ESPUMAS DE POLIAMIDA, PROCEDIMIENTO PARA PREPARARLAS Y APLICACIONES DE LAS MISMAS.

Un proceso para preparar una espuma de poliamida de celda cerrada que comprende las etapas de:

(a) someter una resina de poliamida a al menos un gas inerte a una presión mayor que la atmosférica para dirigir el gas hacia la resina,

(a1) elevar la temperatura de la resina por encima de su punto de reblandecimiento, donde las etapas (a) y (a1) pueden tener lugar en cualquier orden o simultáneamente, y

(b) reducir la presión mientras que se mantiene la temperatura a o por encima del punto de reblandecimiento de la resina, para expandir la resina para dar como resultado una espuma de poliamida de celda cerrada,

caracterizado por que la resina de poliamida se reticula antes de la expansión

Espumas de poliamida, procedimiento para prepararlas y aplicaciones de las mismas.

La presente invención se refiere a espumas de poliamida, a un proceso para prepararlas y a aplicaciones de las mismas.

Las espumas de alta calidad se producen impregnando resinas o aleaciones de poliamida con un gas inerte a alta presión y reduciendo después la atmósfera para expandir el material. Preferentemente, los materiales se reticulan para permitir que la impregnación y expansión tengan lugar bastante por encima del punto de fusión normal. Las espumas obtenidas pueden fabricarse con cualquier forma deseada tal como tuberías, láminas, cintas, bloques y varillas, usando técnicas tales como corte, soldadura, termoformado y enlace adhesivo. Como alternativa, la resina o aleación de poliamida puede expandirse directamente en la forma deseada, por ejemplo, expandiendo la resina o aleación de poliamida impregnada en un molde. Son útiles en aplicaciones donde se requieren propiedades de baja densidad y alta temperatura. Tienen los beneficios adicionales de alta pureza, buena resistencia química y buena resistencia térmica. Presentan también buenas características aislantes acústicas y térmicas.

Las espumas de celda cerradas son materiales usados en aplicaciones donde se requiere peso ligero, flotación, aislamiento térmico, aislamiento eléctrico y efectos de amortiguación. Las espumas de celda cerrada hechas de poliestireno, polietileno de diferentes densidades y poliuretanos se conocen ampliamente. Sin embargo, las espumas hechas de los materiales citados están limitadas respecto a resistencia térmica y química. Las espumas hechas de poliamidas pueden satisfacer estos requisitos.

Hay numerosos procesos que se conocen para la producción de poliamidas espumadas. Estos pueden dividirse ampliamente en dos grupos; siendo los primeros procesos en los que el precursor de poliamida se polimeriza y espuma simultáneamente en presencia de un activador y un catalizador, y siendo los segundos aquéllos en los que un agente de soplado físico o químico se usa para espumar el polímero en el estado fundido.

Las Patentes US 4464491, US 4442234, US 4028287, US 4026834 y US 4022719 describen numerosos procesos en los que los precursores de poliamida se polimerizan y espuman simultáneamente. Un proceso de esta clase se describe también en el documento DE 3226818 (Phoenix AG).

Los procesos en los que se añaden agentes de soplado a un fundido de poliamida son, típicamente, moldeo por inyección, cuando se desea una reducción en la parte en peso o la eliminación de depresiones superficiales, o extrusión, cuando la reducción de la densidad es el objetivo principal. La patente US 6039085 describe la adición de un agente de soplado químico a una poliamida inmediatamente antes de la coextrusión de la poliamida como parte de un montaje de tubo multicapa. Los expertos en la materia reconocerán que es esencial conseguir que el agente de soplado se distribuya uniformemente dentro del fundido de poliamida si tiene que extruirse una espuma uniforme. La patente US 4331776 muestra el uso de aglutinantes fusibles a baja temperatura para producir una mezcla madre de agente de soplado adecuada para su uso en una poliamida.

El documento JP 04356540 (Furukawa Electric Co. Ltd) describe un proceso para formar una resina termoplástica celular que comprende añadir un gas inerte a la resina a presión elevada, expandir la resina calentándola a una temperatura a la que su tiempo de semi-cristalización es de 5 minutos o menor, y refrigerando la resina.

El documento JP 11080408 (Yamaha Corp.) se refiere a un proceso en el que una resina se espuma calentando la resina en presencia de un gas inerte, elevando la presión hasta que el gas está en un estado líquido o supercrítico, retirando la resina del recipiente presurizado, calentando la resina por encima de la temperatura de transición vítrea para provocar la espumación y después inactivando la resina para detener el crecimiento celular.

El documento EP 0402883 (Du Pont) describe la espumación de una resina de poliamida extruyéndola con un agente de soplado.

El artículo de revista "Processing of Polyamide 11 with Supercritical Carbon Dioxide" (Martinache et al., Ind. Eng. Chem Res. 2001, 40, 5570-5577) describe un método de espumación de una resina de poliamida que usa dióxido de carbono supercrítico como agente de soplado en un proceso discontinuo en el que la temperatura se enfría antes de liberar la presión.

El documento WO 2005/105907 en nombre del presente solicitante se publicó después de la fecha de prioridad de la presente solicitud y se refiere a un método para espumar una resina de fluoropolímero.

Esta invención se refiere a un método, y a productos hechos por este método, que permite la producción de espumas de poliamida de alta calidad. Las resinas o aleaciones de poliamida se someten a gases inertes a elevadas temperaturas y presiones, después de lo cual absorben ciertas cantidades de estos gases. Reducir la presión a una temperatura por encima del punto de fusión de la resina o aleación permite que estas resinas se expandan para producir espumas de poliamida de celda cerrada con una distribución del tamaño de celda muy homogénea y un alto porcentaje de celdas cerradas. La fase de expansión puede tener lugar en el recipiente a alta presión usado para absorber los gases en la resina o aleación o en un recipiente secundario a menor presión. Si se va a usar un recipiente secundario la resina o aleación debe refrigerarse a presión para limitar la expansión que ocurre en el primer recipiente.

En un primer aspecto de la presente invención se proporciona un proceso para preparar espuma de poliamida de celda cerrada que comprende las etapas de:

Trabajar por encima del punto de fusión reduce el tiempo para que el gas se difunda hacia la lámina y aumenta la cantidad de gas en la lámina a una presión dada.

La resina de poliamida puede proporcionarse en combinación con uno o más componentes distintos en una mezcla o aleación.

La poliamida se reticula antes de la expansión puesto que esto permite que el proceso funcione por encima del punto de fusión de una resina semi-cristalina sin un flujo estricto de material. Esto reduce el tiempo para que el gas se difunda hacia la lámina y aumenta la cantidad de gas en la lámina a una presión dada. La reticulación puede obtenerse usando agentes de reticulación tales como isocianurato de trialilo (TAIC) o cianurato de trialilo (TAC) e irradiación mediante un procesamiento con chorro de electrones o un procesamiento gama. Las dosis típicas para la reticulación por radiación directa están en el intervalo de 5 a 200 kGy, aunque un intervalo preferente es de 25 a 100 kGy. Las energías del chorro de electrones típicas están en el intervalo de 0,5 a 10 MV, siendo preferibles las energías mayores para la irradiación de láminas más gruesas.

Aunque se prefiere que la presión en la etapa (a) sea mayor que la presión atmosférica, en teoría todo lo que se requiere es un diferencial de presión para dirigir el gas hacia la resina.

La duración temporal de la etapa (a) depende de factores tales como la identidad de la resina, su espesor y la temperatura y presión del gas. Preferiblemente, la resina se trata hasta que se satura con el gas (lo que puede determinarse empíricamente usando un proceso de ponderación iterativa).

En la etapa a) la temperatura está preferiblemente por encima de la de transición vítrea de la resina de poliamida durante la impregnación y, ventajosamente, a o por encima del punto de fusión si la poliamida es semi-cristalina. Un experto en la materia reconocerá que tanto la temperatura de transición vítrea como el punto de fusión...

1. Un proceso para preparar una espuma de poliamida de celda cerrada que comprende las etapas de:

caracterizado por que la resina de poliamida se reticula antes de la expansión.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que antes de la etapa (b) se realizan las siguientes etapas:

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la etapa (a) tiene lugar con la resina en un primer recipiente y en el que, antes de realizar la etapa (a3), la resina parcialmente expandida se transfiere a un segundo recipiente.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que la temperatura de la resina parcialmente expandida resultante de la etapa (a2) se reduce para ralentizar la pérdida de gas desde la resina.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la resina de poliamida, antes de la etapa a), se extruye en forma de una lámina.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la resina de poliamida es una poliamida-6.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la resina de poliamida se combina o forma una aleación con una poliolefina.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la poliolefina es polietileno.

9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que en la etapa a) la presión es de 20 a 1000 bar.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la presión es de 20 a 800 bar.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que en la etapa a2) la presión es de 5 a 200 bar.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la presión es de 5 a 40 bar.

13. Espumas de poliamida que pueden obtenerse por un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. El uso de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 13 en un dispositivo de flotación.

15. El uso de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 13 como un aislamiento térmico o térmico acústico.

16. El uso de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 13 en una estructura intercalada compleja por técnicas de laminado, enlace adhesivo, cosido y fijación.

17. El uso de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 16 donde las estructuras intercaladas incluyen láminas, películas, espumas, tejidos y refuerzos.

18. El uso de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 13 en un material de envasado o en un recipiente.

19. El uso de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 13 en una junta o un sello.

20. La transformación de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 13 por soldadura, pegado, corte, ranurado, punzonado, estampado, laminado o termoformado en cualquier forma deseable tal como tuberías, varillas, fundas, recipientes y bolas.

21. La transformación de una espuma de poliamida de acuerdo con la reivindicación 20 en una lámina, rollo o cinta continua o semi-continua de cualquier espesor deseado.