Una composición polimérica expandible y reticulable que comprende:

(a) un polímero reticulable vía radicales libres;

(b) una especie inductora de radicales libres a baja temperatura, que tiene una temperatura nominal de descomposición tal que un perfil de reticulación tendría una temperatura de transición (i) no mayor que 60ºC para un artículo moldeado por inyección o (ii) no mayor que 140ºC para un artículo moldeado por compresión;

(c) un modificador del perfil de reticulación; y

(d) un agente de soplado

Composiciones poliméricas expandibles reticulables.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones poliméricas expandibles que experimentan reacciones de reticulación vía radicales libres.

Descripción de la técnica precedente

Cierto número de polímeros expandibles pueden experimentar reacciones vía radicales libres. Algunas de esas reacciones son beneficiosas, tales como la reticulación a la temperatura de reticulación deseada, mientras que otras son perjudiciales, tales como una reticulación o degradación prematuras. Existe la necesidad de promover la reacción de reticulación beneficiosa al mismo tiempo en que se minimiza el impacto de las reacciones perjudiciales.

En el documento EP-A-1.264/857 se describe una composición curable que comprende los dos componentes siguientes:

(A) un polímero vinílico (i) que posee al menos un grupo funcional reticulante, y

(B) carbonato de calcio molido o pesado (ii) que posee un área superficial específica no menor que 1,5 m²/g pero no mayor que 50 m²/g.

En el documento US-A-5.723.554 se describe un procedimiento para producir un polímero estirénico que posee un peso molecular medio en peso de 200.000 a 500.000, un peso molecular medio en número de 100.000 a 450.000 y una distribución de peso molecular de 1,1 a 2 mediante polimerización vía radicales libres.

Generalmente, como las composiciones poliméricas expandibles y reticulables vía radicales libres se preparan con propósitos de reticulación, los polímeros y los demás ingredientes se procesan fundidos primero y se someten a continuación a un perfil nominal de reticulación. La etapa de procesamiento de la fusión tiene lugar a una temperatura nominal de procesamiento de la fusión. El perfil nominal de reticulación consta de tres segmentos relacionados con la temperatura: (1) un segmento correspondiente a la temperatura de moldeo; (2) un segmento correspondiente a la temperatura de transición; y (3) un segmento correspondiente a la temperatura de reticulación. Dependiendo del proceso, el segmento correspondiente a la temperatura de moldeo se puede sustituir por un segmento correspondiente a una temperatura de extrusión.

La temperatura nominal de procesamiento de la fusión y el perfil nominal de reticulación están directamente relacionados con el polímero y las especies que inducen la formación de radicales libres (o el agente de reticulación) seleccionados. En la Figura 1 se ilustra un perfil nominal de reticulación típico.

Para garantizar que tiene lugar únicamente la reacción de reticulación deseada, la temperatura de procesamiento de la fusión y la temperatura de moldeo se mantienen bajas, con objeto de evitar una reticulación prematura. Una vez ocurrido el nivel deseado de procesamiento de la fusión, la composición polimérica expandible y reticulable se transfiere al molde o a la extrusora. A la temperatura de moldeo, es deseable dejar que la composición polimérica expandible y reticulable rellene el molde para entonces calentar adicionalmente la composición sin reticulación prematura. Es deseable además que la composición polimérica expandible y reticulable sea uniformemente calentada antes del comienzo de la reticulación.

Del segmento de temperatura de moldeo, la composición polimérica expandible y reticulable pasa a través de un segmento de temperatura de transición para alcanzar la temperatura nominal de reticulación. Si la especie generadora de radicales libres es un peróxido orgánico, la temperatura nominal de reticulación es directamente dependiente de la temperatura de descomposición del peróxido. En consecuencia, el intervalo de temperatura del segmento correspondiente a la temperatura de transición está determinado por la temperatura nominal de moldeo en el extremo de baja temperatura y por la temperatura nominal de reticulación en el extremo de alta temperatura.

Es importante destacar que en algunas aplicaciones el procesamiento de la fusión puede tener lugar en una única etapa o en más de una etapa. Por ejemplo y como etapa única, los componentes se pueden añadir separadamente a la tolva de una extrusora y fundirse mezclados en conjunto a una temperatura de procesado de fusión adecuada. Un ejemplo de procesamiento de fusión multi-etapa puede incluir una primera etapa en la que los componentes se mezclan en su conjunto a una temperatura superior a la temperatura de fusión del polímero pero inferior a la temperatura nominal de descomposición de la especie inductora de los radicales libres y una segunda etapa en la que la composición homogeneizada se transfiere a una extrusora para el procesado posterior. Según se usa en este documento, la temperatura de procesamiento de la fusión se define para incluir técnicas de procesamientos de fusión en una única etapa o en multi-etapa.

Dado que la velocidad de reticulación aumenta gradualmente con la temperatura, la diferencia de temperatura (es decir, el segmento de temperatura de transición) entre el segmento de temperatura de moldeo (es decir, la temperatura inicial del polímero fundido en el momento de su introducción en el molde) y el segmento de temperatura de reticulación (es decir, la temperatura a la que el polímero es preferiblemente reticulado) puede ser bastante grande, típicamente mayor que 60 grados Celsius para artículos moldeados por inyección. Para los artículos moldeados por compresión, el intervalo de temperatura de transición puede sobrepasar 140 grados Celsius. Si bien la temperatura de reticulación cambia con la elección de la especie inductora de los radicales libres, el intervalo de temperatura correspondiente al segmento de temperatura de transición no se ve generalmente afectado. Por lo tanto, un cambio en la temperatura de reticulación (o en la especie inductora de los radicales libres) requiere típicamente un cambio correspondiente en la temperatura de moldeo. Similarmente, se da típicamente el cambio correspondiente en la temperatura de procesamiento de la fusión.

Además del perfil de reticulación, otros factores afectan a la uniformidad de la reticulación, a la uniformidad del tamaño de celda y al tiempo del ciclo para composiciones poliméricas expandibles y reticulables, ya que las composiciones se preparan en artículos de manufactura. Esos factores incluyen la cinética del agente de soplado y la geometría del artículo (por ejemplo, el espesor global y la distribución del espesor). Comprensiblemente, la complejidad de la geometría contribuye significativamente a la calidad y propiedades del artículo resultante.

En consecuencia, existe la necesidad de conseguir una composición polimérica expandible y reticulable que proporcione artículos manufacturados uniformemente reticulados. Además, existe la necesidad de que el artículo de manufactura resultante posea un tamaño de celda uniforme. Existe la necesidad de una composición polimérica expandible y reticulable que sea procesable dentro de tiempos de ciclo adecuados. Significativamente, existe la necesidad de una composición polimérica expandible y reticulable que proporcione un artículo de manufactura uniformemente reticulado con un tamaño de celda uniforme dentro de un tiempo de ciclo adecuado, incluso cuando el artículo de manufactura posee una geometría compleja.

Adicionalmente, existe la necesidad de conseguir una composición polimérica expandible y reticulable usando una especie inductora de radicales libres a baja temperatura, en sustitución de las especies inductoras de radicales libres convencionales. Específicamente, las especies inductoras de radicales libres a baja temperatura podrían tener temperaturas de iniciación de radicales libres menores que las especies inductoras de radicales libres convencionalmente usadas en la composición polimérica expandible y reticulable. Más particularmente, cuando la especie inductora de radicales libres a baja temperatura es un peróxido orgánico, dicho peróxido debería tener una temperatura de descomposición menor que la de los peróxidos orgánicos convencionalmente usados en la composición polimérica expandible y reticulable.

Adicionalmente, es deseable que el polímero expandible y reticulable sea útil en un procedimiento mejorado que tiene temperaturas de procesamiento de la fusión mayores que las convencionalmente usadas. Además, el procedimiento permitiría el moldeado del polímero expandible y reticulable a temperaturas superiores a las convencionalmente usadas.

Todas estas necesidades deben ser satisfechas sin sobrepasar el nivel de reticulación prematura...

1. Una composición polimérica expandible y reticulable que comprende:

(a) un polímero reticulable vía radicales libres;

(b) una especie inductora de radicales libres a baja temperatura, que tiene una temperatura nominal de descomposición tal que un perfil de reticulación tendría una temperatura de transición (i) no mayor que 60ºC para un artículo moldeado por inyección o (ii) no mayor que 140ºC para un artículo moldeado por compresión;

(c) un modificador del perfil de reticulación; y

(d) un agente de soplado.

2. La composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1, en la que el agente de soplado se selecciona del grupo consistente en agentes de soplado químicos y agentes de soplado físicos.

3. La composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1, en la que el agente de soplado es un agente de soplado químico que tiene su temperatura de activación dentro del perfil de temperatura nominal de reticulación.

4. La composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1, en la que el modificador del perfil de reticulación está presente en una cantidad entre 0,01 y 5,0 ppc, cantidad suficiente para permitir el calentamiento uniforme de la composición polimérica expandible y reticulable cuando dicha composición se calienta.

5. La composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1, en la que el modificador del perfil de reticulación permite alcanzar una velocidad de curado al menos tan rápida como la alcanzable en ausencia del modificador del perfil de reticulación.

6. La composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1, en la que la especie inductora de radicales libres está presente en una cantidad entre 0,1 y 10 ppc, cantidad suficiente para alcanzar una densidad de reticulación al menos tan alta como la alcanzable en ausencia del modificador del perfil de reticulación.

7. La composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1, que comprende adicionalmente un reforzador de curado que está presente en una cantidad menor que 5,0 ppc, cantidad suficiente para alcanzar una densidad de reticulación al menos tan alta como la alcanzable en ausencia del modificador del perfil de reticulación.

8. Un artículo de manufactura expandido y reticulado que comprende la composición polimérica expandible y reticulable de la Reivindicación 1.

9. El artículo de manufactura expandido y reticulado de la Reivindicación 8, en el que el tamaño de las celdas espumadas es uniforme.

10. El artículo de manufactura expandido y reticulado de la Reivindicación 8, en el que la reticulación es uniforme.

11. Un procedimiento para preparar un artículo de manufactura expandido y reticulado que comprende las etapas de

(i) procesar la fusión de una composición polimérica expandible y reticulable que comprende

(ii) moldear la composición polimérica expandible y reticulable en la forma del artículo de manufactura; y

(iii) reticular y expandir la composición polimérica expandible y reticulable como un artículo de manufactura con forma.

12. El procedimiento de la Reivindicación 11, en el que el modificador del perfil de reticulación está presente en una cantidad suficiente para permitir el calentamiento uniforme de la composición polimérica expandible y reticulable durante la etapa de moldeo.

13. El procedimiento de la Reivindicación 11 ó 12 para preparar un artículo de manufactura expandido y reticulado, en el que el procesamiento de la fusión tiene lugar a una temperatura mayor que la temperatura nominal de procesamiento de la fusión.

14. El procedimiento de cualquiera de las Reivindicaciones 11 a 13 para preparar un artículo de manufactura expandido y reticulado, en el que el moldeo tiene lugar a una temperatura mayor que la temperatura nominal de moldeo.

15. El procedimiento de cualquiera de las Reivindicaciones 11 a 14, en el que el procedimiento tiene lugar al menos 20 por ciento más rápido que la velocidad nominal de procesado.

16. El artículo de manufactura expandido y reticulado según la Reivindicación 8, en el que el artículo es una suela de zapato.

17. El artículo de manufactura expandido y reticulado según la Reivindicación 16, en el que el artículo es una suela multicomponente de zapato.