METODO Y DISPOSITIVO PARA PRE-EXPANDIR MICROESFERAS TERMOPLASTICAS.

Un método para preparar microsferas termoplásticas expandidas,

que comprende cargar microsferas térmicamente expandibles dentro de un dispositivo de expansión (6) que comprende medios de alimentación que giran (8, 14) envueltos por un cuerpo hueco caracterizado porque, uno o más rascadores (9, 16) previenen que capas de microesferas se acumulen en el dispositivo de expansión, dichos rascadores (9, 16) están montados en los medios de alimentación (8, 14) y colocados entre el radio externo de los medios de alimentación (8, 14) y la superficie interna del cuerpo hueco, transportándose las microsferas a través del dispositivo de expansión mientras que se aumentan la temperatura de las microsferas para conseguir su expansión, y descargándose las microsferas

Método y dispositivo para pre-expandir microesferas termoplásticas.

La presente invención se refiere a un método según la reivindicación 1 y un dispositivo de expansión, o a cómo preparar microesferas termoplásticas expandidas según la reivindicación 15.

Las microesferas termoplásticas expandibles son conocidas en la técnica y se describen en detalle en, por ejemplo, el documento de patente de Estados Unidos Nº. 3615972, y los documentos de patente europea EP 486080, EP 566367 y EP 1 067 151, dichos documentos se incorporan en esta solicitud como referencia. En dichas microsferas, se encapsula un propelente dentro de una cubierta termoplástica. Con el calentamiento, se evapora el propelente para aumentar la presión interna, al mismo tiempo que la cubierta se ablanda, lo que ocasiona una expansión significativa de las microsferas, normalmente desde alrededor de 2 a alrededor de 5 veces su diámetro.

Las microsferas termoplásticas pueden usarse en varias aplicaciones no expandidas o preexpandidas. Ejemplos de aplicaciones de microsferas preexpandidas son las resinas basadas en disolventes, como el poliéster, para esferas secas, y sistemas de aplicación basados en el agua, como las pinturas, para esferas húmedas.

La expansión total de las microsferas termoplásticas puede llevar a problemas de aglomeración debido a las mayores temperaturas necesarias para la expansión total, combinado con la cubierta termoplástica fina resultante de la expansión. Hay necesidad de proporcionar un método y un dispositivo de expansión a fin de preparar microsferas termoplásticas expandidas, en donde el grado de expansión pueda ser controlado para tener la posibilidad de proporcionar densidades diferentes de las microsferas expandidas. Hay también necesidad de un método y un dispositivo de expansión para expandir microsferas termoplásticas, que sea sencillo y requiera un espacio pequeño, que comparativamente no sea caro, y que sea fácilmente usable por el usuario final, en el lugar en que se van a usar las microsferas expandidas, ahorrando de esta forma volúmenes y costo de transporte.

El documento de patente europea EP 0 348 372 describe un procedimiento para preparar microsferas termoplásticas expandidas en donde la expansión ocurre en una cinta de transporte. El procedimiento funciona bien pero ocupa mucho espacio y es comparativamente caro.

Los documentos de patente de Estados Unidos Nº. 4.722.943 y 5.342.689 describen métodos para expandir las microsferas en donde se mezclan las microsferas con un recubrimiento de barrera de superficie que previene la aglomeración durante una etapa de secado. Sin embargo, la cantidad de asistente del procesado, tal como talco, es muy alta lo que afecta la posibilidad de realizar un enfriamiento rápido. Esto causa dificultades para controlar el grado de expansión de las microsferas.

El documento de patente internacional WO-A-9220465 describe un método para hacer microsferas sustancialmente libres de agua que comprende combinar microsferas termoplásticas expandibles y un líquido de barrera de superficie y someter la mezcla obtenida a mezcla por alta cizalla suficiente para romper o prevenir la formación de aglomerados y al mismo tiempo calentar la mezcla durante un tiempo y temperatura suficientes para eliminar sustancialmente toda el agua de las microsferas. Opcionalmente, la mezcla puede ser calentada a una temperatura suficiente para expandir las microsferas. El procedimiento puede realizarse en un mezclador de reja de arado.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para preparar microsferas termoplásticas expandidas, que pueda realizarse con un equipamiento pequeño, que genere un mínimo de problemas de polvo, que genere un mínimo de aglomeración, donde el grado de expansión de las microsferas pueda ser más fácilmente controlado que anteriormente, y que también proporcione la posibilidad de producir continuamente un producto de microsferas expandidas que tienen una distribución de densidad estrecha. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un dispositivo de expansión para preparar microsferas termoplásticas expandidas, adecuadas al método mencionado anteriormente.

Sorprendentemente se han conseguido los objetivos mencionados anteriormente por un método según la reivindicación reivindicación 1 de la invención.

La invención se refiere además a un dispositivo de expansión según la reivindicación 15.

El método y el dispositivo de expansión permiten la producción continua de miscrosferas termoplásticas expandidas.

El uno o más rascadores, o la capa superficial del uno o más rascadores, son/es adecuadamente fabricados con un material polimérico, preferiblemente un material polimérico resistente al calor. El material polimérico es preferiblemente un material fluoroplástico, tal como PTFE, PVDF, PFA o FEP. Si el material polimérico es un termoplástico, el punto de fusión del material polimérico es adecuadamente por encima de alrededor de 200ºC, preferiblemente por encima de 250ºC.

Preferiblemente, el uno o más rascadores están al menos parcialmente en contacto con la superficie interna de un cuerpo hueco. El uno o más rascadores adecuadamente tienen cierta flexibilidad de manera que uno o más rascadores, cuando están presionados contra la superficie interna del cuerpo hueco, proporcionarán un contacto estrecho entre el uno o más rascadores y la superficie interna del cuerpo hueco.

El cuerpo hueco adecuadamente se proporciona con uno o más calentadores. Los calentadores son adecuadamente calentadores de camisa. Los medios de alimentación mismos se proporcionan también adecuadamente con uno o más calentadores.

Las microsferas térmicamente expandibles se transportan adecuadamente a la entrada del dispositivo de expansión usando un alimentador de tornillo, que puede proporcionarse con calentadores.

Las microsferas expandibles térmicamente adecuadamente se premezclan, antes de entrar en el dispositivo de expansión, con un relleno que previene la aglomeración de las microsferas. El relleno adecuadamente está en forma de partículas finas que tienen un diámetro de partícula en el intervalo de alrededor de 1•10^-9 a alrededor de 1•10^-3 m, preferiblemente de alrededor de 1•10^-8 a alrededor de 3•10^-5 m. Ejemplos de rellenos son compuestos inorgánicos tales como: polvo de aluminio, carbonato magnésico, fosfatos magnésicos, hidróxido magnésico, dolomita, carbonato cálcico, fosfatos cálcicos, sulfato cálcico, talco, caolín, óxidos de silicio, óxidos de hierro, óxido de titanio, óxidos de aluminio e hidróxidos de aluminio, óxido de zinc, hidrocalcita, mica, baritas, esferas de vidrio, ceniza volante, arena fina, fibras minerales y en general fibras reenforzantes, wollastonita, feldespatos, tierras de diatomeas, perlitas, vermiculitas, esferas de cuarzo huecas y esferas de cerámica. Pueden usarse también compuestos orgánicos, especialmente polímeros con una temperatura de ablandamiento lo suficientemente alta, y celulosa, harina de madera, carbón negro, fibras de carbono y fibras de grafito. Preferiblemente, el relleno es un óxido de silicio tal como el dióxido de silicio. El relleno puede usarse como tal o puede ser tratado en su superficie de distintas formas para aumentar el efecto de prevención de la aglomeración. Una forma de tratar la superficie del relleno es hacerla hidrófoba. La relación en peso de relleno añadido a las microsferas depende del relleno que se use, pero es adecuadamente desde alrededor de 1:1000 a alrededor de 5:1, preferiblemente desde alrededor de 1:500 a alrededor de 1:1, incluso más preferiblemente desde alrededor de 1:100 a alrededor de 1:3, y lo más preferible desde alrededor de 1:25 a alrededor de 1:5.

El método y el dispositivo de expansión según la invención pueden usarse para todas las clases conocidas de microsferas termoplásticas expandibles, tales como las comercializadas con el nombre registrado de Expancel®. Las microesferas adecuadas pueden tener una cubierta termoplástica fabricada de polímeros o co-polímeros obtenibles por polimerización de varios monómeros con restos etilénicos insaturados que pueden ser monómeros que contienen nitrilos tales como acrilonitrilo, metacrilonitrilo, a-cloroacrilonitrilo, a-etoxiacrilonitrilo, fumaronitrilo, crotonitrilo, ésteres acrílicos tales como metilacrilato o etilacrilato, ésteres metacrílicos tales como metacrilato de metilo, metacrilato de isobornilo o metacrilato de etilo, haluros de vinilo tal como cloruro de vinilo, haluros...

1. Un método para preparar microsferas termoplásticas expandidas, que comprende cargar microsferas térmicamente expandibles dentro de un dispositivo de expansión (6) que comprende medios de alimentación que giran (8, 14) envueltos por un cuerpo hueco caracterizado porque, uno o más rascadores (9, 16) previenen que capas de microesferas se acumulen en el dispositivo de expansión, dichos rascadores (9, 16) están montados en los medios de alimentación (8, 14) y colocados entre el radio externo de los medios de alimentación (8, 14) y la superficie interna del cuerpo hueco, transportándose las microsferas a través del dispositivo de expansión mientras que se aumentan la temperatura de las microsferas para conseguir su expansión, y descargándose las microsferas.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde dichos uno o más rascadores se extienden radialmente más allá del radio externo de los medios de alimentación hacia la superficie interna del cuerpo hueco.

3. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde dichos uno o más rascadores, solos o en combinación, efectúan un rascado de alrededor de 20 a alrededor de 95% de la longitud longitudinal de la superficie interna del cuerpo hueco.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde uno o dos rascadores efectúan un rascado de alrededor de 70 a alrededor de 100% de la longitud longitudinal de la superficie interna del cuerpo hueco y de 2 a 4 rascadores efectúan un rascado de alrededor de 10 a alrededor de 40% de la longitud longitudinal de la superficie interna del cuerpo hueco.

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde dichos uno o más rascadores están montados en los medios de alimentación empezando en el lado de entrada del dispositivo de expansión y extendiéndose desde allí.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde dichos uno o más rascadores, o una capa superficial de dichos uno o más rascadores, están/está fabricados de un material fluoroplástico.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el cuerpo hueco se proporciona con uno o más calentadores (7).

8. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde los medios de alimentación se proporcionan con uno o más calentadores (7).

9. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde las microsferas térmicamente expandibles son premezcladas, antes de entrar en el dispositivo de expansión (6), con un relleno que previene la aglomeración de las microsferas.

10. Un método según la reivindicación 9, en donde el relleno es dióxido de silicio.

11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en donde l a relación en peso de relleno añadido a las microsferas es de alrededor de 1:100 a alrededor de 1:3.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde las microsferas térmicamente expandibles tienen un contenido seco de más de alrededor del 97% en peso.

13. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde los medios de alimentación están en forma de tornillo (8).

14. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde los medios de alimentación están en forma de una o más paletas (14) que se extienden desde un núcleo central (15).

15. Un dispositivo de expansión para preparar microsferas termoplásticas expandidas, que comprende medios de alimentación que giran (8) envueltos por un cuerpo hueco caracterizado porque tiene uno o más rascadores (9, 16) con capacidad para prevenir que capas de microsferas se acumulen en dicho dispositivo de expansión, dichos rascadores (9, 16) están montados en los medios de alimentación (8, 14) y colocados entre el radio externo de los medios de alimentación (8, 14) y la superficie interna del cuerpo hueco.

16. Un dispositivo de expansión según la reivindicación 15, en donde dichos uno o mas rascadores están montados en los medios de alimentación y se extienden radialmente más allá del radio externo de los medios de alimentación hacia la superficie interna del cuerpo hueco.

17. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-16, en donde dichos uno o más rascadores, solos o en combinación, efectúan un rascado de alrededor del 20 a alrededor del 95% de la longitud longitudinal de la superficie interna del cuerpo hueco.

18. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-17, en donde uno o dos rascadores efectúan un rascado de alrededor de 70 a alrededor de 100% de la longitud longitudinal de la superficie interna del cuerpo hueco y de 2 a 4 rascadores efectúan un rascado de alrededor de 10 a alrededor de 40% de la longitud longitudinal de la superficie interna del cuerpo hueco.

19. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-18, en donde dichos uno o más rascadores están montados en los medios de alimentación empezando en el lado de entrada del dispositivo de expansión y extendiéndose desde allí.

20. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-19, en donde dichos uno o más rascadores, o una capa superficial de dichos uno o más rascadores, está/están fabricados de un material fluoroplástico.

21. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-20, en donde el cuerpo hueco se proporciona con uno o más calentadores (7).

22. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-21, en donde los medios de alimentación se proporcionan con uno o más calentadores (7).

23. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-22, en donde los medios de alimentación están en forma de tornillo (8).

24. Un dispositivo de expansión según una cualquiera de las reivindicaciones 15-22, en donde los medios de alimentación están en forma de una o más paletas (14) que sobresalen desde un núcleo central (15).