuteno compreende 1 a15 % em peso de pelo menos um comonômero, preferivelmente selecionadodo grupo mencionado anteriormente.

Por exemplo, se o comonômero for etileno, o 1 copolímero -polibuteno preferivelmente compreende 1 a 4 % em peso de etileno.

Preferivelmente, a composição de polietileno tem umadensidade de 0,929 g/cm3 a 0,960 g/cm3 , mais preferivelmente de 0,940 g/cm3a 0,958 g/cm3 , mais preferivelmente de 0,940 g/cm3 a 0,950 g/cm3 e, aindamais preferivelmente de 0,942 g/cm3 a 0,946 g/cm3 .

De acordo com um segundo aspecto desta, a presente invençãodiz respeito ao uso de uma composição de polietileno compreendendo:

- 95,1 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3 , e

- 49 %-0,5 % em peso de polibuteno,

para preparar uma película. A invenção também diz respeito auma película tendo tais características.

Preferivelmente, a polidispersividade do polietileno Mw/Mn éde 2 a 10, mais preferivelmente de 2,0 a 5,9 e, ainda mais preferivelmente de3,0 a 5,9.

De acordo com modalidades adicionalmente preferidas, umacomposição de polímero como esta para a preparação de uma película e apelícula preparada a partir desta têm as características preferidas descritasanteriormente com referência ao primeiro aspecto da invenção.Vantajosamente, a película da invenção tem uma espessuratotal substancial constante sobre a superfície desta, isto é, uma espessura cujasvariações são menores que 10 % da espessura média da película também emuma maior taxa de produtividade, que pode ser até 80-95 kg/h.

A presente invenção também diz respeito, em particular, a umapelícula produzida por sopro ou fundição tendo as característicasmencionadas anteriormente.

A presente invenção também diz respeito ao uso de umacomposição de polietileno compreendendo:

- 90,0 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3, e

- 10,0 %-0,5 % em peso de polibuteno, para prepararmonofilamentos, monofitas ou fitas estiradas.

Se a quantidade específica predeterminada de polibuteno formenor que 0,5 % em peso, nenhuma melhora na estabilidade da bolha éobservada. Se a quantidade específica predeterminada de polibuteno for maiorque 10 % em peso, uma piora das propriedades mecânicas do polietileno éobservada. Preferivelmente, a composição compreende 95,1 %-99,5 % empeso de polietileno e 4,9 %-0,5 % de polibuteno. De acordo com modalidadesadicionalmente preferidas, para o uso mencionado anteriormente, umacomposição de polietileno pode ser contemplada que compreende de 1,0 % a4,8 % em peso de polibuteno, mais preferivelmente de 1,5 % a 4,5 %, maispreferivelmente de 2,0 % a 4,4 % e, ainda mais preferivelmente de 3,0 % a4,2 %.

A título de exemplo ilustrativo, a composição de polietilenoentão definida é adequada para preparar artigos têxteis, tais como gramaartificial, rede de enfardamento circular, geotêxteis para proteção debarragens, cordas, fios, redes de peixe, telas de estufa e janela, panos de filtro,lonas enceradas, tubos de embalagem, recipientes de volume flexíveis, sacosagrícolas, redes de estufa, redes de andaimes, redes de proteção de pássaros.

Desta maneira, a presente invenção também diz respeito amonofilamentos, monofitas ou fitas estiradas, bem como a artigos, tais como,por exemplo, os listados anteriormente, que podem ser fabricados a partir demonofilamentos, monofitas ou fitas estiradas.

A presente invenção também fornece um processo parapreparar monofilamento, monofita e produtos de fita estirada com umacomposição de polietileno, o dito processo compreendendo as etapas de:

a) fornecer uma composição de polietileno incluindo:

- 90,0 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm , e

- 10,0 %-0,5 % em peso de polibuteno,

b) produzir uma película da dita composição de polietileno,

c) cortar a dita película em uma pluralidade de fitas, e

d) orientar a dita pluralidade de fitas, preferivelmente porestiramento.

O polibuteno é preferivelmente adicionado ao polietileno emlinha por meio de um sistema de dosagem gravimétrico ou de volume natremonha ou, alternativamente, através de um pré-composto por meio de umsistema de extrusão convencional.

Alternativamente, a película pode ser primeiro orientada porestiramento e então cortada em fitas. Em tal caso, a etapa de orientação érealizada na película e a etapa de corte é realizada na película orientada. Emoutras palavras, em tal modalidade alternativa o processo compreende asetapas de:

a) fornecer uma composição de polietileno incluindo:

- 90,0-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm , e

- 10,0 %-0,5 % em peso de polibuteno,b) produzir uma película da dita composição de polietileno,

c) orientar a dita película, preferivelmente por estiramento, e

d) cortar a dita película orientada em uma pluralidade de fitas.

De acordo com uma modalidade preferida do processo dainvenção, o processo pode compreender duas etapas de orientação, a saber,uma primeira etapa de orientação, em que a película é orientada,preferivelmente por estiramento e, depois de uma etapa de corte da películaorientada, uma segunda etapa de orientação, em que a pluralidade de fitasformadas por corte é adicionalmente orientada.

Independente da modalidade específica do processo dainvenção, a película produzida na etapa b) pode ser tanto uma películaproduzida por sopro quanto uma película produzida por fundição. Aprodutividade da película é mais fácil e a produtividade é maior com umacomposição processada, tal como a que inclui polietileno e polibuteno daforma definida anteriormente com referência ao primeiro aspecto da invenção.

Na produtividade de películas produzidas por sopro, as resinaspreparadas com a composição da invenção fornecem uma bolha muitoestável, levando assim a películas com uma espessura constante e uniforme enão apresentando nenhuma dobra, ou poucas dobras.

Adicionalmente, observa-se que películas produzidas porsopro ou fundição mantêm boas propriedades mecânicas, tais comoresistência a tração e tenacidade.

A orientação da película e/ou das fitas cortadas a partir desta épreferivelmente realizada por estiramento. O estiramento é preferivelmenterealizado por meio de pelo menos uma unidade de estiramento. A unidade deestiramento preferivelmente compreende um meio de aquecimento, tais como,por exemplo, um forno de ar ou uma placa quente, pelo menos um rolodisposto a montante do meio de aquecimento e pelo menos um rolo disposto ajusante do meio de aquecimento, o pelo menos um primeiro rolo e o pelomenos um segundo rolo sendo capaz de ser acionado em diferentesvelocidades, a saber, em uma primeira velocidade e, respectivamente, em umasegunda velocidade.

Assim, por exemplo, a orientação da película e/ou das fitascortadas a partir dela é preferivelmente realizada por estiramento da películaou, alternativamente, das fitas pode meio de rolos dirigidos em diferentesvelocidades - o pelo menos um segundo rolo sendo operado em umavelocidade maior que a velocidade do pelo menos um primeiro rolo -passando ao mesmo tempo através do meio de aquecimento mantendo a umatemperatura abaixo da temperatura de fusão da composição de polietileno. Seum forno for usado, ar quente é soprado no forno, preferivelmentecontracorrente do movimento da película/fitas, e preferivelmente a umavazão, tal como para possibilitar aquecimento rápido e uniforme.

A unidade de estiramento pode alternativamente compreenderpelo menos dois conjuntos de rolos dispostos a montante e, respectivamente, ajusante do meio de aquecimento operável em diferentes velocidades. Osegundo conjunto de rolos é operado em uma velocidade maior que avelocidade do primeiro conjunto de rolos.

O estiramento das fitas é preferivelmente realizado por meiode tal unidade de estiramento compreendendo dois conjuntos de rolos.

O estiramento é realizado com uma razão de estiramento S.R.predeterminada definida pela razão da velocidade do segundo rolo (ou dosegundo conjunto de rolos) para a velocidade do primeiro rolo (ou do segundoconjunto de rolos). A razão de estiramento é preferivelmente maior que 1.

O estiramento em alta temperatura, por exemplo, na faixa de60 0C-120 °C, resulta em orientação de cadeia/cristais com um aumentosimultâneo da cristalinidade. Estas mudanças estruturais levam a um aumentona resistência a tração e, ao mesmo tempo, a uma redução do alongamento. Aresistência a tração aumenta com razão de estiramento crescente e comtemperatura de estiramento crescente.

Prefere-se que a temperatura de estiramento seja o maispróximo possível, mas menor que a temperatura de fusão. Para composiçõesde polietileno tendo uma densidade acima de 0,930 g/cm3, valores preferidospara a razão de estiramento são de 2-10 dependendo da aplicação final dacomposição e, em particular, das propriedades necessárias dos artigos a serfabricados a partir da composição.

As temperaturas de estiramento típicas dependem datemperatura de fusão da composição de polietileno: tais temperaturas devemser menores que a temperatura de fusão. Preferivelmente, as temperaturas deestiramento são de 60 °C a 100 °C.

Preferivelmente, as fitas estiradas são recozidas imediatamentedepois da operação de estiramento de maneira a minimizar diminuição quepode ocorrer como um resultado de estresses residuais nas fitas estiradas.Recozimento é preferivelmente feito aquecendo as fitas estiradas ao mesmotempo em que estas são transferidas do pelo menos segundo rolo em pelomenos um terceiro rolo (ou em um terceiro conjunto de rolos) tendo umaterceira velocidade que é menor que a velocidade do segundo rolo (ou dosegundo conjunto de rolos). Preferivelmente, a terceira velocidade é cerca de5 % da segunda velocidade. O recozimento é preferivelmente realizado a umatemperatura ligeiramente inferior à temperatura de estiramento.Preferivelmente, a temperatura de recozimento é de 5 a 20 0C menor que atemperatura de estiramento.

Polímeros que não incluem cadeias tanto retas muito longasquanto moléculas ramificadas de cadeia longa têm uma melhor estirabilidade.Por exemplo, as cadeias de polietileno retas normalmente obtidas com umcatalisador Ziegler-Natta têm um alto grau de estirabilidade.

A presente invenção será adicionalmente descrita por meio dasseguintes modalidades preferidas, sem restringir o escopo da invenção.MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Três composições de polietileno foram testadas para prepararfitas estiradas de acordo com os seguintes exemplos.

Exemplo 1 (comparação)

Um primeiro polietileno Pl foi uma resina de polietilenobimodal de alta densidade comercial preparada polimerizando etileno em doisreatores dispostos em série um com o outro na presença de um sistema decatalisador Ziegler-Natta: (Hostalen GF7740 F3, disponível da Basell). Pltinha uma densidade de 0,946 g/cm3, um MFR (190/5) de 1,8 g/10 min e umMFR (190/2) de 0,5 g/10 min. O polietileno Pl foi granulado.

Exemplo 2 (invenção)

Uma composição de polietileno P2 de acordo com o invençãofoi preparada adicionando ao polietileno granulado em pó do exemplo 1 um1-polibuteno aleatório comercial (PB 8340, disponível da Basell) tendo umadensidade de 0,89 g/cm3 e um MFR (190/2) de 3,4 g/10 min. A composiçãoconsistiu em 99,5 % em peso de polietileno e 0,5 % em peso de 1-polibuteno.

Exemplo 3 (invenção)

Uma composição de polietileno P3 de acordo com a invençãofoi adicionando ao polímero granulado em pó do exemplo 1 o 1-polibuteno doexemplo 2. A composição consistiu em 97,0 % em peso de polietileno e 3,0 %em peso de 1-polibuteno.

As propriedades das composições dos exemplos 1 a 3 sãoapresentadas na seguinte tabela 1.

Tabela 1

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O MFR (190/5) foi determinado a 190° em uma carga de 2,16kg de acordo com ISO 1133, condição T.O MFR (190/21) foi determinado a 190 0C em uma carga de21,6 kg de acordo com ISO 1133, condição G.

O FRR (21/5) foi a razão entre MFR (190/21) e MFR (190/5).

A densidade foi determinada de acordo com ISO 1183.

Extrusão da película

Cada composição de polietileno dos exemplos 1-3 anterior foiextrusada em películas por extrusão da película produzida por sopro em umalinha de película produzida por sopro fabricada por Barmag equipada comuma extrusora de parafuso único 9E4/24D fornecida com embalagem defiltro. A extrusora tinha um diâmetro de parafuso de 90 mm. A extrusoratinha, em particular, uma configuração de parafuso de três zonas, a saber,incluindo uma zona de alimentação, uma zona de compressão e uma zona demedição, com uma razão de compressão (isto é a razão entre a profundidademáxima de operação do parafuso e a profundidade mínima de operação doparafuso) de 3,5:1. A extrusora tinha uma cabeça de matriz de 250 mm comuma folga da matriz de 2 mm. O ângulo através do qual o ar de resfriamentofoi soprado na película extrusada foi de 4o.

Os primeiros testes foram realizados ajustando-se o parafuso auma velocidade predeterminada de 50 voltas por minuto, que deu umaprodutividade, da forma apresentada na tabela 2. O perfil de temperatura daextrusora foi o seguinte: 190 0C (zona de alimentação), 210 (zona decompressão), 235 0C (zona de medição e cabeça), enquanto que a temperaturada cabeça e de dosagem foram ambas 235 0C.

A razão de sopro foi 1,4:1 e a velocidade da película nocolapso foi 16 m/10 min. A altura da linha de congelamento foi de 600 mm navelocidade da extrusora ajustada para 50 rpm. Películas com umaespessura na ordem de 50 μιη foram obtidas. As propriedades de extrusão dasdiferentes películas na velocidade do parafuso ajustada são sumarizadas natabela 2.Tabela 2

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Testes adicionais foram realizados nas películas preparadascom as composições dos exemplos 1-3 com o objetivo de determinar aprodutividade estirável máxima e os valores mínimos e máximos da razão deestiramento. Com este propósito, as propriedades de extrusão das diferentespelículas a uma temperatura de fusão predeterminada e a uma pressão defusão predeterminada foram determinadas. Os resultados são sumarizados natabela 3.

Tabela 3

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Nenhum problema de instabilidade de bolha foi observado naspelículas de acordo com a invenção. Isto é mostrado pelos maiores valores deprodutividade estirável das películas preparadas a partir das composições P2 eP3 da invenção com relação à produtividade estirável da película preparada apartir da composição Pl da técnica anterior. Um alto valor de produtividadeestirável, por sua vez, resulta em uma produtividade correspondentementemaior vantajosa em uma dada produtividade.

Além disso, as faixas operativas mais amplas em que a razãode estiramento pode variar no caso das composições da invenção mostramque as películas da invenção são adequadas para uma classe mais ampla deprodutos, de grama artificial (onde uma razão de estiramento relativamentemenor é aplicada de maneira a obter uma tenacidade relativamente menor)para rede de enfardamento circular (onde uma razão de estiramentorelativamente maior é aplicada de maneira a obter uma tenacidaderelativamente maior).

Fabricação de fitas estiradas

Subseqüentemente, cada película produzida por sopro foicortada em uma pluralidade de fitas tendo uma largura de 6 mm e umaespessura de 50 μπι. Com este propósito, ferramentas de corte longitudinalforam usadas compreendendo uma pluralidade de bexigas igualmenteespaçadas umas das outras.

As fitas foram subseqüentemente orientadas por estiramento.Com este propósito, as fitas foram alimentadas a uma série de unidades deestiramento dispostas a jusante da extrusora.

Uma primeira unidade de estiramento, disposta diretamente ajusante da extrusora, abrangeu, na ordem, três rolos de mudança de direçãorevestidos com borracha, quatro rolos de aço inoxidável para a estabilizaçãodas fitas, um rolo compressor revestido com borracha e um primeiro forno deestiramento de ar quente a 130 °C.

Os rolos revestidos com borracha vantajosamente transportamas fitas evitando ao mesmo tempo qualquer deslize das fitas.

Uma segunda unidade de estiramento, disposta a jusante daprimeira unidade de estiramento e, em particular, a jusante do primeiro fornode estiramento de ar quente, compreendeu, na ordem, sete rolos de açoinoxidável para estabilizar as fitas, um rolo compressor revestido comborracha e um segundo forno de estiramento com ar quente mantido a 120 °C.

Uma terceira unidade de estiramento, disposta a jusante dasegunda unidade de estiramento e, em particular, a jusante do segundo fornode estiramento com ar quente, compreendeu, na ordem, sete rolos de açoinoxidável e um rolo compressor revestido com borracha.

Todos os rolos das três unidades de estiramentos forammantidos a temperatura ambiente.As fitas passaram, em ordem, sobre a primeira, segunda eterceira unidade de estiramento.

As fitas foram, assim, submetidas a um estiramento definidopor meio de uma razão de estiramento (S.R.) preferivelmente de 6:1 a 9:1,onde S.R. é a razão entre a velocidade da terceira unidade de estiramento e avelocidade dos rolos da primeira unidade de estiramento.

A primeira unidade de estiramento foi dirigida a uma primeiravelocidade de 18 m/min, enquanto que a segunda e terceira unidades deestiramento foram dirigidas a uma velocidade, tal como para alcançar osvalores de S.R. apresentados na tabela 4.

As fitas estiradas acabadas tinham uma espessura na ordem de20 μm, os valores de espessura específicos dependendo do valor S.R. Comoum exemplo ilustrativo, uma espessura de 20 μm foi obtida com um S.R. de6:1, enquanto que uma espessura de 17μm foi obtida com um S.R. de 9:1.

Depois da etapa de orientação descrita anteriormente, as fitasforam subseqüentemente coletadas em uma bobinadeira de bobina e aspropriedades mecânicas das fitas foram testadas.

Mais detalhadamente, as propriedades mecânicas das fitaspreparadas a partir das composições dos exemplos 1-3 foram medidas em umdinamômetro padrão (Instrom 4302) com uma distância de fixação de 200mm, uma velocidade de teste de 100 mm/min e uma temperatura de 23 0C, deacordo com o padrão DIN EN ISO 527. Em particular, as fitas foram testadascomo para a força de ruptura (N), resistência a tração (mN/tex) e alongamentona ruptura ( %). As propriedades mecânicas medidas a S.R. de 6, 7, 8 e 9 sãoapresentadas na tabela 4.

Tabela 4

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O título em tex dá o peso (g) de um comprimento de 1.000 m eé uma medição da massa linear de um filamento ou fibra.

As fitas estiradas tinham uma alta força de ruptura, resistênciaa tração e alongamento na ruptura. Elas também tinham um toque macio euma alta flexibilidade.

Quanto maior o S.R., mais intenso foi o aumento da resistênciaa tração, do alongamento na ruptura, ainda com valores adequados.

Claims (10)

1. Composição de polietileno, caracterizada pelo fato de quecompreende:- 95,1 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3 e uma polidispersividade Mw/Mn de 2,0 a 5,9,- 4,9 %-0,5 % em peso de polibuteno.

2. Composição de polietileno de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a densidade do polietileno é de 0,940 a 0,960g/cm3.

3. Composição de polietileno de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que o polietileno tem um MFR (190/5) menor que 3,5 g/10 min.

4. Composição de polietileno de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o polibuteno é umhomopolímero 1-polibuteno.

5. Composição de polietileno de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o polibuteno é umcopolímero de buteno compreendendo pelo menos um comonômeroselecionado do grupo de etileno, propileno, 1-penteno, 1-hexeno, 4-metil-l-penteno, 1-hepteno, 1-octeno e 1-deceno e combinações destes.

6. Uso de uma composição de polietileno, compreendendo:- 95,1 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm , e- 4,9 %-0,5 % em peso de polibutenocaracterizado pelo fato de que para preparar uma película.

7. Película, caracterizada pelo fato de que compreende umacomposição de polietileno compreendendo:- 95,1 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3 , e- 4,9 %-0,5 % em peso de polibuteno.

8. Uso de uma composição de polietileno compreendendo:- 90,0 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3, e- 10,0 %-0,5 % em peso de polibuteno,caracterizado pelo fato de que é para preparar monofilamentos,monofitas ou fitas estiradas.

9. Artigo, caracterizado pelo fato de que compreende umacomposição de polietileno compreendendo:- 10,0 %-0,5 % em peso de polibuteno,em que o artigo é selecionado do grupo que compreendegrama artificial, rede de enfardamento circular, geotêxteis para proteção debarragens, cordas, fios, redes de peixe, telas de estufa e janela, panos de filtro,lonas enceradas, tubos de embalagem, recipientes de volume flexíveis, sacosagrícolas, redes de estufa, redes de andaimes, redes de proteção de pássaros.

10. Processo para preparar fitas estiradas com uma composiçãode polietileno, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:a) fornecer uma composição de polietileno incluindo:- 90,0 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3, e- 90,0 %-99,5 % em peso de polietileno tendo uma densidadeacima de 0,930 g/cm3 , e- 10,0 %-0,5 % em peso de polibuteno,b) produzir uma película da dita composição de polietileno,c) cortar a dita película em uma pluralidade de fitas, ed) orientar a dita pluralidade de fitas por estiramento.