ES2229122T3

ES2229122T3 - Peliculas orientadas biaxialmente de bajo brillo que comprende polimeros aromaticos vinilicos y particulas de caucho sustancialmente no esfericas.

Info

Publication number: ES2229122T3
Application number: ES02720780T
Authority: ES
Inventors: Chieh-Chun Chau
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: US20020143107A1; CA2437316C; KR100787689B1; WO2002062876A3; EP1368416B1; HUP0302994A2; CN1494566A; DE60202135D1; US6579946B2; HUP0302994A3; WO2002062876A2; ATE283887T1; KR20030076648A; PL363479A1; DE60202135T2; JP4261187B2; JP2004518792A; BR0207065A; MXPA03006907A; CZ20032069A3

Abstract

Una película polimérica que comprende un polímero aromático vinílico y partículas de caucho, en la que dichas partículas de caucho: (a) tienen una relación de aspecto mayor de 5; (b) tienen un tamaño de partícula no forzada de al menos 2, 5 micrómetros y (c) están presentes a una concentración de menos de un 2% en peso, basada en el peso de película; y en la que dicha película polimérica está orientada biaxialmente y tiene un brillo a 60º de menos de 80 tanto en la dirección de fabricación como en la transversal a ambos lados de la película, medido mediante el método D- 2457 de la American Society for Testing and Materials.

Description

Películas orientadas biaxialmente de bajo brillo que comprenden polímeros arómaticos vinílicos y partículas de caucho sustancialmente no esféricas.

La presente invención se refiere a películas de polímero orientado biaxialmente de bajo brillo que comprenden un polímero aromático vinílico y partículas de caucho sustancialmente no esféricas. Las películas de "bajo brillo" tienen un brillo a 60 grados (º) de menos de 80, medido según el método D-2457 de la American Society for Testing and Materials (ASTM).

Las películas de bajo brillo son útiles como películas de ventana de sobres de correos. Las películas de ventana son películas poliméricas transparentes que cubren una abertura en un sobre. Las películas de ventana permiten leer las direcciones que están incluidas en un sobre. Los dispositivos de lectura óptica de caracteres (LOC) son útiles para leer direcciones en sistemas de clasificación automatizada del correo, pero la exactitud de la LOC está afectada por el brillo de la película. La exactitud del dispositivo de LOC se reduce típicamente cuando aumenta el brillo de la película de ventana. Por lo tanto, las películas de ventana de bajo brillo facilitan una clasificación exacta del correo cuando se utilizan dispositivos de LOC.

Alterar o hacer rugosa la superficie de una película polimérica es un modo de reducir su brillo. Desgraciadamente, hacer rugosa la superficie aumenta también típicamente el velo de la película, reduciendo la claridad óptica a través de la película.

Los aditivos, tales como modificadores de caucho y cargas inorgánicas, pueden reducir también el brillo de una película polimérica. Los aditivos se incluyen normalmente a concentraciones de un 2 por ciento en peso (% en peso) o mayores, basadas en el peso de película. Los aditivos tienden a afectar a propiedades de la película distintas del brillo. Por ejemplo, el velo de una película aumenta típicamente al aumentar la concentración de modificadores poliméricos en la película. Los aditivos pueden aumentar también el diferencial de brillo direccional (DBD) y el diferencial de brillo de superficie de una película. El DBD es la diferencia de brillo en la dirección de fabricación (DF) respeto a la dirección transversal (DT) en la superficie de una película sencilla. La DF es la dirección paralela a la dirección en que se mueve una película durante la producción. La DT es una dirección perpendicular a la DF y paralela a la superficie de la película. El diferencial de brillo de superficie (DBS) es la diferencia en brillo entre las superficies opuestas de la película. El DBS se mide en DF o DT, siempre que la dirección sea la misma en ambas superficies. El aumento de los valores de DBS y DBD no es atractivo, porque corresponde a un brillo de película menos homogéneo. Aumentar el velo no es atractivo para las películas de ventana porque reduce la visibilidad a través de la
película.

Es deseable una película de bajo brillo que comprenda menos de un 2% en peso de aditivos, basado en el peso de película. Es aún más deseable una película tal que tenga adicionalmente al menos una de las siguientes características: un DBS de 25 o menos, un DBD de 15 o menos, un valor de velo de 30 o menos cuando se mide en una película de 29,2 \mum de grosor.

En un primer aspecto, la presente invención es una película polimérica que comprende un polímero aromático vinílico y partículas de caucho, en la que dichas partículas de caucho: (a) tienen una relación de aspecto mayor de 5; (b) tienen un tamaño de partícula no forzada de al menos 2,5 micrómetros y (c) están presentes a una concentración de menos de un 2% en peso, basada en el peso de película; y en la que dicha película polimérica está orientada biaxialmente y tiene un brillo a 60º de menos de 80 tanto en la dirección de fabricación como en la transversal a ambos lados de la película, medido mediante el método D-2457 de la American Society for Testing and Materials.

En un segundo aspecto, la presente invención es una película polimérica que comprende una mezcla de poliestireno de aplicaciones generales y poliestireno de alto impacto, conteniendo dicha película partículas de caucho que: (a) tienen una relación de aspecto mayor de 5; (b) tienen un tamaño de partícula no forzada de al menos 2,5 micrómetros y (c) están presentes a una concentración de menos de un 2% en peso, basada en el peso de película; y en la que dicha película polimérica está orientada biaxialmente y tiene un brillo a 60º de menos de 80 tanto en la dirección de fabricación como en la transversal a ambos lados de la película, medido mediante el método D-2457 de la American Society for Testing and Materials.

Preferiblemente, las películas del primer y segundo aspectos tienen al menos una de las siguientes características adicionales: (d) un diferencial de brillo de superficie menor de 25, (e) un diferencial de brillo direccional menor de 15, y (f) un valor de velo de 30 o menor, cuando se mide en una película de 29,2 \mum de grosor.

En un tercer aspecto, la presente invención es un sobre que comprende al menos dos materiales; siendo al menos uno de dichos materiales la película del primer o segundo aspectos.

La presente invención satisface una necesidad en la técnica al proporcionar una película de bajo brillo que comprende menos de un 2 por ciento en peso (2% en peso) de aditivo, basado en el peso de película.

En la presente memoria, los intervalos especificados incluyen intervalos cerrados a menos que se indique otra cosa.

La presente invención es una película polimérica de bajo brillo orientada biaxialmente que comprende un polímero aromático vinílico (PAV) y partículas de caucho sustancialmente no esféricas.

Las películas de la presente invención tienen un brillo a 60º tanto en la dirección de fabricación como transversal a ambos lados de la película de menos de 80, preferiblemente de 75 o menos, más preferiblemente de 70 o menos, lo más preferiblemente de 65 o menos. Las películas que tienen valores de brillo de menos de 80 permiten a dispositivos de LOC leer a su través más exactamente que películas que tienen valores de brillo de 80 o superiores.

Simultáneamente, las películas de la presente invención tienen preferiblemente un DBS de 25 o menos, preferiblemente de 20 o menos, más preferiblemente de 15 o menos tanto en DF como en DT. Las películas tienen también preferiblemente un DBD de 15 o menos, preferiblemente de 10 o menos, más preferiblemente de 7 o menos a cada lado. Las películas que tienen valores de DBS mayores de 25 y valores de DBD mayores de 15 son menos atractivas porque su brillo es altamente dependiente de la orientación de la película. Como resultado, la exactitud de la LOC cuando se lee a través de dichas películas dependería de la orientación de la película.

Las películas de la presente invención tienen deseablemente un valor de velo de 30 o menos, preferiblemente de 27 o menos, más preferiblemente de 24 o menos cuando se mide en una película de 29,2 \mum de grosor según el método ASTM D-1003.

Las películas orientadas biaxialmente de la presente invención incluyen partículas de caucho sustancialmente no esféricas. Las partículas de caucho sustancialmente no esféricas tienen una dimensión mayor (L), una dimensión menor (T) y una tercera dimensión (W). L, T y W son mutuamente perpendiculares y atraviesan el centro de la partícula. L y W son paralelas, o esencialmente paralelas, a la superficie de la película. "Esencialmente paralelo" significa dentro de 45º de paralelismo. T es perpendicular, o esencialmente perpendicular, a la superficie de la película. "Esencialmente perpendicular" significa dentro de 45º de perpendicularidad. Las partículas de caucho sustancialmente no esféricas tienen cada una una relación de aspecto y un área de sección transversal principal (ASTP). La relación de aspecto es igual a L dividida entre T. El ASTP es \pi(L+W)^{2}/16.

Las partículas de caucho sustancialmente no esféricas tienen una relación de aspecto tanto en la dirección de fabricación como en la dirección transversal (definida a continuación) mayor de 5, preferiblemente mayor de 10, más preferiblemente mayor de 30, aún más preferiblemente mayor de 50. Teóricamente, no existe un máximo para la relación de aspecto. Las relaciones de aspecto mayores son más deseables que las relaciones de aspecto menores para partículas en una película porque las relaciones de aspecto mayores corresponden típicamente a un brillo de película menor.

Se mide la relación de aspecto de una partícula de caucho utilizando una imagen de microscopía de transmisión electrónica (MTE) de una sección transversal de una partícula de caucho. Se expone la sección transversal cortando una película perpendicularmente a la superficie de la película y paralelamente a la dirección de fabricación (definida a continuación) a o la dirección transversal (definida a continuación). Cortar la película paralelamente a la dirección de fabricación revela las relaciones de aspecto de la partícula de caucho en la dirección de fabricación. Cortar la película paralelamente a la dirección transversal revela las relaciones de aspecto de la partícula de caucho en la dirección transversal.

El brillo de película para las películas de la presente invención es una función del ASTP de las partículas de caucho de las mismas. Aumentar el ASTP de las partículas de caucho en una película reduce típicamente el brillo de la película. Aumentar la relación de aspecto de las partículas de caucho tiende también a aumentar el ASTP.

El ASTP y la relación de aspecto de las partículas de caucho en una película aumentan típicamente al estirar la película en una dirección, preferiblemente en dos direcciones perpendiculares paralelas a la superficie de la película. Por tanto, la orientación biaxial de una película aumenta el ASTP y la relación de aspecto de las partículas de caucho en la película, reduciendo así el brillo de la película.

La extensión de la película se caracteriza por una tasa de estiramiento. La tasa de estiramiento es la distancia post-extendida dividida entre la distancia pre-extendida. Por ejemplo, una película tiene una cierta longitud L pre-extendida y anchura W pre-extendida. Después de extender la película a lo largo de su longitud y anchura, la longitud post-extendida es L' y la anchura post-extendida es W'. Por tanto, L'/L es la tasa de estiramiento a lo largo de la longitud y W'/W es la tasa de estiramiento a lo largo de la anchura de la película.

Las películas de la presente invención están orientadas biaxialmente. La orientación biaxial es el resultado de extender una película a una tasa de estiramiento de 2 o más, preferiblemente de 3 o más en dos ejes ortogonales en un plano que contiene la superficie de película. Son deseables tasas de estiramiento mayores, puesto que dan como resultado típicamente películas de menor brillo que las tasas de estiramiento menores para películas dentro del alcance de esta invención. Las tasas de estiramiento por debajo de 2 a menudo no consiguen producir partículas de caucho sustancialmente no esféricas. Una tasa de estiramiento demasiado alta tiende a romper la película. Normalmente, la tasa de estiramiento en cada dirección es menor de 15.

Se mide la tasa de estiramiento de una película orientada biaxialmente después de la fabricación marcando la película con dos conjuntos de líneas; uno se establece paralelo a la DF y el otro se establece paralelo a la DT. Se mide la longitud de las líneas para establecer su longitud pre-recocido, después se recuece la película durante una hora en una estufa a una temperatura de recocido 15ºC superior a la temperatura de transición vítrea del PAV de la película. De nuevo, se mide la longitud de las líneas para determinar su longitud post-recocido. La longitud pre-recocido de una línea dividida entre su longitud post-recocido es la tasa de estiramiento para la película orientada biaxialmente a lo largo del eje en que se trazó la línea.

La película orientada biaxialmente fuerza a las partículas de caucho de la misma a su forma sustancialmente no esférica. Las partículas de caucho son sustancialmente esféricas cuando no se fuerza la película. Las partículas "sustancialmente esféricas" tienen una relación de aspecto de menos de 5.

Las partículas de caucho adecuadas tienen un tamaño de partícula no forzada de 2,5 \mum o más, preferiblemente de 3 \mum o más, más preferiblemente de 4 \mum o más. Las partículas de caucho que tienen un tamaño de partícula no forzada de menos de 2,5 \mum son demasiado pequeñas para producir brillo en el intervalo deseado a las concentraciones de caucho de la presente invención. Aunque no existe un límite superior, el tamaño de partícula no forzada es generalmente de 10 \mum o menos. Las partículas de caucho no forzadas pueden tener una distribución de tamaño de partícula multimodal o monomodal.

Las películas de bajo brillo que contienen partículas grandes de caucho (de 2,5 \mum o más de tamaño) tienen más de una ventaja de actuación frente a las películas de bajo brillo que contienen sólo partículas pequeñas de caucho (menos de 2,5 \mum de tamaño). Para películas que tienen iguales valores de brillo (según el método ASTM D-2457), una preparada sólo con partículas pequeñas de caucho y la otra preparada con partículas grandes de caucho, la película con partículas grandes de caucho generalmente: (1) requiere una concentración menor de caucho; (2) es menos sensible a las condiciones de procesamiento, por lo tanto es más fácil de preparar con un valor de brillo consistente; y (3) tiene una apariencia satinada más suave que hace menos obvias las heterogeneidades en la película.

Se determina el tamaño de partícula no forzada para las partículas de caucho en una película disolviendo suficiente película en una solución al 1% en peso de tiocianato de amonio en dimetilformamida para formar una solución turbia, después se mide el tamaño de partícula utilizando un Beckman-Coulter multisizer 2E utilizando una apertura de
30 \mum.

Las partículas de caucho comprenden típicamente al menos un polímero de alcadieno. Los alcadienos adecuados son dienos 1,3-conjugados tales como butadieno, isopreno, cloropreno o piperileno. Preferiblemente, el polímero es un homopolímero de dienos 1,3-conjugados, prefiriéndose especialmente aquellos homopolímeros de 1,3-butadieno. Son también adecuados cauchos copoliméricos de alcadieno que contienen pequeñas cantidades, por ejemplo menos de un 15, preferiblemente menos de un 10% en peso, de otros monómeros tales como compuestos aromáticos monovinilidénicos.

Las partículas de caucho están preferiblemente exentas de estructura núcleo-cubierta, en la que las partículas tienen una fase de núcleo polimérico y al menos una fase de cubierta polimérica (véase por ejemplo la patente de Estados Unidos nº 5.237.004 de la columna 7, línea 1 a la columna 9 línea 2).

Las concentraciones de partículas de caucho adecuadas en las presentes películas dadas a conocer son menores de un 2% en peso, preferiblemente de un 1,8% en peso o menores, más preferiblemente de un 1,5% en peso o menores, basadas en el peso de película.

El límite inferior de concentración de partículas de caucho depende del tamaño de partícula no forzada del caucho. Las partículas que tienen un mayor tamaño de partícula no forzada pueden producir una película que tiene propiedades de brillo y velo aceptables a concentraciones menores que las partículas que tienen un tamaño menor de partícula no forzada. Generalmente, la concentración de partículas de caucho es mayor de un 0,5% en peso, beneficiosamente mayor de un 0,8% en peso, y preferiblemente mayor de un 1,0% en peso, basada en el peso de película total. Las películas de la presente invención contienen preferiblemente menos de un 0,5% en peso de cargas distintas de partículas de caucho, basado en el peso de película.

Los PAV adecuados incluyen polímeros de monómeros aromáticos vinílicos tales como estireno y estirenos sustituidos en el anillo con alquilo o arilo, tales como para-metilestireno, para-terc-butil-estireno. Los PAV adecuados incluyen también copolímeros de monómeros aromáticos vinílicos y monómeros tales como acrilonitrilo, metacrilonitrilo, ácido metacrílico, metacrilato de metilo, ácido acrílico, acrilatos de metilo, maleimida, fenilmaleimida y anhídrido maleico. Preferiblemente, el PAV es poliestireno.

Una variación de la presente invención contiene poliestireno de alto impacto (PEAI). El PEAI es una mezcla de caucho de alcadieno en poliestireno. El PEAI es un poliestireno copolimerizado o mezclado con un caucho de alcadieno. Típicamente, el PEAI tiene una concentración de caucho mayor de un 2% en peso, basada en el peso de resina. Mezclar poliestireno de aplicaciones generales con PEAI es un modo de formar una combinación de partícula de PAV-caucho adecuada para formar películas de la presente invención.

Cualquier proceso de fabricación de películas es útil para la preparación de las películas de la presente invención, incluyendo colada en solución con orientación biaxial posterior, estiramiento de colada y procesos de soplado. Los procesos de soplado incluyen aquellos en que se sopla la burbuja de polímero en cualquier dirección, incluyendo hacia arriba, hacia abajo u horizontalmente. La película soplada es el producto de un proceso de soplado.

Las películas de la presente invención tienen típicamente un grosor de 10 \mum o mayor, deseablemente de 20 \mum o mayor, preferiblemente de 30 \mum o mayor, y típicamente de 250 \mum o menor, preferiblemente de 100 \mum o menor, más preferiblemente de 80 \mum o menor. Es difícil conseguir una relación de aspecto de partícula de caucho dentro del intervalo deseado para películas más gruesas de 250 \mum. Las películas más delgadas de 10 \mum tienden a romperse durante la fabricación.

Las películas de la presente invención son particularmente útiles como películas de ventana en sobres. Los sobres con películas de ventana comprenden típicamente al menos dos materiales, incluyendo un material de empaquetado primario y una película de ventana. Los materiales de empaquetado primarios incluyen papel así como polímeros tejidos y no tejidos tales como poliésteres.

El siguiente ejemplo ilustra adicionalmente la presente invención y no limita el alcance de la invención en modo alguno.

Ejemplo (Ej.) 1

Película soplada

Se prepara una mezcla de poliestireno de aplicaciones generales (tal como resina de poliestireno STYRON* 685 de The Dow Chemical Company) y un PEAI que tiene partículas de caucho de 4,5 \mum de tamaño de partícula (tal como resina PEAI ATEK* 1170 de The Dow Chemical Company, que tiene una concentración de partículas de caucho de un 8,5% en peso respecto al peso de resina) en un extrusor a 204ºC para formar una mezcla polimérica fundida. La relación de poliestireno de aplicaciones generales a PEAI es suficiente para conseguir una concentración de partículas de caucho en la mezcla polimérica fundida de un 1,28% en peso basada en el peso total de la mezcla.

Se prepara el Ej. 1 soplando la mezcla polimérica fundida en una película. Se sopla la mezcla polimérica fundida a través de un troquel anular a un caudal de polímero de entre 0,76 y 38,1 m/min para establecer una burbuja con un diámetro de burbuja máximo. El troquel anular tiene un diámetro tal que la relación del diámetro máximo de burbuja al diámetro del troquel anular es de 3. Se hace fluir aire uniformemente sobre la burbuja a una temperatura menor de 80ºC para enfriar la película por debajo de 100ºC antes de la recogida. Se recoge la película resultante a una velocidad de enrollamiento de entre 3 y 152 m/min), de tal modo que la relación de velocidad de enrollamiento a caudal de polímero es de 4. La película resultante tiene un grosor de 29,2 \mum.

Se deja enfriar el Ej. 1 hasta temperatura ambiente y se mide el velo según el método ASTM D1003 y el brillo a 60º según el método ASTM D2457. Se mide el brillo a 60º tanto en la dirección de fabricación (DF) como en la dirección transversal (DT) a ambos lados (lado 1 y lado 2) de la película. Se mide la relación de aspecto de la partícula de caucho utilizando una imagen de MTE observando una sección de película paralela a la superficie de la película. Se miden las tasas de estiramiento utilizando una temperatura de recocido de 115ºC. La Tabla 1 muestra los resultados del Ej. 1.

TABLA 1 Propiedades de película para el Ej. 1

Tamaño de partícula no forzada	4,5 \mum
Relación de aspecto de partícula de caucho	77
Tasa de estiramiento (DF)	7,0
Tasa de estiramiento (DT)	4,0
Valor de velo	20
Brillo a 60º lado 1 DF	70
Brillo a 60º lado 1 DT	62
Brillo a 60º lado 2 DF	63
Brillo a 60º lado 2 DT	50
Diferencial de brillo de superficie DF	7
Diferencial de brillo de superficie DT	12

TABLA 1 (continuación)

Diferencial de brillo direccional lado 1	8
Diferencial de brillo direccional lado 2	13

El Ej. 1 ilustra una película basada en poliestireno de la presente invención.

El Ej. 1 es sólo un ejemplo de una composición de película. Las películas de otras composiciones y procesos de fabricación dados a conocer formarán también películas de la presente invención.

Claims

1. Una película polimérica que comprende un polímero aromático vinílico y partículas de caucho, en la que dichas partículas de caucho:

(a): tienen una relación de aspecto mayor de 5;

(b): tienen un tamaño de partícula no forzada de al menos 2,5 micrómetros y

(c): están presentes a una concentración de menos de un 2% en peso, basada en el peso de película; y

en la que dicha película polimérica está orientada biaxialmente y tiene un brillo a 60º de menos de 80 tanto en la dirección de fabricación como en la transversal a ambos lados de la película, medido mediante el método D-2457 de la American Society for Testing and Materials.

2. La película de la reivindicación 1, en la que dicha película tiene un diferencial de brillo de superficie de 25 o menos.

3. La película de la reivindicación 1 ó 2, en la que dicha película tiene un diferencial de brillo direccional de 15 o menos.

4. La película de la reivindicación 1, 2 ó 3, en la que dicha película tiene un valor de velo de 30 o menos, cuando se mide en una película de 29,2 \mum de grosor.

5. La película de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que dicha película tiene una tasa de estiramiento de al menos 2 en cada uno de los dos ejes ortogonales en un plano que contiene la superficie de la película.

6. La película de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que dicho polímero aromático vinílico es poliestireno.

7. La película de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que dichas partículas de caucho se seleccionan del grupo constituido por polibutadieno, copolímeros de polibutadieno-poliestireno y copolímeros de estireno-acrilonitrilo.

8. Una película polimérica que comprende una mezcla de poliestireno de aplicaciones generales y poliestireno de alto impacto, conteniendo dicha película partículas de caucho que:

a): tienen una relación de aspecto mayor de 5;

b): tienen un tamaño de partícula no forzada de al menos 2,5 micrómetros;

c): están presentes a una concentración de menos de un 2% en peso, basada en el peso de película;

y en la que dicha película polimérica está orientada biaxialmente y tiene un brillo a 60º de menos de 80 tanto en la dirección de fabricación como en la transversal a ambos lados de la película, medido mediante el método D-2457 de la American Society for Testing and Materials.

9. Un sobre que comprende al menos dos materiales, en el que al menos uno de dichos materiales es la película de la reivindicación 1 o la reivindicación 8.