BRPI0719304A2

BRPI0719304A2 - Tubo feito de uma composição de polietleno, processo para manufatura de um tubo e uso de uma composição de polietileno.

Info

Publication number: BRPI0719304A2
Application number: BRPI0719304-1A2A
Authority: BR
Inventors: Magnus Palmloef; Sloveig Johansson; Markku Vahteri
Original assignee: Borealis Tech Oy
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2014-02-04
Also published as: CN102898719A; DE602006013161D1; AU2007324879B2; US9017784B2; KR20090085155A; CN101541878B; EP1927627B1; KR101037923B1; CA2670047A1; US20100055366A1; CN101541878A; BRPI0719304A8; EP1927627A1; RU2009120116A; WO2008064810A1; ES2339963T3; PL1927627T3; ATE461972T1; CA2670047C; AU2007324879A1

Description

"TUBO FEITO DE UMA COMPOSIÇÃO DE POLIETILENO, PROCESSO PARA MANUFATURA DE XJM TUBO E USO DE UMA COMPOSIÇÃO DE POLIETILENO"

A presente invenção se refere a um tubo com

resistência térmica aperfeiçoada, feito de uma composição de polietileno, compreendendo uma resina de polietileno produzida por um processo de polimerização, na presença de um catalisador de sítio único (SSC), e a um processo para a

produção desse tubo.

Os tubos, em particular, os tubos de pressão, são usados em várias aplicações, como no transporte de água potável, esgoto, diferentes aplicações industriais, gás e mais .

Com base na resistência mecânica do polímero, os tubos

de polietileno para sistemas pressurizados podem ser classificados em diferentes categorias, tal como PE63, PE80 ou PElOO. Quanto maior o número, maior o tempo de vida útil sob alta pressão.

No entanto, o polietileno tem uma resistência a

pressão limitada, a uma temperatura elevada. Especialmente, é difícil combinar uma boa resistência a pressão, a temperaturas mais altas, com uma alta flexibilidade dos materiais de tubulações. A ferramenta clássica para aperfeiçoar a resistência a pressão de um tubo, a uma temperatura elevada, é reticular o material. No entanto, a pureza inferior das resinas reticuladas pode ser um obstáculo para o uso delas em tubos 5 que ficam em contato com água potável e/ou alimento. Além do mais, a reciclagem de material reticulado é difícil. Desse modo, as soluções termoplásticas vão ser as preferidas, se o desempenho técnico, tal como resistência a pressão a temperaturas elevadas, puder ser aperfeiçoado 10 suficientemente. Muitas tentativas foram feitas para elaborar esses materiais.

Atualmente, os melhores tubos de polietileno para pressão são preparados em um processo multiestágio, com catalisadores Ziegler-Natta. As densidades dessas resinas 15 de polietileno são altas, para atingir uma alta resistência a pressão. No entanto, a alta densidade proporciona uma alta rigidez, que é uma desvantagem, por exemplo, quando da instalação dos tubos.

Houve também uma pesquisa intensa em resinas de 2 0 poliolefinas, produzidas com metaloceno ou catalisadores de "sítio único", as ainda a introdução dessa resina no mercado é baixa. As áreas principais nas quais as resinas de sítio único foram introduzidas são revestimento por filme ou extrusão, como descrito, por exemplo, no pedido de 25 patente internacional WO 03/066699. Os filmes descritos nesse documento têm excelentes propriedades mecânicas e uma capacidade de selagem importante.

No entanto, é conhecido que a atividade catalítica de catalisadores de sítio único é moderada, e a atividade mais alta é atingida nas regiões de densidade média a baixa.

Além do mais, as resinas de tubo para pressão, preparados por catalisadores de sítios únicos, do estado da técnica, como descrito, por exemplo, no pedido de patente internacional WO 02/34829, têm, tradicionalmente, uma 10 densidade superior a 940 kg/m3. A conseqüência é que a flexibilidade dos tubos é um tanto baixa.

Ainda mais, para a produção de tubos para pressão, é necessário que as composições de polietileno usadas tenham uma taxa de escoamento em fusão e uma distribuição de peso molecular adequadas, para garantir uma boa processabilidade da composição, durante o processo de extrusão.

Por conseguinte, o objeto da presente invenção é proporcionar um tubo tendo uma resistência a pressão aperfeiçoada, a uma temperatura elevada, por aperfeiçoamento simultâneo da flexibilidade do tubo.

Verificou-se então, surpreendentemente, que esse tubo pode ser produzido por uso de uma composição de polietileno, compreendendo uma resina de base que foi produzida por uso de um catalisador de sítio único, que tem uma densidade abaixo de 940 kg/m3 e uma MFR5 de pelo menos 0,2 g/10 min.

Portanto, a presente invenção proporciona um tubo feito de uma composição de polietileno, compreendendo uma resina de base de polietileno, que compreende:

a. um copolímero de etileno como a fração (A); e

b. um homo- ou copolímero de etileno como a fração

(B) ,

com a fração (A) tendo um peso molecular mais baixo do que 10 aquele da fração (B) , em que a resina de base de polietileno é obtenível em um processo de polimerização, no qual um catalisador de sítio único (SSC) é usado na polimerização de pelo menos uma das frações (A) e (b) , a resina de base tendo:

(i) uma densidade abaixo de 940 kg/m3; e

(ii) uma MFR5 a 190 2C / 5,00 kg de pelo menos 0,2 0 g / 10 min,

e a composição de polietileno tendo um tempo para falha de pelo menos 250 h, medido de acordo com a norma ISO 1167, a 952C e 4,3 MPa.

Como demonstrado abaixo, a invenção propicia a preparação de tubos mais flexíveis, satisfazendo ainda os requisitos para resistência a alta pressão, a temperaturas elevadas. Por conseguinte, por exemplo, a melhor flexibilidade dos tubos da invenção permite um dobramento mais fácil deles, e, desse modo, um enrolamento mais fácil em um rolo. Isso oferece a vantagem de que a instalação dos tubos fica mais simplificada.

O termo "resina de base" denota a totalidades dos componentes poliméricos na composição de polietileno do tubo de acordo com a invenção, constituindo, usualmente, pelo menos 90% em peso da composição total. De preferência, 10 a resina de base consiste das frações (A) e (B) , compreendendo ainda, opcionalmente, uma fração pré- polimérica, em uma proporção de até 2 0% em peso, de preferência, até 10% em peso, de preferência, até 5% em peso da resina de base total.

A densidade da resina de base se situa na faixa média,

isto é, abaixo de 940 kg/m3, de preferência, abaixo de 939 kg/m3, mais particularmente, na faixa de 910 a abaixo de 940 kg/m3, ainda mais particularmente, na faixa de 915 a abaixo de 940 kg/m3, e, especialmente, na faixa de 920 a abaixo de 939 kg/m3, medida de acordo com a norma ISO 1183.

A despeito de uma densidade mais baixa de 5 a 10 kg/m3 da resina de base, em comparação com as resinas convencionais, os tubos da invenção satisfazem os requisitos de alta temperatura. A taxa de escoamento em fusão (MFR) e razão de escoamento em fusão (FRR) são propriedades importantes da resina de base de polietileno, porque a MFR e a FRR são indicações da capacidade de escoamento e, desse modo, da 5 processabilidade do polímero. Quanto mais alta a taxa de escoamento em fusão, mais baixa a viscosidade do polímero.

Na presente invenção, a resina de base de polietileno deve ter uma MFR5 de pelo menos 0,20 g / 10 min, de preferência, de pelo menos 0,5 g / 10 min, e, 10 especialmente, de pelo menos 1,3 g / 10 min. A MFR5 da resina de base de polietileno é usualmente abaixo de 7,0 g / 10 min, particularmente, é 3,5 g / 10 min ou mais baixa, e, especialmente, é igual ou inferior a 1,5 g / 10 min.

Além do mais, prefere-se que a resina de base de polietileno tenha uma MFR2 de 0,06 a 10 g / 10 min, particularmente, de 0,1 a 5,0 g / 10 min, mais particularmente, de 0,1 a 0,5 g / 10 min.

Além disso, para aplicações em tubos, uma boa processabilidade da composição de polietileno é importante. 20 0 alto peso molecular é necessário para satisfazer o requisito de uma boa resistência a pressão, a temperaturas elevadas, e baixa fluência, embora, o processamento dessas resinas de alto peso molecular seja mais difícil. A processabilidade aperfeiçoada é atingida pela elaboração 25 multimodal da resina de base. Isso significa que uma fração de peso molecular mais baixo (A) , propiciando uma processabilidade mais fácil, e uma fração com um maior peso molecular (B), contribuindo para resistência mecânica, estão presentes na composição usada para os tubos da invenção.

Usualmente, uma composição de polietileno, compreendendo pelo menos duas frações de polietileno, que foram produzidas sob diferentes condições de polimerização, resultando em diferentes pesos moleculares (ponderai médio) 10 para as frações, é referida como "multimodal" . O prefixo multi se refere ao número de diferentes frações poliméricas, das quais a composição consiste. Desse modo, por exemplo, uma composição consistindo de apenas duas frações é chamada "bimodal".

A forma da curva de distribuição de peso molecular,

isto é, a aparência do gráfico da fração ponderai polimérica, em função do seu peso molecular, desse polietileno multimodal vai mostrar dois ou mais máximos, ou vai ser, pelo menos, distintamente alargada em comparação 2 0 com as curvas para as frações individuais.

Por exemplo, se um polímero é produzido em um processo multiestágio seqüencial, utilizando reatores acoplados em série, e usando diferentes condições em cada reator, as frações poliméricas produzidas nos diferentes reatores vão 2 5 ter cada uma delas as suas próprias distribuições de peso molecular e pesos moleculares ponderais médios. Quando a curva de distribuição de peso molecular desse polímero for registrada, as curvas individuais dessas frações são superpostas na curva de distribuição de peso molecular para 5 o produto polimérico resultante, produzindo, usualmente, uma curva com dois ou mais máximos distintos.

A resina de base de polietileno da presente invenção é uma resina de base de polietileno multimodal, ou, de preferência, bimodal, compreendendo as frações (A) e (B) definidas acima, em que a fração (A) tem um peso molecular mais baixo do que a fração (B).

Na concretização preferida, na qual as resinas de base consistem das frações (A) e (B) , opcionalmente, uma fração pré-polimérica, em uma proporção como definido acima, pode estar presente.

O termo peso molecular usado no presente relatório descritivo denota o peso molecular ponderai médio Mw.

A resina de base de polietileno da presente invenção tem, de preferência, uma distribuição de peso molecular (MWD) de 5 a 25, particularmente, de 5 a 20, e, especialmente, de 5 a 15.

Prefere-se que o copolímero de etileno (A) tenha uma densidade abaixo de 945 kg/m3, particularmente, abaixo de 940 kg/m3. A faixa de densidades preferida para o copolímero de etileno (a) é de 920 a abaixo de 945 kg/m3, particularmente, de 925 a abaixo de 940 kg/m3.

Além do mais, na presente invenção, a fração (A) é um copolímero de etileno e a fração (B) pode ser um homo- ou copolímero de etileno. No entanto, prefere-se que a fração (B) seja um copolímero de etileno.

Os comonômeros usados de ambas as frações podem ser iguais ou diferentes.

Como comonômeros, várias alfa-olefinas com 4 a 2 0 10 átomos de carbono podem ser usadas, mas os comonômeros são, de preferência, um alceno de 4 a 2 0 átomos de carbono, selecionado do grupo de 1-buteno, 1-penteno, 4-metil-l- penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1-octeno, 1-deceno e 1- eicosano. Em particular, na concretização particularmente 15 preferida, o comonômero é 1-buteno e/ou 1-hexeno.

A resina de base de polietileno da presente invenção pode também compreender um terpolímero, o que significa que pelo menos uma das frações (A) e (B) consiste de etileno e duas diferentes unidades comonoméricas.

De preferência, a fração (B) é um copolímero de

etileno, e o comonômero usado é uma alfa-olefina com 4, particularmente, 6, ou mais átomos de carbono, particularmente, é 1-hexeno ou 1-octeno.

A proporção do comonômero usado na fração (A) é, de preferência, entre 0,1 e 3,0 mol por cento, particularmente, 0,2 a 2,0 mol por cento, especialmente, 0,5 a 1,5 mol por cento.

A proporção do comonômero usado na fração é, de preferência, entre 0,1 e 2,0 mol por cento,

5 particularmente, 0,1 a 1,5 mol por cento, especialmente, 0,2 a 1,0 mol por cento.

Além do mais, a taxa de escoamento em fusão MFR2 (1902C / 2,16 kg) da fração (A) é, de preferência, entre 10 e 300 g / 10 min, particularmente, entre 10 e 200 g / 10 min, e, especialmente, entre 50 e 140 g / 10 min.

É conhecido previamente que para a produção de polímeros de olefinas multimodais e, em particular, bimodais, tal como a resina de base de polietileno da presente invenção, dois ou mais reatores ou zonas, ligados 15 em série, como descrito na patente européia EP 517 868, que é incorporada inteiramente por meio de referência no presente relatório descritivo, podem ser usados.

De acordo com a presente invenção, os estágios principais de polimerização são conduzidos, de preferência, 2 0 como uma combinação de polimerização em lama / polimerização em fase gasosa. A polimerização em lama é conduzida, de preferência, em um denominado reator em circuito fechado.

Opcional e vantajosamente, os estágios principais de polimerização podem ser precedidos por uma pré- polimerização, em cujo caso um pré-polímero na proporção descrita acima, particularmente, em uma proporção de 1 a 5% em peso da proporção total dos polímeros, é produzido. 0 pré-polímero pode ser um homo- ou copolímero de etileno.

Em caso de ocorrência de uma pré-polimerização, nesse

caso, todo o catalisador é preferivelmente alimentado no primeiro estágio de pré-polimerização, e a pré- polimerização é conduzida como polimerização em lama. Essa polimerização acarreta a produção de menos partículas finas 10 nos reatores seguintes e de um produto mais homogêneo no final. Geralmente, essa técnica resulta em uma mistura polimérica multimodal por polimerização, com a ajuda de um catalisador, na presente invenção com a ajuda de um catalisador de sítio único.

O catalisador de sítio único usado nos exemplos da

presente invenção foi descrito na patente européia EP 1 462 464, exemplo 5, catalisador 3.

No processo da invenção, para a produção da resina de base da composição polimérica da invenção, pelo menos a 20 fração (A) ou a fração (B) é produzida em uma reação de polimerização, na presença de um catalisador de sítio único. Por exemplo, a fração (A), ou alternativamente, a (B) , pode ser produzida na presença de um catalisador de sítio único, e a fração (B) , ou alternativamente, a (A) , pode ser produzida na presença de um catalisador Ziegler- Natta.

Prefere-se, no entanto, que ambas as frações (A) e (B) sejam preparadas na presença de um catalisador de sítio único.

Além do mais, prefere-se que a fração (A) e a fração (B) sejam polimerizadas na presença do mesmo catalisador de sítio único.

Na produção de uma resina de base de polietileno da 10 presente invenção, prefere-se que a fração (A) seja produzida em um reator em circuito fechado, sob certas condições com relação às concentrações de hidrogênio, monômero e comonômero, temperatura, pressão, e assim por diante.

Além do mais, prefere-se que a fração (B) seja

produzida em um reator para fase gasosa.

Ainda mais, de preferência, após a polimerização, a fração (A) , incluindo o catalisador, é transferida para o reator, de preferência, uma reator para fase gasosa, no qual a fração (B) é produzida, sob diferentes condições.

O produto final resultante de uma mistura íntima dos polímeros dos dois reatores principais, as diferentes curvas de distribuição de peso molecular desses polímeros formando uma curva de distribuição de peso molecular tendo um máximo alargado ou dois máximos, isto é, o produto final é uma mistura polimérica bimodal.

Devido à flexibilidade com relação às condições reacionais assim obtidas, prefere-se, particularmente, que 5 a polimerização seja conduzida em um reator de pré- polimerização / um reator em circuito fechado / um reator para fase gasosa. De preferência, as condições de polimerização no processo preferido de três etapas são selecionadas de modo que a fração (A) seja produzida em uma 10 etapa, de preferência, o segundo reator, enquanto que a fração (B) é produzida em outra etapa, de preferência, o terceiro reator. A ordem dessas etapas pode ser, no entanto, invertida.

Na presente invenção, prefere-se que a pré- polimerização opere a uma temperatura entre 40 e 70aC, particularmente, entre 50 e 65aC, e, de preferência, a uma pressão de 50 a 7 0 bar, particularmente, de 55 a 65 bar.

No segundo reator, a temperatura de polimerização é, de preferência, entre 60 e 100aC, particularmente, entre 70 e 902C, e, de preferência, a uma pressão de 40 a 70 bar, particularmente, de 50 a 60 bar.

No terceiro reator, a temperatura de polimerização é, de preferência, entre 60 e 105aC, particularmente, entre 70 e 902C, e, de preferência, a uma pressão de 10 a 40 bar, particularmente, de 15 a 20 bar. A razão ponderai entre ambas as frações (A) e (B) , produzidas nos segundo e terceiro reatores, é, de preferência, de 60 : 40 a 40 : 60, particularmente, de 55 : 45 a 45 : 55.

5 A composição de polietileno do tubo da invenção é

feita de, ou também pode compreender, aditivos, como auxiliares de processamento, antioxidantes, pigmentos, estabilizadores de UV e assemelhados. Usualmente, a proporção desses aditivos é igual ou inferior a 10% em peso, com base na composição total.

O tubo da presente invenção pode ser preparado em qualquer maneira convencional, de preferência, por extrusão da composição de poliolefina em uma extrusora. Essa é uma técnica bem conhecida daqueles versados na técnica.

O tubo da presente invenção apresenta uma boa

resistência a tensão, bem como uma alta flexibilidade.

O índice de diluição por cisalhamento (SHI) é a razão da viscosidade da resina de base de polietileno, a diferentes tensões de cisalhamento, e pode servir como uma 2 0 medida da amplitude da distribuição de peso molecular. Na presente invenção, as tensões de cisalhamento a 2,7 kPa e 210 kPa, bem como a 5 kPa e 3 00 kPa, são usadas para a determinação de SHI da resina de base de polietileno. A definição e as condições de medida são descritas em detalhes na página 8, linha 2 9 à página 11, linha 2 5 do pedido de patente internacional WO 00/22040.

A resina de base de polietileno tem, de preferência, um SHI(2,7/210) abaixo de 20, particularmente, abaixo de 15, e, especialmente, abaixo de 10. Prefere-se que a faixa de SHI(2,7/2io) seja de 1 a abaixo de 20.

Prefere-se também que o SHI(5/3oo) seja abaixo de 35, particularmente, abaixo de 3 0 e, especialmente, abaixo de 25. A faixa preferida do SHI<5/3001 é entre 5 e abaixo de 35. Adicionalmente, a viscosidade na tensão de

cisalhamento de 0,05 kPa (eta0,05) da resina de base de polietileno é, de preferência, pelo menos 15.000 Pa s, particularmente, pelo menos 18.000 Pa s, e, especialmente, pelo menos 20.000 Pa s.

Além do mais, a viscosidade na tensão de cisalhamento

de 0,05 kPa (etao.os) da resina de base de polietileno é, de preferência, inferior a 80.000 Pa s.

O teste de impacto de Charpy a baixa temperatura determinar a tenacidade ao impacto e proporciona, portanto,

2 0 um modo de avaliar a resistência a propagação de trincamento rápida (RCP).

Na concretização preferida da presente invenção, a composição de polietileno do tubo tem uma resistência a impacto Charpy a OsC de pelo menos 8 kJ/m2, particularmente, de pelo menos 10 kJ/m2, medida de acordo com a norma ISO 179.

A propagação de trincamento rápida da composição de polietileno de acordo com a presente invenção é determinada 5 por um método chamado S4 (Estado Constante em Pequena Escala), que foi desenvolvido no Imperial College, Londres, e é descrito na norma ISO 13477:1977 (E) . Os tubos da presente invenção atingem, de preferência, uma temperatura crítica, isto é, um valor RCP-S4, igual ou inferior a +2SC, 10 particularmente, igual ou inferior a +IaC.

A resistência a propagação de trincamento rápida é determinada de acordo com a norma ISO 13479:1997, em termos do número de horas, o tubo entalhado suporta uma certa pressão, a uma certa temperatura, antes de falha.

Adicionalmente, o tempo para falha da composição de

polietileno a 95 aC e 4,3 MPa, de acordo com a norma ISO 1167, é, de preferência, pelo menos 250 h, particularmente, pelo menos 300 h, especialmente, pelo menos 350 h.

O módulo de flexão da composição de polietileno é, de 2 0 preferência, abaixo de 7 00 MPa, particularmente, abaixo de 650 MPa e, especialmente, abaixo de 600 MPa, medida de acordo com a norma ISO 178. Prefere-se que o módulo de flexão da composição de polietileno é igual ou superior a

3 00 MPa, particularmente, igual ou superior a 400 MPa. O módulo de elasticidade do tubo da presente invenção foi determinado de acordo com a norma ISO 527. A composição polimérica de acordo com a presente invenção tem, de preferência, um módulo de elasticidade de 400 a 900 MPa, 5 particularmente, de 425 a 850 MPa, e, especialmente, de 450 a 800 MPa.

Métodos e exemplos

Taxa de escoamento em fusão (MFR)

A MFR é determinada de acordo com a norma ISO 1133 e é 10 indicada em g / 10 min. Para as resinas de polietileno, uma temperatura de 1902C é aplicada. A MFR é determinada a diferentes cargas, tal como 2,16 kg (MFR2; ISO 1133), 5 kg (MFR5; ISO 1133), ou 21,6 kg (MFR2i; ISO 1133). A razão de taxas de escoamento, FRR, é a razão entre MFRpesoi e MFRpeSo2/ 15 isto é, FRR21/5 significa a razão entre MFR2I e MFR5.

Peso molecular

O peso molecular ponderai médio Mw e a distribuição de peso molecular (MWD = Mw / Mn, em que Mn é o peso molecular numérico médio e Mw é o peso molecular ponderai médio) é 20 medida com base na norma ISO 1014-4:2003. Um instrumento Waters 150CV plus foi usado com a coluna 3 x HT&E styragel da Waters (divinilbenzeno) e triclorobenzeno (TCB), como solvente a 1402C. O conjunto de coluna foi calibrado por uso de uma calibração universal com padrões MWD PS 25 estreitos (a constante de Mark Howings K: 9,54 * IO-5 e a: 0,725 para PS, e K: 3,92 * 10“4 e a: 0,725 para PE). A razão de Mw e Mn é uma medida da amplitude da distribuição, uma vez que ambos são influenciados pela extremidade oposta da "população".

5 Propagação de trincamento rápida (S4)

A resistência a propagação de trincamento rápida (RCP) de um tubo é determinada de acordo com a norma ISO 13477 (E) . De acordo com o método RCPS4, um tubo é testado que tem um comprimento axial não abaixo de 7 diâmetros do tubo. O diâmetro externo do tubo é cerca de 110 mm ou mais, e a sua espessura de parede igual ou superior a cerca de 10 mm. Quando da determinação das propriedades de RCP de um tubo, em conjunto com a presente invenção, o diâmetro externo e a espessura de parede foram selecionados para serem 110 mm e 10 mm, respectivamente. Ainda que a parte externa do tubo esteja à temperatura ambiente (pressão atmosférica), o tubo é pressurizado internamente, e a pressão interna no tubo é mantida constante a uma pressão positiva de 0,5 MPa. O tubo e o equipamento circundando o mesmo são regulados 2 0 termostaticamente a uma temperatura predeterminada. Vários discos foram montados em um eixo dentro do tubo, para impedir descompressão durante o teste. Um projétil de lâmina é disparado, com formas bem definidas, no sentido do tubo próximo à sua extremidade, na denominada zona de iniciação, para iniciar um trincamento axial estendendo-se rapidamente. A zona de iniciação é proporcionada com um apoio, para evitar a deformação desnecessária no tubo. 0 equipamento de teste é ajustado de uma maneira tal que a iniciação da trinca ocorre no material envolvido, e vários 5 testes são conduzidos a temperaturas variáveis. 0 comprimento axial da trinca na zona de medida, tendo um comprimento total de 4,5 diâmetros, é medido para cada teste e é representado contra a temperatura de teste ajustada. Se o comprimento da trinca exceder 4 diâmetro, a 10 trinca é indicada como propagando-se. Se o tubo passar no teste a uma determinada temperatura, a temperatura é diminuída sucessivamente até que uma temperatura (TcrItica) seja atingida, na qual o tubo não mais passa no teste.

Teste de pressão em tubos não entalhados O teste de pressão em tubos de 32 mm não entalhados é

conduzido de acordo com a norma ISO 1167 3 a 4,3 MPa e 952C. O tempo para falha é determinado em horas.

Teste de pressão em tubos entalhados

O teste de pressão em tubos entalhados de 110 mm é conduzido de acordo com a norma ISO 13479.

Teste de Impacto Charpy com entalhe

A resistência a impacto é determinada como uma resistência a impacto Charpy, de acordo com a norma ISO 179-1 não instrumentada ou a norma ISO 179-2 instrumentada.

2 5 Módulo de flexão O módulo de flexão é determinado de acordo com a norma ISO 17 8, a uma velocidade constante de 2 mm/min.

Módulo E

O módulo de elasticidade é determinado de acordo com a norma ISO 527-2 (corpo de prova 1B) , a uma velocidade constante de 1 mm/min.

Parâmetros reológicos

Os parâmetros reológicos, tal como o índice de diluição por cisalhamento SHI e a viscosidade são 10 determinados por uso de um reômetro, de preferência, um reômetro Physica MCR 3 00 da Anton Paar. A definição e as condições de medida são descritas em detalhes na página 8, linha 29 à página 11, linha 25 do pedido de patente internacional WO 00/22040.

Exemplos Exemplo 1

Em um reator em circuito fechado de 50 dm3, 32 kg/h de propano e 8,3 g/h de hidrogênio foram adicionados. A temperatura operacional foi de 60aC e a pressão operacional 2 0 de 61 bar.

A lama foi tirada do reator e transferida para um reator em circuito fechado de 500 dm3. O reator foi operado a 85aC e a uma pressão de 58 bar. O catalisador de sítio único, preparado como descrito na patente européia EP 1 4 62 464, Exemplo 5, catalisador 3 foi alimentado continuamente a uma taxa de 29 g/min ao reator em circuito fechado. Etileno, 1-buteno, diluente de propano, e hidrogênio adicionais foram introduzidos continuamente ao reator, de modo que a taxa de produção polimérica foi de 3 5 kg/h, e a 5 MFR2 do polímero foi de 110 g / 10 min e a densidade do polímero foi de 939 kg/m3.

A lama foi retirada continuamente do reator para um estágio de vaporização rápida, no qual os hidrocarbonetos foram removidos do polímero. 0 polímero foi então 10 transferido para um reator para fase gasosa, no qual a polimerização foi continuada. 0 reator foi operado a uma temperatura de 80SC e uma pressão de 20 bar. Etileno, hidrogênio e 1-hexeno foram alimentados ao reator para obter condições tais que a taxa de produção de polímero foi 15 de 34 kg/h, a MFR5 do polímero foi de 1,4 g / 10 min, a MFR2 do polímero foi de 0,45 g / 10 min e a densidade 93 6 kg/m3. A produtividade do catalisador foi de 2,4 kg/h do catalisador.

A razão entre as quantidades de polímero produzidas na lama (reator 2) e fase gasosa (reator 3) foi de 51:49.

O polímero foi depois combinado com 1.500 ppm de estearato de cálcio e 3.000 ppm de B225. As propriedades da resina combinada são apresentadas na Tabela 1, na qual também as condições reacionais para a produção da resina de 2 5 base são apresentadas. O material combinado foi extrudado em tubos tendo um diâmetro externo de cerca de 110 mm e uma espessura de cerca de 10 mm, e 32 mm e uma espessura de 3 mm, respectivamente. O resultado do teste de pressão do tubo é apresentado na Tabela 1.

Exemplo Comparativo 1

Uma resina para tubo foi produzida por meio de um processo de três etapas em um reator em circuito fechado de pré-polimerização, seguido primeiro por um reator em circuito fechado e depois um reator para fase gasosa, como descrito no Exemplo I. A divisão foi de 2:38:60. Nenhum comonômero foi usado no reator de pré-polimerização, ainda que 1-buteno fosse usado como comonômero na produção das frações de baixo e de alto peso molecular, produzidas nos reatores em circuito fechado e para fase gasosa, respectivamente, nas quantidades indicadas na Tabela 1, de modo que o teor de comonômero de 1-buteno do polímero resultante total foi de 2,9% em peso. Um catalisador do tipo Ziegler-Natta, como descrito na patente européia EP 2 0 688 794, foi usado. As propriedades da resina são listadas na Tabela 1.

A resina de base produzida por combinada do mesmo modo como no Exemplo 1, e o material combinado foi depois extrudado em tubos tendo um diâmetro externo de cerca de 110 mm e espessura de cerca de 10 mm e de um diâmetro de 32 mm e uma espessura de 3 mm, respectivamente. O resultado do teste de pressão é também apresentado na Tabela 1.

Tabela 1:

unidades Exemplo 1 Exemplo Comparativo 1 REATOR DE PRÉ-POLIMERIZAÇÃO Temperatura 0C 60 70 Pressão bar 61 64, 2 Divisão % em peso 0 2 REATOR EM CIRCUITO FECHADO Temperatura 0C 85 85 Pressão bar 58 64 concentração mol% 5,7 5,8 razão H2/C2 mol/kmol 0,46 293 razão C4/C2 mol/kmol 92 163 Divisão % em peso 51 38 MFR2 g/(10 min) 110 300 Densidade kg/m3 939 964 Comonômero Buteno-I Buteno-I REATOR PARA FASE GASOSA Temperatura 0C 80 85 Pressão bar 20 19, 5 razão H2/C2 mol/kmol 0 20 razão C4/C2 mol/kmol 0 138 razão C6/C2 mol/kmol 4 0 Divisão % em peso 49 60 Comonômero Hexeno-I Buteno-I Densidade da kg/m3 936 942,2 resina de base COMBINAÇÃO EXTRUSORA JSWCIM46 OP JSW CIM90P Alimentação kg/hr 217 SEI kWh/1 277 235 Temperatura de 0C 222 285 PROPRIEDADES DA RESINA COMBINADA Teor de % em peso 1,3 0 Teor de % em peso 1,6 2 , 2 MFR2 g/(10 min) 0, 45 MFR5 g/(10 min) 1,4 0, 45 MF R.21 g/(10 min) 10 Mw g/mol 157.000 240.000 Mn g/mol 17 .200 8 . 600 MWD 9,1 28 Densidade da kg/m3 937, 2 942, 5 combinação SHI (2, 7/210) 8, 6 21,8 SHI (5/300) 15, 2 36,5 Eta0, os Pas 23450 82250 Módulo E MPa 640 868 Módulo de MPa 596 730 flexão Resistência a kJ / m2 10 16 impacto a O2C Resistência a kJ/m2 5,9 impacto a 2C Teste de pressão em tubos de 3 2 mm sem entalhe 4,3 MPa a 95°C h 406 < 21 Resistência 2C + 1 RCP, Tcr£tica

Claims

1. Tubo feito de uma composição de polietileno, caracterizado pelo fato de que compreende uma resina de base de polietileno, que compreende: a. um copolímero de etileno como a fração (A); e b. um homo- ou copolímero de etileno como a fração (B) , com a fração (A) tendo um peso molecular mais baixo do que aquele da fração (B) , em que a resina de base de polietileno é obtenível em um processo de polimerização, no qual um catalisador de sítio único (SSC) é usado na polimerização de pelo menos uma das frações (A) e (B) , a resina de base tendo: (i) uma densidade abaixo de 940 kg/m3; e (ii) uma MFR5 a 190aC / 5,00 kg de pelo menos 0,20 g / 10 min, e a composição de polietileno tendo um tempo para falha de pelo menos 250 h, medido de acordo com a norma ISO 1167, a 952C e 4,3 MPa, e o SHI(2,7/2io) da resina de base de polietileno é abaixo de 20.

2. Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copolímero de etileno (A) tem uma densidade abaixo de 945 kg/m3.

3. Tubo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fração (A) é um copolímero de etileno e comonômeros de alfa-olefina de 4 a 20 átomos de carbono.

4. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a fração (A) tem uma taxa de escoamento em fusão MFR2 de 10 a 300 g / 10 min.

5. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, caracterizado pelo fato de que na resina de base de polietileno a razão ponderai entre a fração (A) e a fração (B) é entre 60 : 40 a 40 : 60.

6. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o copolímero de etileno (A) e o homo- ou copolímero de etileno (B) são polimerizados na presença do mesmo catalisador de sítio único.

7. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a distribuição de peso molecular (MWD) da resina de base de polietileno é de 5 a 25.

8. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o SHI(5/3oo) é abaixo de 35.

9. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a viscosidade da resina de base de polietileno, a uma taxa de cisalhamento de 0,05 kPa (eta0,05) , é pelo menos 15.000 kPa.

10. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a composição de polietileno tem uma resistência a impacto Charpy, a 0aC, de pelo menos 8 kJ/m2, medida de acordo com a norma ISO 179.

11. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a composição de polietileno tem um valor RCP-S4 igual ou inferior a + 2eC, medido de acordo com a norma ISO 13477.

12. Tubo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a composição de polietileno tem um módulo de elasticidade de 400 a 900 MPa, de acordo com a norma ISO 527.

13. Processo para manufatura de um tubo, caracterizado pelo fato de que uma composição de polietileno, compreendendo uma resina de base de polietileno, que compreende: a. um copolímero de etileno como a fração (A); e b. um homo- ou copolímero de etileno como a fração (B) , com a fração (A) tendo um peso molecular mais baixo do que aquele da fração (B) , em que a resina de base de polietileno é obtenível em um processo de polimerização, no qual um catalisador de sítio único (SSC) é usado na polimerização de pelo menos uma das frações (A) e (B) , a resina de base tendo: (i) uma densidade abaixo de 940 kg/m3; e (ii) uma MFR5 a 190aC / 5,00 kg de pelo menos 0,20 g / 10 min, e a composição de polietileno tendo um tempo para falha de pelo menos 250 h, medido de acordo com a norma ISO 1167, a 959C e 4,3 MPa, e o SHI(2,7/210) d.a resina de base de polietileno é abaixo de 20, é formada em um tubo.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a fração (A) e a fração (B) são polimerizadas na presença do mesmo catalisador de sítio único.

15. Uso de uma composição de polietileno, compreendendo uma resina de base de polietileno, que compreende: a. um copolímero de etileno como a fração (A); e b. um homo- ou copolímero de etileno como a fração (B) , com a fração (A) tendo um peso molecular mais baixo do que aquele da fração (B) , em que a resina de base de polietileno é obtenível em um processo de polimerização, no qual um catalisador de sítio único (SSC) é usado na polimerização de pelo menos uma das frações (A) e (B) , a resina de base tendo: (i) uma densidade abaixo de 940 kg/m3; e (ii) uma MFR5 a 1902C / 5,00 kg de pelo menos 0,2 0 g / 10 min, e a composição de polietileno tendo um tempo para falha de pelo menos 250 h, medido de acordo com a norma ISO 1167, a95℃ e 4,3 MPa, caracterizado pelo fato de que é para a produção de tubos, e o SHI <2,7/210) da resina de base de polietileno é abaixo de 20.