ES2324172T3 - Polietileno con carga mineral para revestimientos internos. - Google Patents
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Abstract
El uso de polietileno (PE) bimodal con carga mineral para la fabricación de revestimientos internos de frigoríficos y congeladores con aislamiento de espuma.
Description
Polietileno con carga mineral para
revestimientos internos.
La presente invención se refiere al uso de un
polietileno (PE) bimodal con carga mineral para la fabricación de
revestimientos internos de frigoríficos y congeladores con
aislamiento de espuma.
Se conoce la preparación de revestimientos
internos de armarios de frigoríficos y congeladores domésticos
mediante el uso de poliestireno (PS), mezclas de PS con otros
polímeros o materiales de PS recubiertos. La capa aislante de
dichos dispositivos generalmente consiste en espuma de poliuretano
(PU) que rellena el espacio entre su revestimiento interno y su
carcasa. Para garantizar la buena adherencia de la espuma,
generalmente es necesaria la modificación de superficie del
material de cubierta.
El documento
DE-A-19712140 describe un método
para producir un armario de un frigorífico o congelador, estando
sus cubiertas interna y externa termorformadas a partir de una sola
lámina de material por la que se proporciona una transición sin
costura entre la cubierta interna y externa. El material es una
placa coextruída que consiste en una capa de poliestireno cubierta
con una capa fabricada a partir de una mezcla de
poliestireno-polietileno.
Dichos materiales basados en poliestireno
proporcionan una buena termoformabilidad, un bajo factor de
contracción y una buena resistencia al rayado, así como buenas
propiedades de brillo, pero son propensos al agrietamiento por
tensión ambiental. El agrietamiento por tensión ambiental (ESC) es
el agrietamiento prematuro de un material polimérico debido a la
acción combinada de tensión y un fluido. La necesidad de limpieza
regular de un compartimento interno de un frigorífico conduce al
deterioro del revestimiento interno por ESC, ya que los detergentes
provocan el cuarteamiento del material y el plastificado del
disolvente. Las áreas alrededor de los orificios de los
revestimientos internos, que son necesarios para el proceso de
formación de espuma para permitir el escape de propulsores, son más
susceptibles al ESC ya que ofrecen a los fluidos y detergentes la
oportunidad de entrar en la capa aislante y atacar ambas
superficies del material de revestimiento.
En el transcurso del termoformado de
revestimientos internos, deben calentarse bastante uniformemente
grandes partes, un procedimiento que requiere una amplia ventana de
procesamiento del material para minimizar la producción de
residuos. Hasta el momento, el PE no es adecuado para el
termoformado de revestimientos internos, ya que el material tiene
una estrecha ventana de procesamiento, que es técnicamente difícil
de proporcionar para partes de las dimensiones necesarias.
Inesperadamente, se descubrió que el PE, si es un PE bimodal y con
carga mineral, puede usarse para la fabricación de revestimientos
internos de frigoríficos y congeladores con aislamiento de espuma.
Dicho PE bimodal con carga mineral puede procesarse, debido a su
amplia ventana de procesamiento, usando el mismo equipo que el
usado para la producción de revestimientos basados en poliestireno.
No muestra ESC y tiene una adherencia excelente a la espuma de PU.
Los revestimientos internos muestran una baja contracción, buena
resistencia al rayado y buenas propiedades de brillo, además de no
mostrar blanqueo por tensión ni aparición de rayas cuando se
colorean.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención
es el uso de polietileno (PE) bimodal con carga mineral para la
fabricación de revestimientos internos de frigoríficos y
congeladores con aislamiento de espuma.
El PE bimodal tiene un peso molecular promedio
en peso M_{W} de 90.000 a 450.000 g/mol, preferiblemente de
150.000 a 400.000 g/mol, y una distribución de pesos moleculares
MWD, que se define como la proporción del peso molecular promedio
en peso M_{W} con respecto al peso molecular promedio en número
M_{n}, de 5 a 40, preferiblemente de 7 a 30, un índice de fluidez
MFR_{2} en el intervalo de 0,05 a 4,0 g/10 min, preferiblemente
de 0,1 a 0,8 g/10 min, un índice de fluidez MFR_{21} de 7 a 200
g/10 min, preferiblemente de 15 a 70 g/10 min, una proporción de
flujo FFR_{21/2}, que se define como la proporción de MFR_{21}
con respecto a MFR_{2}, de 40 a 180, preferiblemente de 60 a 120,
una densidad de 912 a 960 kg/m^{3}, preferiblemente de 918 a 955
kg/m^{3}, y un contenido de comonómero del 0,5-20%
en peso. El MFR_{2} se mide a 190ºC usando un peso de 2,16 kg, el
MFR_{21} se mide a 190ºC usando un peso de 21,6 kg, de acuerdo
con la norma ISO 1133.
El PE bimodal es un polietileno que contiene una
fracción de peso molecular relativamente alto y una fracción de
peso molecular relativamente bajo. Comprende del 30 al 70% en peso,
preferiblemente del 35 al 55% en peso, basado en el peso del PE
bimodal, de un compuesto de bajo peso molecular, y del 70 al 30% en
peso, preferiblemente del 65 al 45% en peso, basado en el peso del
PE bimodal, de un componente de alto peso molecular.
El componente de bajo peso molecular tiene un
MFR_{2} de 10 a 1000, preferiblemente de 50 a 500 g/10 min, mas
preferiblemente de 100 a 400 g/10 min. El componente de bajo peso
molecular puede ser un homopolímero de PE, que tiene una densidad
superior a 965 kg/m^{3}, preferiblemente superior a 970
kg/m^{3}. Siendo un copolímero de PE, su densidad es superior a
930 kg/m^{3}, preferiblemente superior a 940 kg/m^{3}. El
contenido de comonómero del copolímero de PE es del 0,5 al 10% en
peso, preferiblemente del 0,8 al 5% en peso, basado en el peso del
componente de bajo peso molecular. Los comonómeros pueden ser
alfa-olefinas C_{3}-C_{8}, tales
como 1-propeno, 1-buteno,
1-penteno, 1-hexeno,
4-metil-1-penteno,
1-hepteno y 1-octeno, prefiriéndose
1-buteno o 1-hexeno. El peso
molecular del componente de alto peso molecular es superior al del
componente de bajo peso molecular y contiene más comonómeros que el
componente de bajo peso molecular. Tiene un peso molecular y
contenido de comonómero que a un reparto dado de los componentes,
la composición de polietileno bimodal tiene el índice de fusión y
la densidad deseados y un contenido de comonómero total del 0,5 al
20% en peso, basado en el peso del PE bimodal. Los comonómeros del
componente de alto peso molecular pueden ser
alfa-olefinas C_{3}-C_{8},
tales como 1-propeno, 1-buteno,
1-penteno, 1-hexeno,
4-metil-1-penteno,
1-hepteno y 1-octeno, prefiriéndose
1-buteno o 1-hexeno. El PE bimodal
para fabricar revestimientos internos tiene una carga mineral. Las
cargas minerales son sustancias sólidas en forma de polvo fino,
siendo por ejemplo caolín, wollastonita, hidróxido de magnesio,
tiza, diferentes arcillas, talco, sílice, sulfato de bario, mica,
etc. Entre estas cargas se prefieren especialmente talco y tiza.
Puede usarse cualquier tipo de talco, incluyendo talco compactado.
El tamaño de partícula puede variar en gran medida entre 0,01
\mum y 70 \mum, siendo normalmente de aproximadamente 20
\mum. La cantidad de cargas varía del 10 al 60% en peso, siendo
preferiblemente el límite inferior del 20% en peso, siendo más
preferiblemente del 30% en peso, y siendo el límite superior
preferido del 50% en peso, en base al peso del PE bimodal con carga
mineral.
La composición de polietileno bimodal puede
producirse por cualquiera de los métodos para la producción de
polietileno bimodal, por ejemplo, in situ, polimerizando o
copolimerizando etileno en una cascada de reactores formada por al
menos un primer reactor y un segundo reactor en presencia de un
catalizador de polimerización. Por ejemplo, la cascada de reactores
puede ser un reactor de bucle y un reactor en fase gas posterior, o
puede ser una cascada de reactores de tanque de suspensión. Después
de recoger el polímero del reactor y de eliminar del mismo los
residuos de hidrocarburos, se prepara el compuesto de polímero y se
extruye en gránulos.
Pueden añadirse diversos tipos de aditivos como
agentes de deslizamiento, estabilizadores, colorantes,
estabilizadores del procesamiento, antioxidantes primarios y
secundarios, agentes de acoplamiento y desactivadores de metales.
La preparación del compuesto puede hacerse con dispositivos como
mezcladoras internas o extrusoras de un solo y de doble tornillo,
prefiriéndose esta última. Puede ser de tipo
co-rotativa, como las producidas por Japan Steel
Works, que tienen una denominación JSW CIM-P, por
ejemplo, CIM90P, que tiene un diámetro de tornillo de 90 mm. Se
prefiere especialmente usar una extrusora de doble tornillo
contra-rotativa. La carga particulada puede
añadirse a la composición de PE bimodal en esta fase de extrusión o
en una etapa distinta o directamente después de la etapa de
polimerización.
La expresión "revestimiento interno"
comprende el compartimiento interno de frigoríficos, así como el
revestimiento de la puerta. Para la producción del revestimiento
interno el compuesto obtenido de esta manera se moldea por
extrusión o se lamina en láminas. Si se desean características
adicionales como condiciones de superficie, brillo o efectos de
superficie especiales para el lado que va a estar orientado hacia el
compartimento interior del frigorífico, pueden coextruirse
recubrimientos que confieran tales características. Como el lado
orientado hacia la espuma muestra una adherencia excelente a espuma
de PU, no es necesaria ninguna otra modificación de superficie o
recubrimiento. Las láminas tienen un espesor de 100 a 5000 \mum,
preferiblemente de 250 a 4500 \mum y, más preferiblemente, de
1000 a 4000 \mum. Las placas para el termoformado se dimensionan
en espesor y/o en tamaño para proporcionar un espesor de
revestimiento después del termoformado de 300 a 1000 \mum,
preferiblemente de 500 a 900 \mum.
Puede usarse el mismo equipo que en la
producción de revestimientos basados en poliestireno debido a los
parámetros de procesamiento similares de los polietilenos bimodales
con carga mineral. El revestimiento interno puede producirse en una
amplia ventana de procesamiento, siendo una ventaja adicional. El
tamaño de la ventana depende de la naturaleza del polímero
empleado, la naturaleza de la carga mineral, el tiempo de
procesamiento y el tipo de equipo. Normalmente la ventana de
procesamiento es de 30ºC, pero también puede ser más amplia. Los
revestimientos se producen mediante termoformado por estirado al
vacío.
A partir de las composiciones
1-5 se fabricaron láminas y se termoformaron en una
máquina de termoformado de estación única Keifel o de dos
estaciones Keifel para producir revestimientos internos.
La herramienta de revestimiento interno estaba
hecha de aluminio. Se controló la temperatura del agua de la
herramienta, ajustada la temperatura del agua de la herramienta a
85ºC. La temperatura del aceite del molde se ajustó a 110ºC. El
patrón térmico consistía en un ajuste inicial de distribución
térmica uniforme con un calentamiento extra del 10% en el área del
reborde. Los ajustes de válvulas eran: 50% de vacío, apertura de
aire al 40%.
Para obtener diferentes composiciones, se
preparó el compuesto de PE bimodal con diferentes tipos y cantidades
de cargas y aditivos. El PE bimodal tenía un peso molecular
promedio en peso M_{W} de 230000, una distribución de pesos
moleculares M_{W}/M_{n} de 18, un índice de fluidez MFR_{2} de
0,2 g/10 min, un índice de fluidez MFR_{21} de 20 g/10 min y una
densidad de 931 kg/m^{3}.
Composición 1: PE bimodal que contiene el 30% en
peso de talco.
Composición 2: PE bimodal que contiene el 35% en
peso de talco así como estabilizadores.
Composición 3: PE bimodal que contiene el 40% en
peso de tiza, así como estabilizadores.
Composición 4: PE bimodal que contiene el 35% en
peso de talco, así como el 0,1% de agente de deslizamiento, el 3,5%
en peso de mezcla madre de color blanco y estabilizadores.
En los siguientes ejemplos, se moldearon
diversas composiciones para revestimientos internos.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los revestimientos internos obtenidos de acuerdo
con la Tabla 1 mostraron que no había formación de orificios,
formas definidas de rebordes, desmoldeo sencillo sin blanqueo por
tensión en las áreas de presión y sin formación de rebabas, y se
aprobaron.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
A partir de láminas fabricadas con la
Composición 4 se termoformó un revestimiento interno de una puerta
de frigorífico en una máquina de termoformado de dos estaciones
Keifel. La temperatura a diferentes posiciones de la placa estaba
entre 140 y 165ºC. El termoformado de la placa dio como resultado un
revestimiento interno sin orificios, con una forma definida de
rebordes y sin formación de rebabas, siendo posible un desmoldeo
sencillo sin blanqueo por tensión en las áreas de presión.
Claims (12)
1. El uso de polietileno (PE) bimodal con carga
mineral para la fabricación de revestimientos internos de
frigoríficos y congeladores con aislamiento de espuma.
2. El uso de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por que el polietileno (PE) bimodal tiene un
peso molecular promedio en peso M_{W} de 90.000 a 450.000 g/mol,
una distribución de pesos moleculares M_{W}/M_{n} de 5 a 40, un
índice de fluidez MFR_{2} de 0,05 a 4,0 g/10 min, un índice de
fluidez MFR_{21} de 7 a 200 g/10 min, una proporción de flujo
FFR_{21/2} de 40 a 180 y una densidad de 912 a 960 kg/m^{3}.
3. El uso de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por que el PE bimodal comprende
- (i)
- del 30 al 70% en peso, basado en el peso del PE bimodal, de un componente de bajo peso molecular que tiene un MFR_{2} de 10 a 1.000 y una densidad superior a 930 kg/m^{3}, y
- (ii)
- del 70 al 30% en peso, basado en el peso del PE bimodal, de un componente de alto peso molecular que es un copolímero de PE que tiene un peso molecular y un contenido de comonómero tal que a un reparto dado de los componentes, el polietileno bimodal tiene el índice de fusión y la densidad deseados.
4. El uso de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado por que el componente de bajo peso molecular es
un homopolímero de PE que tiene un índice de fluidez MFR_{2} de
100 a 500 g/10 min y una densidad superior a 965 kg/m^{3}.
5. El uso de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado por que el componente de bajo peso molecular es
un copolímero de PE que tiene un MFR_{2} de 10 a 1000.
6. El uso de acuerdo con la reivindicación 3 y/o
la reivindicación 5, caracterizado por que el copolímero de
PE tiene alfa-olefina
C_{3}-C_{8} como comonómero.
7. El uso de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado por que el comonómero de
alfa-olefina C_{3}-C_{8} está
presente en una cantidad del 0,5% en peso al 20% en peso, basado en
el peso del PE bimodal.
8. El uso de acuerdo con la reivindicación 3 y/o
la reivindicación 5, caracterizado por que el copolímero de
PE tiene 1-buteno como comonómero.
9. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que la carga mineral se selecciona del grupo que consiste en
caolín, wollastonita, hidróxido de magnesio, tiza, diferentes
arcillas, talco, sílice, sulfato de bario y mica.
10. El uso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la carga mineral es talco o tiza.
11. El uso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el contenido de la carga mineral es del 10 al 60% en
peso, preferiblemente del 20 al 50% en peso, basado en el peso del
PE bimodal con carga mineral.
12. Revestimientos internos para frigoríficos y
congeladores con aislamiento de espuma, caracterizados por
que comprenden un polietileno bimodal con carga mineral.
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