ES2247839T3 - Composiciones de resina, metodo para la produccion de composiciones de resina y mezclas de cargas para uso en composiciones de resina. - Google Patents
Composiciones de resina, metodo para la produccion de composiciones de resina y mezclas de cargas para uso en composiciones de resina.Info
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Abstract
Composiciones de resina termoplástica, caracterizadas porque las composiciones de resina termoplástica contienen entre 3 y 400 % en peso de carga basado en el peso de la resina, comprendiendo dicha carga talco y microsílice, en donde la proporción en peso entre talco y microsílice varía entre 15:1 y 1:15, y las partículas primarias de microsílice tienen un tamaño de partícula medio de 0, 15 m, aproximadamente.
Description
Composiciones de resina, método para la
producción de composiciones de resina y mezclas de cargas para uso
en composiciones de resina.
La presente invención se refiere a composiciones
de resina, nuevas y mejoradas y, más particularmente, a
composiciones de resina termoplástica tales como poliolefinas,
poli(cloruro de vinilo) y poliamida, y a un método para la
producción de composiciones de resina. La invención se refiere,
además, a una mezcla de cargas para usarse en la producción de
composiciones de resina.
Es bien conocida la producción de poliolefinas,
tal como un compuesto de polipropileno que contiene cargas
funcionales, tal como talco en forma de partículas finas para
aumentar la rigidez del producto de polipropileno final.
El talco es silicato de magnesio hidratado con la
fórmula teórica 3MgO.4SiO_{4}.H_{2}O y consiste en hidróxido de
magnesio intercalado entre dos láminas de sílice.
Cuando se añaden otras cargas además de talco a
fin de mejorar otras propiedades, tal como, por ejemplo, la
resistencia al impacto, se ha encontrado, sin embargo, que la
rigidez obtenida mediante el uso de talco solo como una carga se
reduce sustancialmente cuando se añade una segunda carga para
aumentar la resistencia al impacto. Son particularmente importantes
una alta rigidez y una alta resistencia al impacto en algunos
productos de polipropileno, tal como, por ejemplo, parachoques de
coche. Lo mismo se cumple para otros productos de resina
termoplástica.
La expresión "resina termoplástica" usada en
la memoria descriptiva y en las reivindicaciones no sólo incluye
resinas termoplásticas "per se", sino también sus
mezclas, así como una mezcla de resinas termoplásticas con otros
materiales, tal como un elastómero como caucho nitrilo. Los
llamados cauchos termoplásticos, elastómeros termoplásticos se
incluyen también en la definición de resina termoplástica. Las
resinas termoplásticas "per se" incluyen poliolefinas,
poliestireno, poliésteres, copolímeros ABE
(acrilonitrilo-butadieno-estireno),
poli(cloruro de vinilo) (PVC), poli(cloruro de vinilo)
rígido (UPVC), poliamida, polímeros acrílicos, polímeros de
policarbonato, polímeros de polisulfona y otros.
Por la patente de EE.UU. nº 4.722.952 se sabe que
la adición de microsílice a poli(cloruro de vinilo) mejora la
resistencia al impacto del poli(cloruro de vinilo) usado
para la producción de conductos eléctricos. Para tales productos la
rigidez no es de importancia. Por el contrario, no se desea una alta
rigidez para los conductos eléctricos.
El término "microsílice" usado en la memoria
descriptiva y en las reivindicaciones es SiO_{2} amorfo en forma
de partículas, obtenido a partir de un proceso en el que la sílice
se reduce y el producto de reducción se oxida en fase vapor para
formar sílice amorfa. La microsílice puede contener al menos 70% en
peso de sílice (SiO_{2}) y puede tener una densidad específica de
2,1-2,3 g/cm^{3} y un área superficial de
15-30 m^{2}/g. Las partículas primarias son
sustancialmente esféricas. Las partículas primarias tienen un tamaño
medio de 0,15 \mum, aproximadamente. La microsílice se obtiene
preferiblemente como un coproducto en la producción de silicio o
aleaciones de silicio en hornos de reducción eléctricos. En estos
procesos se forman grandes cantidades de sílice como SiO_{2}. El
SiO_{2} se recupera de manera convencional usando un filtro u
otro aparato de recogida. Para el propósito de la presente
invención, también se sobrentenderá que el término
"microsílice" incluye cenizas volantes, y más particularmente
partículas de cenizas volantes de forma esférica sustancial, que
tienen un tamaño de partícula por debajo de 10 micras.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar resinas termoplásticas que tengan tanto alta rigidez
como alta resistencia al impacto.
Conforme a un primer aspecto, la presente
invención se refiere, por lo tanto, a composiciones de resina
termoplástica, particularmente poliolefinas, poli(cloruro de
vinilo) y poliamida, caracterizadas porque las composiciones de
resina termoplástica contienen entre 3 y 400% en peso de carga
basado en el peso de la resina, comprendiendo dicha carga talco y
microsílice, en donde la proporción en peso entre talco y
microsílice varía entre 15:1 y 1:15, y las partículas primarias de
microsílice tienen un tamaño de partícula medio de 0,15 \mum,
aproximadamente.
Conforme a una realización preferida la
proporción en peso de talco y microsílice varía entre 6:1 y
1:5.
Conforme a un segundo aspecto, la presente
invención se refiere a un método para la producción de una
composición de resina termoplástica, particularmente poliolefinas,
poli(cloruro de vinilo) y poliamida, método que se
caracteriza por que se añaden talco y microsílice a la resina
termoplástica en una cantidad total que varía entre 3 y 400% en
peso basado en el peso de resina termoplástica y en que la
proporción en peso entre talco y microsílice se mantiene entre 15:1
y 1:15, después de lo cual la mezcla se transforma en un producto o
compuesto de resina termoplástica, donde las partículas primarias
de microsílice tienen un tamaño de partícula medio de 0,15 \mum,
aproximadamente.
Conforme a una realización preferida del método
de la presente invención, se añaden talco y microsílice a la resina
termoplástica como una mezcla de talco y microsílice.
La composición de la resina termoplástica se
puede hacer usando procesos convencionales como extrusión,
calandrado, moldeo por inyección y otros.
Conforme a un tercer aspecto, la presente
invención se refiere a una mezcla de cargas para usarse en resinas
termoplásticas, particularmente poliolefinas, poli(cloruro
de vinilo) y poliamida, en donde la mezcla de cargas contiene talco
y microsílice en una proporción en peso que varía entre 15:1 y 1:15,
y particularmente entre 6:1 y 1:5, teniendo las partículas
primarias de microsílice un tamaño de partícula medio de 0,15
\mum, aproximadamente.
Se ha encontrado, sorprendentemente, que el uso
combinado de talco y microsílice como cargas en resinas
termoplásticas, particularmente en poliolefinas,
poli(cloruro de vinilo) y poliamida, da productos finales que
tienen tanto alta rigidez como alta resistencia al impacto.
Un copolímero de polipropileno
no-cargado "BA 202E" suministrado por Borealis
se extruyó en un extrusor de composición con adición de una mezcla
de cargas compuesta de talco suministrado por Mondo Minerals OY y
microsílice suministrada por Elkem ASA. La proporción en peso entre
talco y microsílice en la mezcla de carga fue 2:1 y se realizaron
ensayos con adición de 5, 10 y 19% en peso de la mezcla de cargas
basado en el peso del copolímero de polipropileno. La rigidez del
polipropileno extruído se midió como módulo a la tracción conforme a
ISO 527 y la resistencia al impacto del polipropileno extruído se
midió como resistencia al impacto Charpy con entalla conforme a ISO
179/1A.
Con fines comparativos, el copolímero de
polipropileno se extruyó en el extrusor de composición sin adición
de carga y con la adición de 5, 10 y 18% en peso de talco y con 5 y
10% en peso de microsílice. Para estos ensayos comparativos también
se midieron, como se expuso arriba, la rigidez y la resistencia al
impacto. La rigidez y la resistencia al impacto resultantes se
muestran en la figura 1 y en la figura 2, respectivamente.
Como se puede ver a partir de las figuras 1 y 2,
la resistencia al impacto del polipropileno que contiene tanto talco
como microsílice es mucho más alta que para el polipropileno que
contiene sólo talco y sólo ligeramente más baja que para el
polipropileno que contiene sólo microsílice como carga. La rigidez
del polipropileno que contiene tanto talco como microsílice es
mucho más alta que para el polipropileno que contiene sólo
microsílice como carga y sólo ligeramente más baja que para el
polipropileno que contiene sólo talco como carga. El uso de una
mezcla de talco y microsílice, por lo tanto, da sorprendentemente un
polipropileno que tiene tanto una rigidez alta como una resistencia
al impacto alta.
Un copolímero de polietileno de alta densidad
(HDPE) no-cargado "HDPE HE
2467-BL" suministrado por Borealis se extruyó en
un extrusor de composición con adición de una mezcla de cargas
compuesta de talco suministrado por Mondo Minerals OY y microsílice
suministrada por Elkem ASA. La proporción en peso entre talco y
microsílice en la mezcla de cargas fue 2:1 y el ensayo se realizó
con adición de 10% en peso de la mezcla de cargas basado en el peso
del copolímero HDPE. La rigidez del HDPE extruído se midió como
módulo tensor conforme a ISO 527 y la resistencia al impacto del
HDPE extruído se midió como resistencia al impacto Charpy con
entalla conforme a ISO 179/1A.
Con fines comparativos, el copolímero HDPE se
extruyó en el extrusor de composición sin adición de carga, con la
adición de 10% en peso de talco y con adición de 10% en peso de
microsílice. Para estos ensayos comparativos también se midieron,
como se expuso arriba, la rigidez y la resistencia al impacto. La
rigidez y la resistencia al impacto resultantes se muestran en la
tabla 1.
| Material | Módulo Tensor | Resistencia al Impacto |
| (MPa) | (kJ/m^{2}) | |
| HDPE no-cargado | 850 | 13,6 |
| HDPE + 10% talco | 1160 | 18,0 |
| HDPE + 10% microsílice | 880 | 27,6 |
| HDPE + 10% mezcla de cargas | 1070 | 22,3 |
Como se puede ver a partir de la tabla 1, la
resistencia al impacto del HDPE que contiene tanto talco como
microsílice es más alta que para el HDPE que contiene sólo talco,
pero más baja que para el HDPE que contiene sólo microsílice como
carga. La rigidez del HDPE que contiene tanto talco como microsílice
es mucho más alta que para el HDPE que contiene sólo microsílice
como carga y sólo ligeramente más baja que para el HDPE que
contiene sólo talco como carga. El uso de una mezcla de talco y
microsílice, por lo tanto, produce sorprendentemente un HDPE que
tiene tanto una rigidez alta como una resistencia al impacto
alta.
Un polímero de poli(cloruro de vinilo)
(PVC) no-cargado se calandró con adición de una
mezcla de cargas compuesta de talco suministrado por Mondo Minerals
OY y microsílice suministrada por Elkem ASA. La proporción en peso
entre talco y microsílice en la mezcla de carga fue 2:1 en un caso
y 1:2 en otro caso, y los ensayos se realizaron con adición de 5%
en peso de la mezcla de carga basado en el peso de polímero PVC. La
rigidez del PVC calandrado se midió como módulo tensor conforme a
ISO 527 y la resistencia al impacto del PVC calandrado se midió
como resistencia al impacto Charpy con entalla conforme a ISO
179/1A.
Con fines comparativos, el polímero PVC se
calandró sin adición de carga, con adición de 5% en peso de talco y
con adición de 5% en peso de microsílice. Para estos ensayos
comparativos también se midieron, como se expuso arriba, la rigidez
y la resistencia al impacto. La rigidez y la resistencia al impacto
resultantes se muestran en la tabla 2.
| Material | Módulo Tensor | Resistencia al Impacto |
| (MPa) | (kJ/m^{2}) | |
| PVC no-cargado | 2916 | 6,5 |
| PVC + 5% talco | 3484 | 5,4 |
| PVC + 5% microsílice | 3010 | 8,5 |
| PVC + 5% mezcla de cargas talco/microsílice 2:1 | 3360 | 5,1 |
| PVC + 5% mezcla de cargas talco/microsílice 1:2 | 3167 | 7,9 |
Como se puede ver a partir de la tabla 2, la
resistencia al impacto del PVC que contiene talco y microsílice en
una proporción de 2:1 es aproximadamente la misma que para el PVC
que contiene sólo talco, pero más baja que para el PVC que contiene
sólo microsílice como carga. Para el PVC que contiene talco y
microsílice en una proporción de 1:2 se puede ver que la resistencia
al impacto es más alta que para el PVC que contiene talco y
microsílice en una proporción de 2:1 y casi tan alta como para el
PVC que contiene sólo microsílice. La rigidez del PVC que contiene
talco y microsílice en una proporción de 2:1 es mucho más alta que
para el PVC que contiene sólo microsílice como carga y sólo
ligeramente más baja que para el PVC que contiene sólo talco como
carga. Para el PVC que contiene talco y microsílice en una
proporción de 1:2 se verá que el módulo tensor es aún más alto que
para el PVC que contiene sólo microsílice. El uso de una mezcla de
talco y microsílice, por lo tanto, da sorprendentemente un PVC que
tiene tanto una rigidez alta como una resistencia al impacto
alta.
Un polímero de poliamida (PA)
no-cargado, "PA6 Ultramid B35" suministrado por
BASF se extruyó en un extrusor de composición con adición de una
mezcla de cargas compuesta de talco suministrado por Mondo Minerals
OY y microsílice suministrada por Elkem ASA. La adición de mezcla
de cargas fue 10% en peso de polímero. La proporción en peso entre
talco y microsílice en la mezcla de cargas en un primer ensayo fue
1:1 y 1:2 en un segundo ensayo. La rigidez del PA extruído se midió
como módulo tensor conforme a ISO 527 y la resistencia al impacto
del PA extruído se midió como resistencia al impacto Charpy con
entalla conforme a ISO 179/1A.
Con fines comparativos, el copolímero PA se
extruyó en el extrusor de composición sin adición de carga, con la
adición de 10% en peso de talco y con adición de 10% en peso de
microsílice. Para estos ensayos comparativos también se midieron,
como se expuso arriba, la rigidez y la resistencia al impacto. La
rigidez y la resistencia al impacto resultantes se muestran en la
tabla 3.
| Material | Módulo Tensor | Resistencia al Impacto |
| (MPa) | (kJ/m^{2}) | |
| PA no-cargado | 700 | Sin rotura |
| PA + 10% talco | 1430 | 10,6 |
| PA + 10% microsílice | 890 | 33,2 |
| PA + 10% mezcla de cargas talco/microsílice 1:1 | 1210 | 16,3 |
| PA + 10% mezcla de cargas talco/microsílice 1:2 | 1120 | 19,7 |
Como se puede ver a partir de la tabla 3, la
resistencia al impacto del PA que contiene tanto talco como
microsílice es mucho más alta que para el PA que contiene sólo
talco, pero más baja que para el PA que contiene sólo microsílice
como carga. También se puede ver que la resistencia al impacto
aumenta al aumentar la cantidad de microsílice en la mezcla de
cargas. La rigidez del PA que contiene tanto talco como microsílice
es mucho más alta que para el PA que contiene sólo microsílice,
pero la rigidez se reduce ligeramente cuando aumenta el contenido
en microsílice en la mezcla de cargas.
Claims (10)
1. Composiciones de resina termoplástica,
caracterizadas porque las composiciones de resina
termoplástica contienen entre 3 y 400% en peso de carga basado en
el peso de la resina, comprendiendo dicha carga talco y microsílice,
en donde la proporción en peso entre talco y microsílice varía
entre 15:1 y 1:15, y las partículas primarias de microsílice tienen
un tamaño de partícula medio de 0,15 \mum, aproximadamente.
2. Composiciones de resina termoplástica conforme
a la reivindicación 1, caracterizadas porque la proporción en
peso de talco y microsílice varía entre 6:1 y 1:5.
3. Composiciones de resina termoplástica conforme
a las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizadas porque
comprenden poliolefinas, poli(cloruro de vinilo) o
poliamida.
4. Un método para la producción de una
composición de resina termoplástica, caracterizado porque se
añaden talco y microsílice a la resina termoplástica en una cantidad
total entre 3 y 400% en peso basado en el peso de resina
termoplástica y en el que la proporción en peso entre talco y
microsílice se mantiene entre 15:1 y 1:15, después de lo cual la
mezcla forma un producto o compuesto de resina termoplástica, donde
las partículas primarias de microsílice tienen un tamaño de
partícula medio de 0,15 \mum, aproximadamente.
5. Un método conforme a la reivindicación 4,
caracterizado porque se añaden talco y microsílice a la
resina termoplástica como una mezcla de talco y microsílice.
6. Un método conforme a la reivindicación 4,
caracterizado porque se añaden por separado talco y
microsílice a la resina termoplástica.
7. Un método conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque las
composiciones de resina comprenden poliolefinas, poli(cloruro
de vinilo) o poliamida.
8. Una mezcla de cargas para usarse en
composiciones de resina termoplástica, caracterizada porque
la mezcla de carga contiene talco y microsílice en una proporción en
peso entre 15:1 y 1:15, y las partículas primarias de microsílice
tienen un tamaño de partícula medio de 0,15 \mum,
aproximadamente.
9. Una mezcla de cargas conforme a la
reivindicación 8, caracterizada porque la mezcla de cargas
contiene talco y microsílice en una proporción en peso entre 6:1 y
1:5.
10. Una mezcla de cargas conforme a las
reivindicaciones 8 ó 9, caracterizada porque las
composiciones de resina comprenden poliolefinas,
poli(cloruro de vinilo) o poliamida.
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