ES2656990T3 - Capa de polímero recubierta por extrusión con coeficiente reducido de fricción - Google Patents

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Abstract

Artículo que comprende un sustrato (S) y una capa de polímero (PL), dicha capa de polímero (PL) está recubierta por extrusión sobre el sustrato (S), en donde (a) dicho sustrato (S) es un metal (M); (b) la capa de polímero (PL) comprende una composición (Co) que comprende (b1) poliolefina (PO), (b2) un agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA), y (b3) un agente antibloqueante (AB); (c) el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) se selecciona de (i) polisiloxano o (ii) amida secundaria de ácido graso; y (d) el agente antibloqueo (AB) es un material inorgánico.

Description

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R1, R1', R2, R2', R3 y R3' son residuos alquilo idénticos, tal como -CH3, -CH2CH3, alquilo C3, alquilo C4, alquilo C5, preferiblemente -CH3,
R4 y R4' son independientemente entre sí residuos alquilo, tal como -CH3, -CH2CH3, alquilo C3, alquilo C4, alquilo C5, y
n es un número entero positivo de 30 a 500.
En otra realización más preferida, el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) es un polisiloxano de fórmula
(III) en la que
R1, R1', R2, R2', R3, R3' y R4 son residuos alquilo idénticos, tal como -CH3, -CH2CH3, alquilo C3, alquilo C4, alquilo C5, preferiblemente -CH3, y
R4' es diferente a los otros residuos R1, R1', R2, R2', R3, R3' y R4, preferiblemente R4' es un residuo alquilo diferente, tal como -CH3, -CH2CH3, alquilo C3, alquilo C4, alquilo C5, y
n es un número entero positivo de 30 a 500.
Incluso en otra realización preferida, el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) es un polisiloxano de fórmula
(III) en la que
R1, R1', R2, R2', R3, R3' y R4 son -CH3, y
R4' es -CH2CH3, alquilo C3, alquilo C4, alquilo C5 o fenilo, y
n es un número entero positivo de 30 a 500.
En una realización específica, el agente deslizante no migratorio (NM-SA) es un polisiloxano de fórmula (III) en la que
R1, R1', R2, R2', R3, R3', R4 y R4' son residuos alquilo idénticos, tal como -CH3, -CH2CH3, alquilo C3, alquilo C4, alquilo C5, preferiblemente -CH3, y
n es un número entero positivo de 30 a 500, preferiblemente de 90 a 410.
Se prefiere que el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) que es un polisiloxano, en particular que es un polisiloxano de fórmula (III), se añada a la poliolefina (PO) como una mezcla madre. Tal mezcla madre contiene el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) y un polímero, tal como polietileno o polipropileno. En este contexto, debe mencionarse que en el caso de que la composición (Co) consista en una poliolefina (PO) y un agente deslizante no migratorio (NM-SA), esta formulación no excluye la opción de que el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) se agregue como una mezcla madre. En otras palabras, la expresión agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) se entiende de manera amplia, es decir, que también cubre una mezcla madre que contiene un agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA).
Preferiblemente, la cantidad de agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) en la composición (Co) y/o en la capa de polímero está en el intervalo de 0,05 a 8,0% en peso, más preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 6,0% en peso con base en la cantidad total de la composición (Co) y la capa de polímero, respectivamente.
Preferiblemente, la relación en peso entre el agente deslizante no migratorio (NM-SA) y el agente antibloqueante (AB) [(NM-SA)/(AB)] está en el intervalo de 10/1 a 1/10.
La composición (Co) descrita se puede preparar mezclando los componentes dentro de dispositivos de mezcla adecuados en estado fundido para preparar compuestos poliméricos, que incluyen en particular extrusoras, tal como extrusoras de tornillo único y extrusoras de doble tornillo. La combinación puede realizarse por separado, de modo que los aditivos se mezclan con el polímero que luego se granula y los granulados se usan posteriormente en el recubrimiento por extrusión. Sin embargo, también puede realizarse en línea para que el agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) y el agente antibloqueante (AB) se agreguen a la extrusora que extruye la composición (Co) sobre el sustrato (S). Otros dispositivos de mezcla en estado fundido adecuados incluyen extrusoras planetarias y amasadoras de acción combinada de un solo tornillo.
Como se mencionó anteriormente, no solo se describe un artículo que comprende la composición (Co) y la fabricación de dicho artículo, sino también el uso de un agente deslizante no migratorio (NM-SA) junto con un agente
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antibloqueo (AB) en una capa de polímero (PL) recubierta por extrusión sobre un sustrato (S) para reducir el coeficiente de fricción (COF) de dicha capa de polímero (PL), donde el coeficiente de fricción (COF) debe ser inferior a 0,5, más preferiblemente inferior a 0,3, tal como inferior a 0,2er.
Además, se prefiere que el uso del agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA) junto con el agente antibloqueante (AB) para la reducción del coeficiente de fricción (COF) no comprometa el rendimiento de adhesión de la capa de polímero (PL), donde el rendimiento de adhesión es al menos 4 después de 31 días de preparación de la capa de polímero (PL).
Para realizaciones preferidas del agente de deslizamiento no migratorio (NM-SA), del agente antibloqueante (AB), de la capa de polímero, del sustrato, de la composición (Co) para producir la capa de polímero (PL) se hace referencia a la información proporcionada anteriormente.
Los artículos descritos tienen propiedades ventajosas, tales como resistencia mejorada al rayado, buena resistencia a la abrasión, buenas propiedades de liberación y propiedades consistentes de adhesión y fricción. Los artículos descritos pueden formarse y mecanizarse fácilmente en diversos procesos industriales sin problemas tales como atascos o malformaciones en la línea de producción. Además, las propiedades ventajosas de los polímeros, tales como las propiedades de sellado, no se deterioran por la migración del agente deslizante no migratorio (NM-SA) y el agente antibloqueante (AB), respectivamente, a las superficies de sellado. Por lo tanto, el objeto descrito es especialmente adecuado en la producción de latas de metal donde las láminas de metal recubiertas se transfieren y se someten, entre otros, a diferentes etapas de estampado y doblado.
Ejemplos
A. Métodos de medición
Las siguientes definiciones de términos y métodos de determinación se aplican a la descripción general anterior, así como a los ejemplos siguientes a menos que se defina lo contrario.
Se midió el contenido de comonómero en polietileno de una manera conocida con base en espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) calibrada con RMN 13C, usando el espectrómetro IR Nicolet Magna 550 junto con el software Omnic para FTIR de Nicolet.
Las películas que tenían un espesor de aproximadamente 250 µm se moldearon por compresión a partir de las muestras. Se elaboraron películas similares a partir de muestras de calibración que tienen un contenido conocido del comonómero. El contenido de comonómero se determinó a partir del espectro del intervalo de número de onda de 1430 a 1100 cm-1. La absorbancia se mide como la altura del pico seleccionando la llamada línea base corta o larga
o ambas. La línea base corta se grafica en aproximadamente 1.410 -1.320 cm-1 a través de los puntos mínimos y la línea base larga entre aproximadamente 1.410 y 1.220 cm-1. Las calibraciones deben hacerse específicamente para cada tipo de línea base. Además, el contenido de comonómero de la muestra desconocida debe estar dentro del intervalo del contenido de comonómero de las muestras de calibración.
Contenido de comonómero en polipropileno
El contenido de comonómero se determina por espectroscopía infrarroja cuantitativa de transformada de Fourier (FTIR) después de la asignación básica calibrada mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) cuantitativa de 13C de una manera bien conocida en la técnica. Las películas delgadas se presionan hasta un grosor de 250 µm y los espectros se registran en el modo de transmisión.
Específicamente, el contenido de etileno de un copolímero de polipropileno-co-etileno se determina usando el área de pico corregida de línea base de las bandas cuantitativas encontradas en 720-722 y 730-733 cm-1 . Los copolímeros de propileno-1-buteno se evaluaron a 767 cm-1 . Se obtienen resultados cuantitativos con base en referencia al espesor de la película.
Índice de fluidez (MFR)
Los índices de fluidez se miden con una carga de 2,16 kg (MFR2) a 190°C. El índice de fluidez es la cantidad de polímero en gramos que el aparato de prueba estandarizado según ISO 1133 extruye en 10 minutos a una temperatura de 190°C y 230°C, respectivamente, bajo una carga de 2,16 kg.
Promedios del peso molecular, distribución del peso molecular, índice de ramificación (Mn, Mw, MWD, g') determinados por SEC/VISC-LS
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relación [η]lin,i = K*Miα.[η]br,i se midió para cada muestra particular mediante la viscosidad en línea y el detector de concentración.
El tamaño medio de partícula d50 (difracción láser) se calcula a partir de la distribución del tamaño de partícula [porcentaje en masa] según se determina por difracción láser (Malvern) de acuerdo con la norma ISO 13320-1.
El corte de tamaño de partícula d95 (sedimentación) se calcula a partir de la distribución del tamaño de partícula [porcentaje en masa] según lo determinado por sedimentación líquida gravitacional de acuerdo con la norma ISO 13317-3
(Sedígrafo)
Densidad
La densidad se midió de acuerdo con la norma ISO 1183-2. La preparación de la muestra se ejecutó de acuerdo con la norma ISO 1872-2 Tabla 3 Q (moldeo por compresión).
Se supone que el contenido de gel es idéntico a la fracción insoluble en xileno (XHI), que se determina extrayendo 1 g de muestra de polímero finamente cortada con 350 ml de xileno en un extractor Soxhlet durante 48 horas a la temperatura de ebullición. La cantidad de sólido restante se seca a 90°C y se pesa para determinar la cantidad de insolubles.
Factor de endurecimiento por estiramiento (SHF)
El factor de endurecimiento por estiramiento se define como
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en donde
imagen18es la viscosidad extensional uniaxial; y
imagen18es tres veces la viscosidad de corte dependiente del
tiempo η+(t) en el intervalo lineal de deformación.
La determinación de la envolvente viscoelástica lineal en extensión
imagen18utilizando IRIS Rheo Hub 2008, requirió el cálculo del espectro discreto de tiempo de relajación a partir de los datos del módulo de almacenamiento y pérdida (G', G" (ω)). Los datos viscoelásticos lineales (G', G" (ω)) se obtienen por mediciones de barrido de frecuencia realizadas a 180°C para polipropileno o a 140°C para polietileno, sobre un Anton Paar MCR 300 acoplado con placas paralelas de 25 mm. Los principios de cálculo subyacentes utilizados para la determinación del espectro de relajación discreto se describen en Baumgärtel M, Winter HH, "Determination of the discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data", Rheol. Acta 28: 511519 (1989) que se incorpora por referencia en su totalidad.
IRIS RheoHub 2008 expresa el espectro del tiempo de relajación como una suma de modos N de Maxwell
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donde gi y λi son parámetros del material y Ge es el módulo de equilibrio.
La elección del número máximo de modos, N utilizados para la determinación del espectro de relajación discreto, se realiza utilizando la opción "óptima" de IRIS RheoHub 2008. El módulo de equilibrio Ge se fijó en cero. El ajuste no
lineal utilizado para obtener
imagen18se realiza en IRIS Rheo Hub 2008, utilizando el modelo de Doi-Edwards.
La viscosidad extensional uniaxial,
imagen18se obtiene a partir de medidas uniaxiales de flujo extensional, realizadas en un Anton Paar MCR 501 acoplado con el dispositivo extensible Sentmanat (SER-1). La temperatura
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