ESPUMAS TERMOPLÁSTICAS PREPARADAS CON AGENTES SOPLADORES BASADOS EN FORMIATO DE METILO.

Espumas termoplásticas preparadas con agentes sopladores basados en formiato de metilo. La presente invención se refiere de forma general a espumas en las que se usan mezclas o composiciones de agentes sopladores y a procedimientos para su preparación. Más concretamente, la presente invención se refiere a espumas poliméricas termoplásticas en las que se usan mezclas de agentes sopladores basadas en formiato de metilo y que producen espumas estables y a procedimientos para su preparación. Antecedentes de la invención Las espumas poliméricas se preparan habitualmente usando un agente soplador con resina fundida a presión y extruyendo la combinación, tras mezclarla a conciencia, a través de una boquilla apropiada en una atmósfera de baja presión. En el pasado se han usado extensamente clorofluorocarburos e hidroclorofluorocarburos como agentes sopladores físicos para la preparación de espumas. Sin embargo, es probable que el uso de tales agentes sopladores se prohíba debido a su elevado potencial de agotamiento del ozono (ODP). Algunos de estos agentes sopladores se pueden reemplazar por hidrofluorocarburos (HFC), que presentan un ODP cero. Sin embargo, los HFC están asociados a un elevado potencial de calentamiento global (GWP). En la actualidad, los agentes sopladores físicos que se usan con más frecuencia para la preparación de espumas poliméricas termoplásticas, tales como espumas poliméricas alquenilaromáticas (por ejemplo, poliestireno) o poliméricas de poliolefina (por ejemplo, polietileno), son butanos e isopentanos. Sin embargo, los hidrocarburos con tres o más átomos de carbono se consideran compuestos orgánicos volátiles (VOC) que conducen a la formación de bruma industrial. Además, algunos compuestos usados actualmente en las composiciones de agentes sopladores son contaminantes atmosféricos peligrosos (HAP). El uso de VOC y/o HAP para la preparación de espumas poliméricas no se prefiere desde el punto de vista medioambiental e impone muchas limitaciones al proceso de producción, complicando y aumentando de este modo significativamente el coste de producción. El etano se clasifica como no VOC debido a su muy baja reactividad fotoquímica. La reactividad fotoquímica de formiato de metilo es incluso menor que la de etano y, por lo tanto, se puede considerar que tiene una propensión despreciable a la formación de bruma industrial. Además, el formiato de metilo se clasifica como no HAP y presenta un ODP cero y un GWP cercano a cero. Por lo tanto, una mezcla de formiato de metilo con alguno de los agentes sopladores actualmente en uso puede ayudar a compensar los impactos ambientales perjudiciales (ODP, GWP, HAP, VOC) asociados a los agentes sopladores usados en la actualidad. El documento U.S. 3.914.191 describe el uso de una mezcla azeotrópica de formiato de metilo/ tricloromonofluorometano como agente soplador en la producción de espuma de poliestireno. La patente de EE.UU. nº 6.753.357 describe el uso de formiato de metilo para producir espumas de poliuretano estables y rígidas basadas en isocianato/ poliol. Tales espumas son espumas termoestables preparadas mediante un procedimiento de reticulación y curado, y la estabilidad o inestabilidad dimensional conferida al producto de espuma final por la naturaleza del agente soplador es bastante diferente que en el caso de las espumas poliméricas termoplásticas procesadas en estado fundido. Por lo tanto, existe una demanda de agentes sopladores en los que se use formiato de metilo como componente único o como uno de los componentes de la mezcla de agentes sopladores para producir espumas termoplásticas estables sin comprometer la calidad del producto en lo que al aspecto, la resistencia mecánica o a la compresión y el grado de aislamiento se refiere, y que permitan llevar a cabo un proceso de producción económico y versátil. Resumen de la invención ES 2 365 488 T3 De acuerdo con una realización de la presente invención, una mezcla de agentes sopladores preferida para la preparación de espumas poliméricas termoplásticas comprende formiato de metilo. La mezcla de agentes sopladores puede comprender adicionalmente al menos un agente co-soplador. El agente co-soplador es un agente co-soplador físico (por ejemplo, un agente inorgánico, un hidrocarburo, un hidrocarburo halogenado, un éter, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, agua o cualquier combinación de los mismos), un agente co-soplador químico o combinaciones de los mismos. En una realización preferida, la espuma polimérica termoplástica es una espuma polimérica alquenilaromática. En una realización más preferida, la espuma polimérica alquenilaromática es una espuma de poliestireno. La mezcla de agentes sopladores de la realización preferida comprende 100% en moles de formiato de metilo o puede comprender cualquier combinación de formiato de metilo 2 con uno o más agentes co-sopladores. De acuerdo con otra realización, se prepara una estructura de espuma polimérica termoplástica mediante un procedimiento que comprende la fusión de un polímero termoplástico. En la masa fundida polimérica se disuelve una cantidad eficaz de una mezcla de agentes sopladores. La mezcla de agentes sopladores comprende formiato de metilo y, opcionalmente, al menos un agente co-soplador. El agente cosoplador es un agente co-soplador físico (por ejemplo, un agente inorgánico, un hidrocarburo, un hidrocarburo halogenado, un éter, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, agua o cualquier combinación de los mismos), un agente co-soplador químico o combinaciones de los mismos. Se forma un producto extruido que se expande para producir la estructura de espuma polimérica. Por ejemplo, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el producto extruido se transfiere inicialmente a una zona de expansión y se deja que se expanda en la zona de expansión. De acuerdo con un procedimiento de la presente invención, se produce una estructura de espuma polimérica termoplástica por fusión de un polímero termoplástico. En la masa fundida polimérica alquenilaromática se disuelve una cantidad eficaz de una mezcla de agentes sopladores. La mezcla de agentes sopladores comprende formiato de metilo y, opcionalmente, al menos un agente co-soplador. El agente co-soplador es un agente co-soplador físico (por ejemplo, un agente inorgánico, un hidrocarburo, un hidrocarburo halogenado, un éter, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, agua o cualquier combinación de los mismos), un agente co-soplador químico o combinaciones de los mismos. Se forma un producto extruido que se expande para producir la estructura de espuma polimérica. Por ejemplo, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el producto extruido se transfiere inicialmente a una zona de expansión y se deja que se expanda en la zona de expansión. La estructura de espuma polimérica obtenida mediante el procedimiento de la presente invención es preferentemente una estructura sustancialmente de alveolos cerrados y/o con estabilidad dimensional. En una realización preferida, la estructura de espuma alquenilaromática comprende un polímero de poliestireno. Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de la secuencia global de las operaciones implicadas en la producción de una hoja espumada con las mezclas de agentes sopladores de acuerdo con una realización de la presente invención. Descripción de realizaciones ilustrativas ES 2 365 488 T3 La eficacia de un agente soplador depende de su solubilidad en la masa fundida polimérica y de su capacidad para expandir la solución polímero/ agente soplador cuando tal solución es sometida a una inestabilidad termodinámica, como cuando la solución sale de una boquilla acoplada a una extrusora (para proporcionar el producto extruido). La expansión del producto extruido depende de la diferencia entre la temperatura de transición vítrea del polímero termoplástico Tg y el punto de ebullición del agente soplador Tb. En general, la solubilidad del agente soplador en la masa fundida polimérica depende de la diferencia entre Tg y Tb (Tg-Tb); cuanto menor es la diferencia, mayor es la solubilidad. Puesto que la volatilidad es inversamente proporcional al Tb, esto implica también que un agente soplador más volátil presentará, en las mismas condiciones de temperatura y presión, una solubilidad menor que un agente soplador menos volátil. Por lo tanto, parece que mezclando un agente soplador menos volátil con un agente soplador más volátil se puede desarrollar una formulación espumante con unas características de solubilidad y expansibilidad optimizadas. En las espumas y los procedimientos de la presente invención se usa una mezcla o composición de agentes sopladores para obtener... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación de una estructura de espuma polimérica alquenilaromática, que comprende: fundir un polímero alquenilaromático termoplástico; disolver una cantidad eficaz de una mezcla de agentes sopladores en el polímero alquenilaromático para definir una composición, comprendiendo la mezcla de agentes sopladores formiato de metilo y al menos un agente co-soplador seleccionado del grupo formado por un hidrocarburo, fluoruro de metilo, difluorometano (HFC­ 32), trifluorometano (HFC-23), perfluorometano, clorodifluorometano (HCFC-22), cloruro de metileno, cloruro de etilo, fluoruro de etilo, 1,2-difluoroetano (HFC-152), 1,1-difluoroetano (HFC-152a), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), pentafluoroetano (HFC-125), perfluoroetano, 1,1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b), 1-cloro-1,1-difluoroetano (HCFC-142b), 1,1-dicloro-2,2,2trifluoroetano (HCFC-123) y 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano (HCFC-124), difluoropropano, 1,1,1-trifluoropropano, 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano (HFC-236ea), 1,1,1,2,3,3,3heptafluoropropano (HFC-227ea), perfluoropropano, 2,2,4,4,4-pentafluorobutano (HFC-365mfc), perfluorobutano, perfluorociclobutano, fluoruro de vinilo, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, un agente inorgánico y un agente soplador químico; formar un producto extruido a partir de la composición; y expandir el producto extruido para producir la estructura de espuma polimérica alquenilaromática. 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo formado por etano, propano, ciclopropano, n-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, dióxido de carbono y agua. 3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo formado por etano, propano, ciclopropano, n-butano, isobutano, ciclobutano, dióxido de carbono y agua. 4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo formado por etano, propano, ciclopropano, n-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, 1,1difluoroetano (HFC-152a), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), éter dimetílico y cualquier combinación de los mismos. 5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo formado por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), neopentano e isopentano. 6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la mezcla de agentes sopladores comprende entre 5 y 80 por ciento en moles de formiato de metilo. 7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la mezcla de agentes sopladores comprende entre 20 y 60 por ciento en moles de formiato de metilo. 8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la mezcla de agentes sopladores comprende formiato de metilo, dióxido de carbono y, opcionalmente, agua. 9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la mezcla de agentes sopladores comprende formiato de metilo y etano. 10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el polímero alquenilaromático comprende poliestireno. 11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma polimérica alquenilaromática presenta una densidad de 0,016 a 0,240 g/cm 3 . 12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la estructura de espuma polimérica alquenilaromática presenta una densidad de 0,032 a 0,144 g/cm 3 . 13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el producto extruido comprende entre 1 y 18 por ciento en peso de la mezcla de agentes sopladores. ES 2 365 488 T3 14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma alquenilaromática presenta un grosor de hasta 1,27 cm. 15. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma polimérica alquenilaromática comprende al menos 8 alveolos por cm. 16. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente el mezclado de un agente de nucleación con el polímero alquenilaromático termoplástico antes del paso de formación del producto extruido. 17. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma polimérica alquenilaromática es una estructura sustancialmente de alveolos cerrados. 18. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma polimérica alquenilaromática es dimensionalmente estable. 19. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que la hoja de espuma polimérica alquenilaromática presenta un porcentaje absoluto de variación del calibre inferior al 15 por ciento después de un envejecimiento de hasta 7 días. 20. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el formiato de metilo y el al menos un agente cosoplador se añaden simultáneamente. 21. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el formiato de metilo y el al menos un agente cosoplador se añaden sucesivamente en cualquier orden. 22. Procedimiento para la preparación de una estructura de espuma polimérica termoplástica, que comprende: fundir un polímero termoplástico; disolver una cantidad eficaz de una mezcla de agentes sopladores en el polímero termoplástico para definir una composición, comprendiendo la mezcla de agentes sopladores formiato de metilo y al menos un agente co-soplador seleccionado del grupo formado por un hidrocarburo, fluoruro de metilo, difluorometano (HFC-32), trifluorometano (HFC-23), perfluorometano, clorodifluorometano (HCFC-22), cloruro de metileno, cloruro de etilo, fluoruro de etilo, 1,2-difluoroetano (HFC-152), 1,1-difluoroetano (HFC-152a), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), pentafluoroetano (HFC-125), perfluoroetano, 1,1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b), 1-cloro-1,1-difluoroetano (HCFC-142b), 1,1-dicloro-2,2,2trifluoroetano (HCFC-123) y 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano (HCFC-124), difluoropropano, 1,1,1-trifluoropropano, 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano (HFC-236ea), 1,1,1,2,3,3,3heptafluoropropano (HFC-227ea), perfluoropropano, 2,2,4,4,4-pentafluorobutano (HFC-365mfc), perfluorobutano, perfluorociclobutano y fluoruro de vinilo, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, un agente inorgánico y un agente soplador químico; formar un producto extruido a partir de la composición; y expandir el producto extruido para producir la estructura de espuma polimérica termoplástica. 23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el polímero termoplástico es un polímero amorfo seleccionado del grupo formado por poliestireno, policarbonato, poli(metacrilato de metilo), poli(óxido de fenileno) y mezclas de los mismos. 24. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el polímero termoplástico es un polímero semicristalino seleccionado del grupo formado por polietileno, polipropileno, poliestireno sindiotáctico, poli(tereftalato de etileno) y mezclas de los mismos. 25. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que la estructura de espuma polimérica termoplástica presenta un grosor de hasta 1,27 cm. 26. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo formado por etano, propano, ciclopropano, n-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, dióxido de carbono y agua. 27. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona 11 del grupo formado por etano, propano, ciclopropano, n-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, 1,1difluoroetano (HFC-152a), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), éter dimetílico y cualquier combinación de los mismos. 5 28. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo formado por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), neopentano e isopentano. ES 2 365 488 T3 29. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que la mezcla de agentes sopladores comprende entre 5 y 80 por ciento en moles de formiato de metilo. 30. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que la mezcla de agentes sopladores comprende entre 20 y 60 por ciento en moles de formiato de metilo. 31. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el al menos un agente co-soplador es etano. 12 ES 2 365 488 T3 13