ES2249969B1 - PVC BASED BLENDS WITH HIGHER TEMPERATURE OF VICAT COATING AND IMPROVED PROCESSABILITY. - Google Patents
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Abstract
Mezclas basadas en PVC con mayor temperatura de reblandecimiento Vicat y procesabilidad mejorada, que comprenden entre 10 y 95% en peso de resina en base PVC, entre 2.5 y 87.5% en peso de un compuesto capaz de producir un aumento de la TVICAT del PVC al mezclarlo con el mismo, y entre 2.5 y 70% en peso de un tercer componente, que modifica las propiedades mecánicas y/o viscosidad.PVC-based mixtures with higher Vicat softening temperature and improved processability, comprising between 10 and 95% by weight of PVC-based resin, between 2.5 and 87.5% by weight of a compound capable of producing an increase in PVC TVICAT at mix it with it, and between 2.5 and 70% by weight of a third component, which modifies the mechanical properties and / or viscosity.
Description
Mezclas basadas en PVC con mayor temperatura de reblandecimiento Vicat y procesabilidad mejorada.PVC-based mixtures with a higher temperature of Vicat softening and improved processability.
La invención se relaciona con mezclas poliméricas basadas en policloruro de vinilo (PVC) que presentan una buena estabilidad dimensional a elevadas temperaturas, al tiempo que se mejora la procesabilidad, manteniendo valores de ductilidad y resistencia al impacto semejantes a los presentados por la resina de PVC sin mezclar.The invention relates to mixtures Polymers based on polyvinyl chloride (PVC) good dimensional stability at high temperatures, at time that processability is improved, maintaining values of ductility and impact resistance similar to those presented by PVC resin without mixing.
El policloruro de vinilo constituye un material polimérico de amplio uso comercial, dado que ocupa el segundo lugar dentro de los materiales poliméricos más utilizados, y el primero en construcción y equipamiento de interiores, aplicaciones en las que llega a alcanzar el 50% del total de los polímeros empleados en las mismas. Su uso está muy extendido, utilizándose mayoritariamente (65%) en aplicaciones de larga duración como tubos, ventanas, cables, persianas, etc. También se utiliza en aplicaciones de media y corta duración, como electrodomésticos, juguetes, mangueras, botellas, film para embalaje, etc..., lo cual supone del orden de un 35% del consumo total de PVC.Polyvinylchloride is a material. polymer of wide commercial use, since it occupies the second place within the most used polymeric materials, and the first in construction and interior equipment, applications in which reaches 50% of the total polymers used in the same. Its use is widespread, being used mostly (65%) in long-term applications such as tubes, windows, cables, blinds, etc. It is also used in medium and short duration applications, such as appliances, toys, hoses, bottles, packaging film, etc ..., which It represents about 35% of total PVC consumption.
A pesar de su elevada cuota de mercado, ya desde sus orígenes se constató que la resina de PVC presentaba serias limitaciones debido a la dificultad de procesado y elevada degradabilidad térmica. Con objeto de subsanar dichas malas propiedades se detectó la necesidad de incorporar a su formulación una serie de aditivos de distintos tipos, como estabilizantes térmicos, plastificantes, lubricantes, modificadores de impacto, retardadores a la llama, cargas y pigmentos, entre otros. La adición de dichos aditivos, en cantidades variables, ha convertido al PVC en un material muy versátil, ya que la gran diversidad de formulaciones posibles le permiten adaptarse a aplicaciones y exigencias de muy diversas áreas del mercado; así, en sus aplicaciones abarca un rango de requerimientos muy amplio, que va desde un material rígido de alto módulo hasta plastisoles de alta flexibilidad, pasando por toda una gama de estados intermedios cuyo comportamiento depende de los aditivos añadidos.Despite its high market share, since its origins were found that the PVC resin presented serious limitations due to the difficulty of processing and high thermal degradability In order to correct these bad properties the need to incorporate into its formulation was detected a series of additives of different types, such as stabilizers thermal, plasticizers, lubricants, impact modifiers, flame retardants, fillers and pigments, among others. The addition of such additives, in varying amounts, has converted to PVC in a very versatile material, since the great diversity of possible formulations allow you to adapt to applications and demands from many different market areas; so in their applications covers a very wide range of requirements, which goes from a rigid high modulus material to high plastisols flexibility, going through a whole range of intermediate states whose behavior depends on the additives added.
A pesar de lo expuesto y de su elevada cuota de mercado, el PVC presenta una seria limitación debido a su relativamente baja temperatura de servicio. Los compuestos de PVC rígidos disponibles comercialmente poseen una temperatura de distorsión térmica (HDT) del orden de 75-80ºC, lo que conlleva una falta de rigidez por encima de dicha temperatura. Los efectos asociados al reblandecimiento térmico del PVC a elevadas temperaturas van, generalmente, en la línea exhibida por otros termoplásticos. Así, por ejemplo, se produce una disminución del módulo y de la tensión, mientras que la extensibilidad y la fluencia aumentan, así como también lo hacen la permeabilidad y la susceptibilidad a agentes químicos.Despite the above and its high share of market, PVC presents a serious limitation due to its relatively low service temperature. PVC compounds rigid commercially available have a temperature of thermal distortion (HDT) of the order of 75-80ºC, which which entails a lack of rigidity above that temperature. The effects associated with the thermal softening of PVC a high temperatures generally go along the line exhibited by other thermoplastics. Thus, for example, there is a decrease of the module and the tension, while the extensibility and creep increase, as do permeability and susceptibility to chemical agents.
Muchos artículos en los que se utiliza o se podría utilizar el PVC, como accesorios eléctricos (algunos de estos accesorios, como pueden ser las regletas eléctricas, son sometidas a ensayos de resistencia a la deformación, introduciéndolas en una estufa a 100ºC durante 1 hora) y de ordenador entre otros, son sometidos a elevadas temperaturas por la mera utilización del equipo en cuestión, lo que limita bastante la aplicación del PVC debido a su baja rigidez a temperaturas elevadas o moderadas. Un campo en el que el PVC tiene una gran utilización es en el sector de la construcción. Actualmente están apareciendo nuevas normativas que pueden limitar su uso, sobre todo en el sector de las tuberías. Se les está exigiendo a los compuestos de PVC rígidos destinados a este fin que, en primer lugar, lleven una estabilización distinta a la del plomo y, lo más importante, posean una temperatura vicat a 5 Kg superior a 79ºC (ya que estas tuberías podrían conducir líquidos calientes).Many items in which it is used or is I could use PVC, as electrical accessories (some of These accessories, such as the power strips, are subjected to deformation resistance tests, introducing them in an oven at 100ºC for 1 hour) and computer among others, are subjected to high temperatures by the mere use of the equipment in question, which quite limits the PVC application due to its low stiffness at elevated temperatures or moderate. A field in which PVC has a great use It is in the construction sector. Are currently appearing new regulations that may limit its use, especially in the sector of the pipes. PVC compounds are being demanded rigid intended for this purpose that, first, carry a stabilization other than lead and, most importantly, they have a vicat temperature of 5 kg higher than 79ºC (since these pipes could lead hot liquids).
Por lo tanto, se puede concluir que, la baja temperatura de distorsión térmica del PVC no permite su utilización en muchas áreas de demanda del mercado. Sin embargo, su bajo costo y gran versatilidad, han hecho que gran parte del esfuerzo investigador se haya centrado en la resolución de dicha limitación. Así, con objeto de solventar este problema se han publicado diversos procedimientos que básicamente responden a dos líneas de actuación. Los basados en la modificación química de la resina de PVC mediante la introducción de una estructura tridimensional en el polímero lineal (T. Jando, K. Mori, J. Vinyl Technol. 13, 2 (1991); I. Kelnar, M Schatz, J. Appl. Polym. Sci. 48, 669 (1993); M. Hidalgo, L. González, C. Mijangos, J. Appl. Polym. Sci. 61, 1251 (1996); B. Saethre, M. Gilbert, Polymer 37, 3379 (1996)), y los basados en la tecnología de mezclas (J. R. Patterson, C. S. Cinoman, D. L. Dunkelberger, Ang. Makr Chem. 171, 175 (1989), J. Gao, L. Yang, Z Li, L. Ren, J. Appl. Polym. Sci. 59, 1787 (1996); R. Flores, Pérez, P. Cassagnau, A. Michel, J. Y. Cavaillé, J. Appl. Polym. Sci. 60, 1439 (1996)).Therefore, it can be concluded that the low thermal distortion temperature of PVC does not allow its use in many areas of market demand. However, its low cost and great versatility have meant that much of the research effort has focused on resolving this limitation. Thus, in order to solve this problem, various procedures have been published that basically respond to two lines of action. Those based on the chemical modification of the PVC resin by introducing a three-dimensional structure in the linear polymer ( T. Jando, K. Mori, J. Vinyl Technol. 13, 2 (1991); I. Kelnar, M Schatz, J. Appl. Polym. Sci. 48, 669 (1993); M. Hidalgo, L. González, C. Mijangos, J. Appl. Polym. Sci. 61, 1251 (1996); B. Saethre, M. Gilbert, Polymer 37, 3379 (1996)), and the technology - based mixtures (Patterson JR, CS Cinoman, DL Dunkelberger, Ang. Makr Chem. 171, 175 (1989), J. Gao, L. Yang, Li Z, L. Ren, J. Appl. Polym. Sci. 59, 1787 (1996); R. Flores, Pérez, P. Cassagnau, A. Michel, JY Cavaillé, J. Appl. Polym. Sci. 60, 1439 (1996) ).
El primer método se basa principalmente en sustituir átomos de cloro de la cadena por grupos bifuncionales, para obtener un polímero entrecruzado de mayor HDT. Dicho procedimiento se puede llevar a cabo durante el procesado del material, mediante un procesado reactivo.The first method is based mainly on replace chlorine atoms in the chain with bifunctional groups, to obtain a crosslinked polymer of higher HDT. Saying procedure can be carried out during the processing of the material, by reactive processing.
Por su parte, el segundo método, basado en la tecnología de mezclas, consiste en mezclar la resina de PVC con otro polímero de mayor HDT, y por tanto, mayor temperatura de reblandecimiento Vicat (denominado "mejorador de temperatura Vicat"), miscible o parcialmente miscible con el PVC, para dar lugar a mezclas con una HDT superior a la presentada por el PVC sin mezclar. Normalmente, la adición de dicho mejorador de T_{VICAT} conlleva una serie de problemas, por lo que se hace necesario añadir otros componentes para solventarlos. Así, en general, se produce un empeoramiento de la resistencia al impacto y de la ductilidad por debajo de límites aceptables. También se suele producir un empeoramiento de la procesabilidad o aumento de la viscosidad en fundido. Dada la amplia demanda del mercado del PVC se hace especialmente importante la resolución de estos problemas, con objeto de lograr aumentar la HDT del mismo sin empeorar de forma drástica otras propiedades y, así, poder utilizarlo en áreas del mercado actualmente inaccesibles.For its part, the second method, based on the mixing technology, consists of mixing the PVC resin with another polymer of higher HDT, and therefore, higher temperature of Vicat softening (called "temperature improver Vicat "), miscible or partially miscible with PVC, to give place for mixtures with an HDT higher than that presented by PVC without Mix. Normally, the addition of said T_ {VICAT} enhancer entails a series of problems, so it becomes necessary add other components to solve them. So, in general, it produces a worsening of impact resistance and ductility below acceptable limits. Also usually produce a worsening of processability or increased melt viscosity. Given the wide demand of the PVC market the resolution of these problems becomes especially important, in order to increase its HDT without worsening dramatically other properties and thus be able to use it in areas of the market currently inaccessible.
Así, en bibliografía citan diversos polímeros acrílicos (D. Hardt, H. Alberts, H. Bartl, DE 2317652 (1974); I. Shiichi, S. Lizuka, JP 05331337 (1993)), poliésteres (Y. Keisuke, JP 01308618 (1989)) ó resinas modificadas con caucho (S. Takahashi, Y. Makino, H. Kiyota, JP 02110155 (1990)) como posibles modificadores de PVC. Sin embargo, las mezclas de más de dos componentes son predominantes. Abundan aquellas en los que algún componente es un copolímero acrílico (A. Tamura, O. Noda, JP 08092421 (1996); O. Sodeyama, S. Nagata, IP 9234511 (1993); B. Hamann, P. Volkmann, R. Hohberg, DD 210702 (1984), O. Sodeyama, S. Nagata, JP 05202257 (1993); Y. Aoki, M. Maeda, K. Seki, JP 61143459 (1986); G. Huynh-Ba, US5502111 (1996); N Toshito, JP 60139739 (1985)). El PVC clorado (K Sanjo, T. Hirata, K. Michikado, T. Iwata, N. Matsumura, JP 10014072 (1998); L. M. Soby, M. H. Lehr, E. D. Dickens Jr, M Rajagopalan, W S. Greenlee, US 5354812 (1994)), las poliolefinas (B. H Lee, US 4767817 (1988); K. Wada, Y. Mishima, JP 06080835 (1994)), el policarbonato (S. E. Elghani, W. Fischer, M Koehler, J. Lindner, R. Prinz, US 3882192 (1975)) y resinas reticuladas (H. Yusa, Y. Lizuka, H. Akutsu, FR 2474516 (1981); C. F. Hammer, FR 2148496 (1973)) también constituyen algunos de los modificadores habitualmente utilizados.Thus, in the literature they cite various acrylic polymers ( D. Hardt, H. Alberts, H. Bartl, DE 2317652 (1974); I. Shiichi, S. Lizuka, JP 05331337 (1993) ), polyesters ( Y. Keisuke, JP 01308618 (1989) ) or rubber modified resins ( S. Takahashi, Y. Makino, H. Kiyota, JP 02110155 (1990) ) as possible PVC modifiers. However, mixtures of more than two components are predominant. Those in which some component is an acrylic copolymer abound ( A. Tamura, O. Noda, JP 08092421 (1996); O. Sodeyama, S. Nagata, IP 9234511 (1993); B. Hamann, P. Volkmann, R. Hohberg, DD 210702 (1984), O. Sodeyama, S. Nagata, JP 05202257 (1993); Y. Aoki, M. Maeda, K. Seki, JP 61143459 (1986); G. Huynh-Ba, US5502111 (1996) ; N Toshito, JP 60139739 (1985) ). Chlorinated PVC ( K Sanjo, T. Hirata, K. Michikado, T. Iwata, N. Matsumura, JP 10014072 (1998); LM Soby, MH Lehr, ED Dickens Jr, M Rajagopalan, W S. Greenlee, US 5354812 ( 1994) ), polyolefins ( B. H Lee, US 4767817 (1988); K. Wada, Y. Mishima, JP 06080835 (1994) ), polycarbonate ( SE Elghani, W. Fischer, M Koehler, J. Lindner, R. Prinz, US 3882192 (1975) ) and crosslinked resins ( H. Yusa, Y. Lizuka, H. Akutsu, FR 2474516 (1981); CF Hammer, FR 2148496 (1973) ) also constitute some of the commonly used modifiers.
El objetivo perseguido en la mayoría de los ejemplos encontrados en bibliografía se reduce al aumento de la temperatura de reblandecimiento Vicat sin empeorar la procesabilidad; sin embargo, existen pocos ejemplos en bibliografía (L. M Soby, M. L. Lehr, E. D. Dickens Jr, M Rajagopalan, W. S. Greenlee, US 5354812 (1994)) en los que, además del citado punto, se haga un especial hincapié en la mejora de la procesabilidad ó reducción de la viscosidad en fundido.The objective pursued in most of the examples found in the literature is reduced to the increase in the Vicat softening temperature without worsening processability; however, there are few examples in the literature ( L. M Soby, ML Lehr, ED Dickens Jr, M Rajagopalan, WS Greenlee, US 5354812 (1994)) in which, in addition to the aforementioned point, special emphasis is placed on improvement of processability or reduction of melt viscosity.
El objeto de la presente invención es obtener mezclas basadas en policloruro de vinilo con una buena estabilidad dimensional a elevadas temperaturas, propiedades mecánicas, como ductilidad y resistencia al impacto, semejantes a las presentadas por los materiales de PVC, y propiedades de flujo (procesabilidad) iguales a las iniciales o mejoradas. Se ha encontrado ahora que mezclas constituidas por PVC, un mejorador de temperatura Vicat, miscible o parcialmente miscible con el PVC, y un componente o mezcla de componentes que reducen la viscosidad y/ó mejoran las propiedades mecánicas, cumplen todos los requisitos anteriores.The object of the present invention is to obtain mixtures based on polyvinyl chloride with good stability dimensional at high temperatures, mechanical properties, such as ductility and impact resistance, similar to those presented by PVC materials, and flow properties (processability) equal to the initials or improved. It has now been found that mixtures consisting of PVC, a Vicat temperature improver, miscible or partially miscible with PVC, and a component or mixture of components that reduce viscosity and / or improve mechanical properties, meet all the above requirements.
Las figuras 1 y 2 muestran las curvas de viscosidad del PVC sin mezclar (el compuesto de PVC, denominado "PVC sin mezclar", corresponde a una formulación comercializada por AISCONDEL) y de dos mezclas, una mezcla ternaria de PVC, copolímero de \alpha-metil estiren y acrilonitrilo-butadieno-estireno (AMS-ABS) y polietileno de baja densidad (LDPE), de composición en peso PVC/AMS-ABS/LDPE 100/60/10 (fig. 1), y una mezcla cuaternaria de PVC, polimetil metacrilato (PMMA), copolímero de injerto de PVC y acrilato (PVC-Acr) y polietileno de baja densidad (LDPE), de composición en peso PVC/PMMA/PVC-Acr/LDPE 100/50/15/10 (fig. 2). Más concretamente estas figuras muestran la evolución de la viscosidad (\eta) frente al gradiente (\gamma), que ha sido medida en un reómetro de extrusión capilar a un temperatura de T=170ºC.Figures 1 and 2 show the curves of viscosity of unmixed PVC (the PVC compound, called "PVC without mixing" corresponds to a formulation marketed by AISCONDEL) and two mixtures, a ternary mixture PVC,? -methyl stretch copolymer and Acrylonitrile Butadiene Stirene (AMS-ABS) and low density polyethylene (LDPE), of Composition by weight PVC / AMS-ABS / LDPE 100/60/10 (fig. 1), and a quaternary mixture of PVC, polymethyl methacrylate (PMMA), PVC and acrylate graft copolymer (PVC-Acr) and low density polyethylene (LDPE), of Composition by weight PVC / PMMA / PVC-Acr / LDPE 100/50/15/10 (fig. 2). More specifically these figures show the evolution of viscosity (η) versus gradient (γ), which has been measured in a capillary extrusion rheometer at a temperature of T = 170 ° C.
Las tablas I y II muestran las propiedades mecánicas de las mezclas anteriormente descritas y del PVC sin mezclar. En concreto, presenta los valores de la Temperatura de reblandecimiento Vicat (T_{VICAT}), propiedades en tracción e impacto Izod. Dichas propiedades han sido medidas siguiendo la normas UNE 53-118-78, UNE 53-023-86 y UNE 53-193-85, respectivamente.Tables I and II show the properties mechanical mixtures described above and PVC without Mix. Specifically, it presents the temperature values of Vicat softening (T_ {VICAT}), tensile properties and left impact These properties have been measured following the standards UNE 53-118-78, UNE 53-023-86 and UNE 53-193-85, respectively.
La presente invención se refiere a mezclas poliméricas, las cuales comprenden:The present invention relates to mixtures polymeric, which include:
- entre 10 y 95% en peso de resina en base PVC,- between 10 and 95% by weight of resin based PVC,
- entre 2.5 y 87.5% en peso de un compuesto capaz de producir un aumento de la T_{VICAT} del PVC al mezclarlo con el mismo, y- between 2.5 and 87.5% by weight of a compound capable of producing an increase in the T_ {VICAT} of PVC when mixed with it, and
- entre 2.5 y 70% en peso de un tercer componente, que modifica las propiedades mecánicas y/o viscosidad.- between 2.5 and 70% by weight of a third component, which modifies the mechanical properties and / or viscosity.
Estas mezclas presentan una buena estabilidad dimensional a elevadas temperaturas y procesabilidad similar o mejorada respecto a la del PVC.These mixtures have good stability dimensional at high temperatures and similar processability or improved compared to that of PVC.
El PVC utilizable en esta invención puede ser tanto un homopolímero como un copolímero de cloruro de vinilo, sintetizado mediante cualquier proceso de polimerización conocido, como por ejemplo, suspensión, masa, solución, emulsión, dispersión y procesos de microsuspensión, pero sin excluir al resto. Preferiblemente, mediante un proceso de suspensión. En el caso de tratarse de un copolímero, el monómero empleado para la obtención del mismo podrá ser cualquier monómero copolimerizable con el cloruro de vinilo. Dicho monómero copolimerizable incluye ésteres acrílicos, ésteres metacrílicos, monoolefinas, diolefinas, derivados de estiren, acrilonitrilo, ésteres vinílicos, cloruro de vinilideno, éteres vinílicos y monómeros polifuncionales que pueden dar entrecruzamiento, como el metacrilato de alilo y el ftalato de dialilo, siendo preferible el empleo de etileno, propileno, 1-buteno, 2-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, isobutileno y cloruro de vinilideno, todos ellos en pequeñas proporciones tales que no afecten a la temperatura de reblandecimiento Vicat del PVC.The PVC usable in this invention can be both a homopolymer and a vinyl chloride copolymer, synthesized by any known polymerization process, such as suspension, mass, solution, emulsion, dispersion and microsuspension processes, but not excluding the rest. Preferably, by a suspension process. In the case of it is a copolymer, the monomer used to obtain thereof may be any monomer copolymerizable with the vinyl chloride. Said copolymerizable monomer includes esters Acrylics, methacrylic esters, monoolefins, diolefins, derivatives of styrene, acrylonitrile, vinyl esters, chloride vinylidene, vinyl ethers and polyfunctional monomers that can give crosslinking, such as allyl methacrylate and phthalate diallyl, the use of ethylene, propylene being preferable, 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 1-hexene, isobutylene and vinylidene chloride, all of them in small proportions such that do not affect the Vicat softening temperature of the PVC
Adicional y opcionalmente el PVC puede presentar en su composición cualquier aditivo conocido para formulaciones de PVC. Ejemplo de tales aditivos, aunque sin limitarse exclusivamente a ellos, son los estabilizantes, plastificantes, extendedores, lubricantes, cargas, pigmentos, ayudas de proceso y/o modificadores de impacto.Additionally and optionally the PVC can present in its composition any known additive for formulations of PVC Example of such additives, although not limited exclusively to them, they are stabilizers, plasticizers, extenders, lubricants, fillers, pigments, process aids and / or modifiers of impact.
El mejorador de temperatura de reblandecimiento Vicat (T_{VICAT}) utilizable en la invención es un polímero, copolímero o mezcla de los mismos, miscible o parcialmente miscible con el PVC, y que presenta una TWCAT medida mediante la norma UNE 53-118-78, superior a la del compuesto de PVC rígido utilizado. Su función es la de aumentar la T_{VICAT} del compuesto de PVC al mezclarlo con el mismo. Los mejoradores de T_{VICAT} utilizables en la invención son polímeros acrílicos, preferiblemente copolímeros de \alpha-metil estireno y acrilonitrilo-butadieno-estireno (AMS-ABS), copolímeros acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) y polimetil metacrilato (PMMA). En caso de tratarse de un copolímero, los monómeros que lo formen pueden formar parte del mismo en cualquier proporción.The softening temperature improver Vicat (T_ {VICAT}) usable in the invention is a polymer, copolymer or mixture thereof, miscible or partially miscible with PVC, and that presents a TWCAT measured by the UNE standard 53-118-78, higher than the Rigid PVC compound used. Its function is to increase the T_ {VICAT} of the PVC compound when mixed with it. The T_ {VICAT} enhancers usable in the invention are acrylic polymers, preferably copolymers of α-methyl styrene and Acrylonitrile Butadiene Stirene (AMS-ABS), copolymers Acrylonitrile Butadiene Stirene (ABS) and polymethyl methacrylate (PMMA). In case of a copolymer, the monomers that form it can be part of the Same in any proportion.
En general, la adición de un mejorador de T_{VICAT} supone una mejora de la estabilidad dimensional del PVC a elevadas temperaturas en detrimento de la procesabilidad y propiedades mecánicas del mismo. Por ello, con objeto de subsanar dicho problema, la mezcla de la invención consta de un tercer componente. El tercer componente utilizable en la invención es un polímero, copolímero o cualquier combinación de los mismos, cuya función es reducir la viscosidad en fundido y/o mejorar las propiedades mecánicas que obtendría la mezcla binaria, PVC + mejorador de T_{VICAT}.In general, the addition of a booster T_ {VICAT} represents an improvement in the dimensional stability of PVC at high temperatures to the detriment of processability and mechanical properties thereof. Therefore, in order to correct said problem, the mixture of the invention consists of a third component. The third component usable in the invention is a polymer, copolymer or any combination thereof, whose function is to reduce melt viscosity and / or improve mechanical properties that the binary mixture would obtain, PVC + T_ {VICAT} improver.
Así, el tercer componente utilizable en la invención puede ser cualquier tipo de polietileno, lineal o ramificado, copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) modificado o sin modificar, policaprolactona, polilactona, polilaurillactona y copolímero en base acrilato.Thus, the third component usable in the invention can be any type of polyethylene, linear or branched, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) modified or unmodified, polycaprolactone, polylactone, polylaurillactone and acrylate based copolymer.
En el caso del polietileno ramificado se entiende que puede ser cualquier tipo y cantidad de rama. En el caso del copolímeros EVA, se entiende que comprende desde un 10% hasta un 80% en peso de acetato de vinilo y desde un 20% hasta un 90% en peso de etileno. En el caso de tratarse de un copolímero EVA modificado, se entiende que puede estar modificado con cualquier compuesto químico, preferiblemente monóxido de carbono (CO), pero sin excluir a otros. En el caso de un copolímero en base acrilato, se utilizará preferiblemente, un copolímero de PVC con poliacrilato. El copolímero puede ser cualquier tipo de copolímero como por ejemplo, pero sin excluir a otros, de injerto, de bloque, al azar o alternante. En cuanto a la composición del mismo, el porcentaje de acrilato puede ser de 5 a 95%.In the case of branched polyethylene, understand that it can be any type and quantity of branch. At In the case of the EVA copolymers, it is understood that it comprises from 10% up to 80% by weight of vinyl acetate and from 20% up to 90% by weight of ethylene. In the case of an EVA copolymer modified, it is understood that it can be modified with any chemical compound, preferably carbon monoxide (CO), but without excluding others. In the case of an acrylate based copolymer, preferably, a PVC copolymer with polyacrylate The copolymer can be any type of copolymer such as, but not excluding others, graft, block, random or alternating. Regarding its composition, the Acrylate percentage can be 5 to 95%.
La mezcla de la invención presenta una temperatura de reblandecimiento Vicat, medida según la norma UNE 53-118-78, superior a la del compuesto de PVC rígido, lo que se traduce en una estabilidad dimensional a elevadas temperaturas mejorada respecto al mismo. Así mismo, muestra una viscosidad en fundido similar o inferior a la del compuesto de PVC rígido y, por lo tanto, una mejora de la procesabilidad que se manifestará en procesos industriales como extrusión, inyección y otros. Por su parte, las propiedades mecánicas, como resistencia y deformación a rotura, a pesar de sufrir un ligero empeoramiento, se encuentran dentro del rango de propiedades habitualmente requerido por las aplicaciones de los compuestos de PVC rígido y, por lo tanto, dentro de los límites de utilización de este tipo de materiales.The mixture of the invention has a Vicat softening temperature, measured according to the UNE standard 53-118-78, higher than the Rigid PVC compound, which results in stability dimensional at high temperatures improved with respect to it. So it shows a melt viscosity similar to or less than of the rigid PVC compound and, therefore, an improvement in processability that will manifest itself in industrial processes such as extrusion, injection and others. On the other hand, the properties mechanical, such as resistance and breakage deformation, despite suffer a slight worsening, they are within the range of properties usually required by the applications of the rigid PVC compounds and, therefore, within the limits of use of this type of materials.
A continuación se detalla adicionalmente la invención en base a unos ejemplos, sin suponer limitación alguna del alcance de la invención.The following details the invention based on some examples, without any limitation of the scope of the invention.
Se ha preparado una mezcla ternaria de un compuesto de policloruro de vinilo (PVC), copolímero de \alpha-metil estireno y acrilonitrilo-butadieno-estireno (AMS-ABS) y polietileno de baja densidad (LDPE), de composición en peso PVC/AMS-ABS/LDPE 100/60/10.A ternary mixture of a polyvinylchloride compound (PVC), copolymer of α-methyl styrene and Acrylonitrile Butadiene Stirene (AMS-ABS) and low density polyethylene (LDPE), of Composition by weight PVC / AMS-ABS / LDPE 100/60/10.
El compuesto a partir del cual se ha estudiado esta mezcla es un material comercializado por la empresa AISCONDEL S.A. bajo el nombre de EF-0125. Dicho compuesto consta de una resina de policloruro de vinilo, sintetizada en suspensión y con valor de la constante de Fikentscher de K=58, y diversos aditivos típicos del PVC, como modificadores de proceso, estabilizantes, coestabilizantes y lubricantes externos. El copolímero AMS-ABS, comercializado por GE Speciality Resins con el nombre comercial BLENDEX 713, posee una T_{VICAT} B 120/49N de 114ºC y un contenido en butadieno del 14% en peso. El LDPE utilizado es un polietileno de baja densidad comercializado por Repsol S.A. bajo el nombre comercial ALCUDIA PE-017, el cual presenta una T_{VICAT}, medida según la norma ASTM D-1525, de 81ºC y un índice de fluidez, medido según la norma ASTM D-1238, de 7 g/l0 min.The compound from which it has been studied This mixture is a material marketed by the company AISCONDEL S.A. under the name of EF-0125. Said compound It consists of a polyvinyl chloride resin, synthesized in suspension and with Fikentscher constant value of K = 58, and various typical PVC additives, such as process modifiers, stabilizers, co-stabilizers and external lubricants. He AMS-ABS copolymer, marketed by GE Specialty Resins with the trade name BLENDEX 713, has a T_ {VICAT} B 120 / 49N of 114 ° C and a butadiene content of 14% in weigh. The LDPE used is a low density polyethylene commercialized by Repsol S.A. under the trade name ALCUDIA PE-017, which has a T_ {VICAT}, measured according to ASTM D-1525, 81 ° C and an index of fluidity, measured according to ASTM D-1238, of 7 g / 10 min.
El mezclado se ha llevado a cabo en dos etapas. Primeramente se ha efectuado un premezclado en estado sólido que consiste en una dispersión manual distributiva, mediante una espátula, de las cantidades pertinentes de cada material en forma de polvo. A continuación se ha llevado a cabo un mezclado en estado fundido en un molino de dos rodillos contrarrotantes Guix GX207. La premezcla se adiciona a dicho molino a una temperatura de T=157ºC y un tiempo de mezclado de 4 minutos tras la fusión, obteniéndose filmes que se someten a un proceso de granceado mediante una troqueladora. La granza obtenida a partir de dichos filmes se ha utilizado para preparar probetas adecuadas para ensayos mecánicos y para alimentar el reómetro de extrusión capilar. Por prensado de los filmes en determinadas condiciones de presión, temperatura y tiempo, se han obtenido las correspondientes probetas para realizar los ensayos mecánicos, de DMTA y de T_{VICAT}.Mixing has been carried out in two stages. First, a solid state premix has been carried out that it consists of a distributive manual dispersion, by means of a spatula, of the relevant amounts of each material in form of dust Subsequently, a state mixing has been carried out. cast in a mill of two Guix GX207 counter-rotating rollers. The premix is added to said mill at a temperature of T = 157 ° C and a mixing time of 4 minutes after the fusion, obtaining films that undergo a process of granceado by means of a die cutter The pellet obtained from these films has been used to prepare specimens suitable for mechanical tests and to feed the capillary extrusion rheometer. By pressing the films under certain conditions of pressure, temperature and time, the corresponding specimens have been obtained to perform the mechanical, DMTA and T_ {VICAT} tests.
Se han comparado las propiedades mecánicas (tensiometría e impacto IZOD), la T_{VICAT} y las propiedades reológicas de: a) El compuesto de PVC, denominado "PVC sin mezclar", correspondiente a la formulación comercial de AISCONDEL, y b) la mezcla PVC/AMS-ABS/LDPE, resultado de mezclar el compuesto de PVC con los otros dos polímeros citados.The mechanical properties have been compared (tensiometry and impact IZOD), the T_ {VICAT} and the properties rheology of: a) The PVC compound, called "PVC without mix ", corresponding to the commercial formulation of AISCONDEL, and b) the PVC / AMS-ABS / LDPE mixture, result of mixing the PVC compound with the other two cited polymers.
Con objeto de estudiar la procesabilidad a las velocidades de deformación típicas del procesado industrial, se han llevado a cabo medidas de flujo continuo en extrusión capilar a una temperatura de 170ºC, en el intervalo de gradientes de velocidad comprendido entre 1 y 2.10^{3} s^{-1}. Para llevar a cabo dichas medidas se ha utilizado un reómetro de extrusión capilar Rheograph 2002 de la casa Góttfert. Consta de una tobera cilíndrica, de diámetro 9.5 mm, donde se carga y termostatiza el material antes de forzarlo a pasar por un capilar de sección circular mediante un pistón accionado por un sistema hidráulico. Se ha utilizado un capilar de relación Longitud/Diámetro de L/D=30, con un radio de capilar de r_{c}=0.5 mm.In order to study processability at deformation rates typical of industrial processing have been carried out continuous flow measurements in capillary extrusion at a temperature of 170 ° C, in the range of velocity gradients between 1 and 2.10 3 s -1. To bring about such measurements a capillary extrusion rheometer has been used Rheograph 2002 of the Góttfert house. It consists of a nozzle cylindrical, diameter 9.5 mm, where the thermostat is charged and material before forcing it to pass through a section capillary circulate by means of a piston driven by a hydraulic system. Be You have used a capillary of Length / Diameter ratio of L / D = 30, with a capillary radius of r_ {c} = 0.5 mm.
Las curvas de flujo obtenidas para el PVC sin mezclar y la mezcla se muestran en la figura 1. Se observa que la mezcla presenta, en el rango de gradientes estudiados, una viscosidad en fundido similar o inferior a la presentada por el PVC. Así, en el rango de gradientes habituales para los procesos de extrusión (en tomo a 10^{2} s^{-1}), la mezcla presenta una viscosidad sensiblemente inferior a la presentada por el PVC, lo que supone una mejora importante de la procesabilidad en dicho proceso industrial. Por otro lado, en el rango de gradientes habituales para los procesos de inyección (en tomo a 10^{3} s^{-1}), la mezcla presenta una viscosidad similar a la del PVC, por lo que la procesabilidad en procesos de inyección apenas se va a ver afectada.The flow curves obtained for PVC without mix and mix are shown in figure 1. It is noted that the mixture presents, in the range of gradients studied, a melt viscosity similar or lower than that presented by the PVC Thus, in the range of usual gradients for the processes of extrusion (in volume at 10 2 s -1), the mixture has a viscosity significantly lower than that presented by PVC, which represents a significant improvement in processability in said industrial process. On the other hand, in the range of gradients common for injection processes (in volume at 10 3 s -1), the mixture has a viscosity similar to that of PVC, so the processability in injection processes is barely going to see affected.
En la tabla I se presentan los valores de temperatura de reblandecimiento Vicat (T_{VICAT}), tanto con una carga de 1 Kg. como con una de 5 Kg., propiedades en tracción (deformación en tracción y resistencia a rotura) y valores de impacto Izod.Table I shows the values of Vicat softening temperature (T_ {VICAT}), both with a load of 1 Kg. as with one of 5 Kg., tensile properties (tensile strain and tear strength) and values of left impact
La temperatura de reblandecimiento Vicat ha sido medida según la norma UNE 53-118-78. Las probetas para dicho ensayo tienen un espesor de 3 mm y han sido preparadas en una prensa GUMIX modelo LP 25, a una temperatura de 165ºC y presión de 50 Kg/cm^{2}, durante 15 minutos. A continuación se enfrían durante 3 minutos. La medida de la T_{VICAT} se ha llevado a cabo en un baño termostatizado con aceite de silicona, el cual se va calentando a una velocidad de 50ºC/min.Vicat softening temperature has been measure according to the UNE standard 53-118-78. The specimens for said test have a thickness of 3 mm and have been prepared in a GUMIX press model LP 25, at a temperature of 165ºC and pressure of 50 Kg / cm2, for 15 minutes. Then cool for 3 minutes The measurement of the T_ {VICAT} has been carried out in a thermostated bath with silicone oil, which leaves heating at a speed of 50 ° C / min.
Por su parte, las medidas de tracción se han llevado a cabo siguiendo la norma UNE 53-023-86. Las probetas para el ensayo tienen un espesor de 1 mm y han sido preparadas en la prensa ya descrita, a una temperatura de 175ºC con una presión de 50 Kg/cm^{2} durante 2 minutos y 180 Kg/cm^{2} durante 3 minutos. Enfriándose más tarde durante 3 minutos. El ensayo de tracción se ha realizado en un tensómetro INSTRON 4301, a una velocidad de estiramiento de 10 mm/min., obteniéndose valores de deformación en tracción (%) y de resistencia a rotura (MPa).On the other hand, traction measures have been carried out following the UNE standard 53-023-86. The test pieces for the test have a thickness of 1 mm and have been prepared in the press already described, at a temperature of 175 ° C with a pressure of 50 Kg / cm2 for 2 minutes and 180 Kg / cm2 for 3 minutes. Chilling later for 3 minutes. The tensile test has been performed on an INSTRON 4301 tensometer, at a speed of stretching of 10 mm / min., obtaining deformation values in tensile (%) and breaking strength (MPa).
Las medidas de resistencia al impacto Izod se han determinado siguiendo la norma UNE 53-193-85. Las probetas para el ensayo tienen un espesor de 3 mm y han sido preparadas en la prensa ya descrita, a una temperatura de 165ºC y presión de 50 Kg/cm^{2} durante 15 minutos.The Izod impact resistance measures are have determined following the UNE standard 53-193-85. The test pieces for the test have a thickness of 3 mm and have been prepared in the press already described, at a temperature of 165 ° C and a pressure of 50 kg / cm 2 during 15 minutes.
Los resultados, presentados en la tabla I, muestran que la mezcla presenta valores de temperatura de reblandecimiento Vicat, tanto con 1 Kg como con 5 Kg, muy superiores a los presentados por el PVC. Esto supone una mejora de la estabilidad dimensional a elevadas temperaturas, lo que permite su utilización en áreas del mercado hasta ahora inaccesibles para el PVC. Por otro lado, los valores de deformación en tracción y resistencia a rotura disminuyen, pero siguen encontrándose dentro de las especificaciones de los consumidores de PVC, que establecen como valores mínimos un 100% de deformación en tracción y 32 MPa de resistencia a rotura. Por su parte, la resistencia al impacto Izod mejora de forma importante.The results, presented in table I, show that the mixture has temperature values of Vicat softening, with both 1 Kg and 5 Kg, very superior to those presented by PVC. This is an improvement of dimensional stability at high temperatures, which allows its use in areas of the market hitherto inaccessible to PVC On the other hand, tensile strain values and Breaking strength decrease, but they are still inside of the specifications of PVC consumers, which establish as minimum values 100% tensile strain and 32 MPa of breaking strength For its part, Izod impact resistance improves significantly.
Por lo tanto, la mezcla del ejemplo presenta, respecto al PVC, una estabilidad dimensional a elevadas temperaturas y una procesabilidad mejoradas, sin que ello suponga un empeoramiento significativo de otras propiedades, como resistencia y deformación en tracción.Therefore, the mixture of the example presents, with respect to PVC, high dimensional stability improved temperatures and processability, without implying a significant worsening of other properties, such as tensile strength and deformation.
Se ha preparado una mezcla cuaternaria de un compuesto de policloruro de vinilo (PVC), polimetil metacrilato (PMMA), un copolímero de injerto de PVC y acrilato (PVC-Acr) y polietileno de baja densidad (LDPE), de composición en peso PVC/PMMA/PVC-Acr/LDPE 100/50/15/10.A quaternary mixture of a Polyvinylchloride compound (PVC), polymethyl methacrylate (PMMA), a PVC and acrylate graft copolymer (PVC-Acr) and low density polyethylene (LDPE), of Composition by weight PVC / PMMA / PVC-Acr / LDPE 100/50/15/10.
El compuesto a partir del cual se ha estudiado esta mezcla es un material comercializado por la empresa AISCONDEL S.A. bajo el nombre de EF-0125. Dicho compuesto se compone de una resina de policloruro de vinilo, sintetizada en suspensión y con valor de la constante de Fikentscher de K=58, y diversos aditivos típicos del PVC, como modificadores de proceso, estabilizantes, coestabilizantes y lubricantes externos. El PMMA empleado se comercializa por Degussa, perteneciente a Roehm GmbH and CoKG, bajo el nombre comercial PLEXIGLAS 8N. El copolímero de injerto PVC-Acr, comercializado por la casa Vinnolit con el nombre comercial VINNOLIT K 704, posee un contenido en acrilato del 50%. El LDPE utilizado es un polietileno de baja densidad comercializado por Repsol S.A. bajo el nombre comercial ALCUDIA PE-017, el cual presenta una T_{VICAT}, medida según la norma ASTM D-1525, de 81ºC y un índice de fluidez, medido según la norma ASTM D-1238, de 7 g/10 min.The compound from which it has been studied This mixture is a material marketed by the company AISCONDEL S.A. under the name of EF-0125. Said compound is It consists of a polyvinyl chloride resin, synthesized in suspension and with Fikentscher constant value of K = 58, and various typical PVC additives, such as process modifiers, stabilizers, co-stabilizers and external lubricants. PMMA employee is marketed by Degussa, belonging to Roehm GmbH and CoKG, under the trade name PLEXIGLAS 8N. The copolymer of PVC-Acr graft, marketed by Vinnolit house with the commercial name VINNOLIT K 704, it has a content in 50% acrylate. The LDPE used is a low polyethylene density sold by Repsol S.A. under the trade name ALCUDIA PE-017, which presents a T_ {VICAT}, measured according to ASTM D-1525, 81 ° C and a flow rate, measured according to ASTM D-1238, 7 g / 10 min.
El método de mezclado, así como las condiciones para el estudio de la procesabilidad (reometría de extrusión capilar), la T_{VICAT} y las propiedades mecánicas (Impacto Izod y tensiometría) son iguales a las descritas para el ejemplo 1.The mixing method as well as the conditions for the study of processability (extrusion rheometry capillary), T_ {VICAT} and mechanical properties (Izod Impact and tensiometry) are the same as those described for example 1.
Las curvas de flujo obtenidas para el PVC sin mezclar y la mezcla cuaternaria se muestran en la figura 2. Por otro lado, en la tabla II se presentan los valores de temperatura de reblandecimiento Vicat (T_{VICAT}), tanto con una carga de 1 Kg. como con una de 5 Kg., propiedades en tracción (deformación en tracción y resistencia a rotura) y valores de impacto Izod.The flow curves obtained for PVC without mix and quaternary mixture are shown in figure 2. By On the other hand, table II shows the temperature values Vicat softening (T_ {VICAT}), both with a load of 1 Kg. As with one of 5 Kg., Tensile properties (deformation in tensile and tear strength) and Izod impact values.
Los resultados obtenidos en los distintos ensayos son similares a los obtenidos con la mezcla del ejemplo 1, por lo que los comentarios realizados en dicho ejemplo son igualmente válidos para el ejemplo actual.The results obtained in the different tests are similar to those obtained with the mixture of example 1, so the comments made in that example are equally valid for the current example.
Claims (17)
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- entre 10 y 95% en peso de resina en base PVC,between 10 and 95% by weight of PVC based resin,
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- entre 2.5 y 87.5% en peso de un compuesto capaz de producir un aumento de la T_{VICAT} del PVC al mezclarlo con el mismo, ybetween 2.5 and 87.5% by weight of a compound capable of producing an increase in the T_ {VICAT} of PVC when mixed with it, and
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- entre 2.5 y 70% en peso de un tercer componente, que modifica las propiedades mecánicas y/o viscosi- dad.between 2.5 and 70% by weight of a third component, which modifies the mechanical properties and / or viscosity.
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