Un procedimiento para fabricar un producto de espuma extrudido que comprende:

(a) calentar a una primera temperatura de 135-240°C una mezcla de resina que comprende un polímero y aditivos opcionales, produciendo de este modo una mezcla de resina plastificada,

(b) mezclar completamente con la mezcla de resina un agente de soplado que consiste en 134a y un alcohol bajo una primera presión de 4,826-31,02 MPa y en condiciones para prevenir el espumado, produciendo de este modo un gel espumable,

(c) enfriar el gel espumable a una segunda temperatura de 140-105°C y extrudir el gel espumable a una segunda presión de 0-193 kPa, produciendo de este modo el espumado del gel y la formación de un producto de espuma extrudido

Espuma vinilaromática extrudida con 134a y alcohol como agente de soplado.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a procedimientos para preparar productos de espuma extrudidos y más particularmente a procedimientos para producir dichos productos con un agente de soplado que contiene 134a y un alcohol.

Antecedentes de la invención

Las espumas resinosas sintéticas extrudidas son materiales útiles para muchas aplicaciones que incluyen aislación térmica, propósitos decorativos, envasado y similares. Las espumas extrudidas generalmente se obtienen fundiendo un polímero con cualesquiera otros aditivos para crear una masa fundida de polímero, mezclando un agente de soplado con la masa fundida de polímero a una temperatura y presión apropiadas para producir una mezcla en la que el agente de soplado se torne soluble, o sea que se disuelva en la masa fundida del polímero. Esta mezcla posteriormente se puede extrudir a una zona de presión reducida de modo que el agente de soplado se torne insoluble en la masa fundida de polímero y se convierta en un gas. A medida que el agente de soplado se convierte en gas, se producen burbujas dentro de la masa fundida de polímero. En este punto, la masa fundida de polímero se enfría, produciéndose así una estructura de espuma que comprende células cerradas resultantes de la expansión del agente de soplado.

Los agentes de soplado tradicionales usados para la fabricación de espumas extrudidas incluyen clorofluorocarbonos (CFC) e hidroclorofluorocarbonos (HCFC). Una de las ventajas de los agentes de soplado CFC y HCFC es su alta solubilidad en una masa fundida de polímero. Una mayor solubilidad del agente de soplado promueve la reducción de la viscosidad cuando se mezcla con la masa fundida de polímero. A su vez, una menor viscosidad lleva a menores requerimientos de energía para el mezclado. Una desventaja principal para los agentes de soplado tradicionales es que un número creciente de gobiernos en el mundo ha impuesto la eliminación de los agentes de soplado de tipo CFC y HCFC debido al aumento de los problemas ambientales.

Por consiguiente, ha habido un movimiento para reemplazar los agentes de soplado tradicionales a favor de agentes más amigables con el ambiente tales como los hidrofluorocarbonos. Desafortunadamente, los hidrofluorocarbonos (HFC), y en particular el tetrafluoroetano (134a), tienen una menor solubilidad en las masas fundidas de polímero en comparación con los agentes de soplado tradicionales. La presente invención se dirige, en parte, a aumentar la solubilidad de 134a en una masa fundida de polímero por adición de un alcohol.

La Patente Estadounidense Número 5.182.308 concedida a Volker et al. ("Volker") divulga una lista detallada de composiciones de agentes de soplado, algunas de las que incluyen HFC y alcoholes. Sin embargo, las composiciones de agentes de soplado de Volker producen espumas extrudidas que tienen propiedades de aislación térmica pobres. Específicamente, ninguno de los ejemplos de Volker muestra espumas extrudidas que tengan un coeficiente de conductividad térmica mayor que 0,0376 W/mK medido por la norma DIN 52 612.

Los solicitantes han descubierto de modo sorprendente que mediante el uso de un agente de soplado que contiene sólo 134a y alcohol, se pueden producir espumas extrudidas con propiedades de aislación térmica superiores. Las espumas extrudidas obtenidas por la presente invención tienen un coeficiente de conductividad térmica menor que 0,035 W/mK y preferiblemente menor que 0,030 W/mK medido por la norma DIN 52 612.

Compendio de la invención

La presente invención se refiere a la fabricación de productos de espuma extrudidos. Los productos de espuma extrudidos tienen una pluralidad de células cerradas que contienen un gas que comprende 99% en volumen de 134a y tienen un coeficiente de conductividad térmica menor que 0,035 W/mK y preferiblemente menor que 0,030 W/mK, medido por la norma DIN 52 612. Los productos de espuma extrudidos se obtienen con una composición de agentes de soplado que consiste en 134a y alcohol. La composición de agentes de soplado preferiblemente consiste en 4-8 por ciento en peso de 134a y 2-5 por ciento en peso de alcohol, basándose el porcentaje en el peso total de la alimentación seca. El término "alimentación seca" usado en la presente significa todos los materiales, excepto el agente de soplado, que se utilizan para preparar la masa fundida de polímero que se extrude. Por ejemplo, la alimentación seca puede comprender pélets de polímero, agentes de nucleación, plastificantes y cualesquiera otros ingredientes para producir la masa fundida de polímero.

Descripción de las realizaciones preferidas

Proceso de Fabricación de Espuma Extrudida

Si bien la composición del agente de soplado se puede incorporar en cualquier proceso para obtener productos de espuma extrudidos, el proceso de fabricación de espuma extrudida preferido comprende calentar, a una primera temperatura, una mezcla de resina que comprende un polímero para producir una mezcla de resina plastificada; y mezclar completamente un agente de soplado líquido que consiste en 134a y un alcohol con la mezcla de resina plastificada bajo una primera presión y en condiciones que impidan el espumado de la mezcla. Una vez que la composición de agente de soplado se incorpora y se mezcla completamente con la mezcla de resina plastificada, la combinación resultante se denomina gel espumable. El gel espumable se enfría a continuación a una segunda temperatura (generalmente denominada temperatura de fusión de matriz), y se extrude a una zona de presión reducida (segunda presión), lo que produce el espumado del gel y la formación del producto de espuma extrudido deseado.

La primera temperatura debe ser suficiente para plastificar o fundir la mezcla. La primera temperatura es de 135°C-240°C (275°F-464°F), preferiblemente es de 145°C-210°C (293°F-410°F), y por sobre todo, preferiblemente, de 150°C-165°C (302°F-329°F). La segunda temperatura o temperatura de fusión de matriz es más fría que la primera temperatura. La temperatura de fusión de matriz es de 140°C-105°C (284°F-221°F), preferiblemente de 130°C-110°C (266°F-230°F), por sobre todo, preferiblemente, de aproximadamente 125°C-115°C (257°F-239°F).

La primera presión debe ser suficiente para prevenir la formación prematura del gel espumable que contiene el agente de soplado. El pre-espumado implica el espumado prematuro indeseable del gel espumable antes de la extrusión a una región de presión reducida. Por consiguiente, la primera presión varía de acuerdo con la identidad y cantidad del agente de soplado en el gel espumable. La primera presión es de 700-4500 psia (4,826-31,02 MPa). Preferiblemente, la primera presión es de 840-4000 psia (5,791-27,57 MPa). Más preferiblemente, la primera presión es de 1150-3500 psia (7,928-27,57 MPa). Por sobre todo, preferiblemente, la primera presión es de 2200-3495 psia (15,16-24,1 MPa).

La segunda presión es suficiente para inducir la conversión del gel espumable en un cuerpo de espuma y puede ser mayor o menor que la presión atmosférica. La segunda presión es de 0-28 psia (0-193 kPa). Preferiblemente, la segunda presión es de 1,4-21 psia (9,652-144,7 kPa). Más preferiblemente, la segunda presión es de aproximadamente 2,8-15 psia (19,30-103,4 kPa).

Polímero

Cualquier polímero capaz de ser espumado se puede usar como polímero en la mezcla de resina. El polímero puede ser termoplástico o termoendurecible. Los plásticos adecuados incluyen poliolefinas, cloruro de polivinilo, polímeros alquenilaromáticos, policarbonatos, polieterimidas, poliamidas, poliésteres, cloruro de polivinilideno, poli metacrilato de metilo, poliuretanos, poliisocianuratos, fenólicos, copolímeros y terpolímeros de los anteriores, mezclas de polímeros termoplásticos, polímeros modificados con caucho, y similares. Las poliolefinas adecuadas incluyen polietileno y polipropileno y copolímeros de etileno.

Un polímero termoplástico preferido comprende un material polimérico alquenil aromático. Los materiales poliméricos alquenil aromáticos incluyen homopolímeros alquenil aromáticos y copolímeros de compuestos alquenil aromáticos y comónomeros copolimerizables con insaturación etilénica. El material polimérico alquenil aromático además puede incluir proporciones menores de polímeros no alquenil aromáticos. El material polimérico alquenil aromático puede estar compuesto sólo por uno o más homopolímeros alquenil aromáticos, uno o más copolímeros alquenil aromáticos,...

1. Un procedimiento para fabricar un producto de espuma extrudido que comprende:

(a) calentar a una primera temperatura de 135-240°C una mezcla de resina que comprende un polímero y aditivos opcionales, produciendo de este modo una mezcla de resina plastificada,

(b) mezclar completamente con la mezcla de resina un agente de soplado que consiste en 134a y un alcohol bajo una primera presión de 4,826-31,02 MPa y en condiciones para prevenir el espumado, produciendo de este modo un gel espumable,

(c) enfriar el gel espumable a una segunda temperatura de 140-105°C y extrudir el gel espumable a una segunda presión de 0-193 kPa, produciendo de este modo el espumado del gel y la formación de un producto de espuma extrudido.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el alcohol se elige de alcoholes C₁-C₅ y sus mezclas.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el alcohol se elige de metanol, etanol, propanol, isopropanol, terc-butanol, isobutanol y sus mezclas.

4. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el agente de soplado consiste en 4-8% en peso de 134a y 2-5% en peso de alcohol en base al polímero total y los aditivos.

5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el aditivo es talco.