Espuma de celda cerrada con gran tamaño de celda y alto contenido en carga.

Una espuma polimerica extruida que comprende uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos y una o mas cargas,

justificando uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos el 70

por ciento en peso o mas de todos los componentes polimericos en la espuma polimerica, conteniendo menos de 20 por ciento en peso de halógeno unido mediante enlaces covalentes, basado en el peso de cualquier polímero halogenado y con una solubilidad en agua a 130°C y 101 kilopascales que es mayor que 0, 09 moles de agua por kilogramo de polímero aromatico de alquenilo termoplastico y con una pluralidad de celdas definidas en la misma, en la que la espuma polimerica tiene:

(a) menos de 30 por ciento de contenido en celdas abiertas segun el metodo ASTM D6226-05;

(b) 5 por ciento en peso o mas de una carga basado en el peso de composición polimerica total;

(c) un tamano de celda medio de 0, 15 milímetros o mas segun el metodo ASTM D 3576;

(d) una densidad menor que 64 kilogramos por metro cubico segun el metodo ASTM D1622 y

(e) una distribución de tamano de celda unimodal.

Espuma de celda cerrada con gran tamano de celda y alto contenido en carga.

La presente invención se refiere a espuma de polímero termoplastico y un procedimiento para preparar dicha espuma.

Descripción de la Tecnica Relacionada Las cargas actuan como agentes de nucleación para agente formador de burbujas en formulaciones de espuma polimerica. Los agentes de nucleación siembran la formación de celdas durante un procedimiento de formación de espuma. Cuantos mas sitios de nucleación haya en una composición capaz de formar espuma durante la formación de espuma, mas celdas hay en la espuma final y menor es el tamano medio de celda de la espuma. Por lo tanto, las cargas son utiles para preparar una espuma polimerica con un tamano medio de celda pequeno (menor que 0, 15 milímetros (mm) ) . Las cargas tambien aumentan la probabilidad de formar una estructura de celda abierta, en particular a densidad de la espuma baja.

Las cargas pueden ser deseables para uso en espumas de aislamiento termico, por ejemplo, para reducir la conductividad termica. Los agentes de atenuación de infrarrojo tales como negro de carb6n, grafito, di6xido de titanio y partfculas metalicas pueden servir para reducir la conductividad termica por una espuma cuando se incorporan a la estructura de la espuma.

Sin embargo, las espumas de aislamiento termico se benefician de tener un tamano de celda medio relativamente grande (mayor que aproximadamente 0, 15 mm) . Tamanos de celda por debajo de aproximadamente 0, 1 milímetros tienden a ser transparentes a la radiación infrarroja. Por lo tanto, aunque son deseables cargas tales como agente de atenuación de infrarrojo por su capacidad para inhibir la transmitancia infrarroja, tienden a contrarrestar su contribución aislante causando una reducción en el tamano de la celda.

La patente de Estados Unidos (USP) 5.244.927 explica el uso de agua como agente formador de burbujas para aumentar el tamano de celda en espuma de poliestireno. Sin embargo, se sabe que el uso de agua en una espuma de poliestireno produce un tamano de celda bimodal distribuido en la espuma. La patente de Estados Unidos USP

5.240.968 y la patente de Estados Unidos USP 5.210.105 describen ambas espumas de poliestireno que contienen negro de carb6n que se hinchan con agua para conseguir una distribución de tamano de celda bimodal. Se sabe tambien que el agua produce oquedades (tambien conocidas como nburbujas ocluidasn) en una espuma cuando se usa en una concentración que excede de la solubilidad en agua del poliestireno. Las oquedades (o nburbujas ocluidasn) son cavidades del tamano de los multiples diametros de celda y son facilmente observadas a simple vista.

Las oquedades causan con frecuencia una superficie de la espuma indeseablemente irregular ya que el agente formador de burbujas estalla rapidamente por la superficie de la espuma durante el proceso de formación de espuma. Por lo tanto, un experto en la materia esperarfa conseguir una distribución de tamano de celda bimodal y riesgo de la presencia de oquedades por inclusión de agua como agente formador de burbujas. Las distribuciones de tamano de celda unimodal de tamanos de celda de 0, 15 mm o mayores son mas deseables que las distribuciones de tamano de celda bimodal para espumas de aislamiento termico para maximizar el numero de celdas que refleja radiación infrarroja.

Las espumas de aislamiento termico tambien se benefician de tener una baja densidad (menor que aproximadamente 64 kilogramos por metro cubico (kg/m3) ) y estructura de celda cerrada (menor que 30% de contenido en celdas abiertas) . La disminución de la densidad de la espuma reduce el componente polimerico por el que la energfa termica puede transferirse de un lado de la espuma a un lado opuesto de la espuma. Una estructura de celda cerrada tambien tiene paredes de celda que inhiben el transporte de gas entre celdas; inhibiendo de ese modo el transporte de energfa entre celdas. Desafortunadamente, las cargas facilitan la formación de estructuras de celda abierta de alta densidad.

Es deseable poder maximizar la cantidad y, por lo tanto, los beneficios de las cargas aunque obteniendo aun un 45 tamano de celda grande (0, 15 mm o mas) , una densidad por debajo de 64 kg/m3 y una estructura de celda cerrada unimodal en una espuma polimerica. Es particularmente deseable conseguir tal espuma usando agentes atenuadores de infrarrojo como cargas y conseguir una densidad de 64 kg/m3 o menos para obtener, por ejemplo, una espuma polimerica con propiedades de aislante termico excepcionales.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCION

50 La presente invención es un resultado de descubrir que preparar una espuma usando un polímero con una solubilidad en agua mayor que la del poliestireno permite sorprendentemente la preparación de una espuma que contiene una alta concentración de carga con un gran tamano de celda (0, 15 milímetros o mayor) , una densidad menor que 64 kg/m3 (incluso 48 kg/m3 o menor) y estructura de celda unimodal de celda cerrada (menor que 30% de contenido en celda abierta) permitiendo un aumento en agua como agente formador de burbujas sin obtener 2

oquedades o distribución de tamano de celda multimodal y al tiempo que obteniendo los beneficios pero no los perjuicios de altos niveles de carga.

En un primer aspecto, la presente invención es una espuma polimerica extruida que comprende uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos y una o mas cargas, justificando uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos el 70 por ciento en peso o mas de todos los componentes polimericos en la espuma polimerica, conteniendo menos de 20 por ciento en peso de halógeno unido mediante enlaces covalentes, basado en el peso de cualquier polímero halogenado y con una solubilidad en agua a 130°C y 101 kilopascales que es mayor que 0, 09 moles por kilogramo de polímero aromatico de alquenilo termoplastico y con una pluralidad de celdas definidas en la presente memoria, en la que la espuma polimerica tiene: (a) menos de 30 por ciento de contenido en celdas abiertas segun el metodo ASTM D6226-05; (b) 5 por ciento en peso o mas de una carga, basado en peso de espuma; (c) un tamano de celda medio de 0, 15 milímetros o mas segun el metodo ASTM D3756; (d) una densidad menor que 64 kilogramos por metro cubico segun el metodo ASTM D-1622; y (e) una distribución de tamano de celda unimodal.

Las realizaciones preferidas del primer aspecto incluyen una o mas de las siguientes caracterfsticas adicionales: la espuma al menos una superficie primaria en la que al menos el 98% de cualquier porción de 200 centfmetros cuadrados de la superficie primaria esta exento de defectos sustanciales aleatorios; el polímero aromatico de alquenilo termoplastico presenta una polidispersidad menor que 2, 5; siendo la carga carga inorganica; estando la carga presente en una concentración de uno por ciento en peso o mas basado en peso de espuma; estando presente la carga en una concentración de cinco por ciento en peso o mas basado en peso de espuma; la carga tiene un tamano de partfcula medio en la magnitud mas pequena de la partfcula de un micr6metro o menos y en toda magnitud de un milímetro o menos; estando la espuma exenta de alcohol o eter teniendo de uno a seis carbonos; y estando la espuma exenta de agentes formadores de burbujas clorados.

En un segundo aspecto, la presente invención es un procedimiento para preparar una espuma de polímero termoplastico extruida, comprendiendo el procedimiento: (a) proporcionar una composición que puede formar espuma en un extrusor, comprendiendo la composición que puede formar espuma: (i) una o mas composiciones de polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos, en la que uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos justifica al menos el 70 por ciento en peso de todos los polímeros en la composición que puede formar espuma y contiene menos de 20 por ciento en peso de halógeno unido mediante enlaces covalentes, basado en el peso de polímero halogenado y con una solubilidad en agua a 130°C y 101 kilopascales que es mayor que 0, 09 moles por kilogramo de polímero aromatico de alquenilo termoplastico; (ii) 5 por ciento en peso o mas de carga basado en peso de composición polimerica y (iii) 0, 9 moles o mas de una composición de agente formador de burbujas por kilogramo de composición que puede formar espuma, comprendiendo la composición de agente formador de burbujas agua de manera que la cantidad total de agua en la composición que puede formar espuma es igual a o menor que la solubilidad en agua de la composición polimerica... [Seguir leyendo]

1. Una espuma polimerica extruida que comprende uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos y una o mas cargas, justificando uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos el 70

por ciento en peso o mas de todos los componentes polimericos en la espuma polimerica, conteniendo menos de 20 por ciento en peso de halógeno unido mediante enlaces covalentes, basado en el peso de cualquier polímero halogenado y con una solubilidad en agua a 130°C y 101 kilopascales que es mayor que 0, 09 moles de agua por kilogramo de polímero aromatico de alquenilo termoplastico y con una pluralidad de celdas definidas en la misma, en la que la espuma polimerica tiene:

(a) menos de 30 por ciento de contenido en celdas abiertas segun el metodo ASTM D6226-05;

(b) 5 por ciento en peso o mas de una carga basado en el peso de composición polimerica total;

(c) un tamano de celda medio de 0, 15 milímetros o mas segun el metodo ASTM D 3576;

(d) una densidad menor que 64 kilogramos por metro cubico segun el metodo ASTM D1622 y

(e) una distribución de tamano de celda unimodal.

15 2. La espuma polimerica extruida de la reivindicación 1, caracterizada ademas por que tiene al menos una superficie primaria en la que al menos el 98% de cualquier porción de 200 centfmetros cuadrados de la superficie primaria esta exento de defectos sustanciales aleatorios.

3. La espuma polimerica extruida de la reivindicación 1, en la que el polímero aromatico de alquenilo termoplastico presenta una polidispersidad menor que 2, 5.

20 4. La espuma polimerica extruida de la reivindicación 1, caracterizada ademas por que la carga es carga inorganica.

5. La espuma polimerica extruida de la reivindicación 1, caracterizada ademas por que la carga esta presente en una concentración de cinco por ciento en peso o mas basado en peso de espuma.

6. La espuma polimerica extruida de la reivindicación 1, caracterizada ademas por que la carga tiene un

tamano medio de partfcula en la magnitud mas pequena de partfcula de un micr6metro o menos y en toda magnitud de un milímetro o menos.

7. La espuma polimerica extruida de la reivindicación 1, caracterizada ademas por que esta exenta de cualquier alcohol o eter con uno a seis carbonos.

8. Un procedimiento para preparar una espuma de polímero termoplastico extruido, comprendiendo el 30 procedimiento:

(a) proporcionar una composición capaz de formar espuma en un extrusor, comprendiendo la composición capaz de formar espuma:

(i) uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos, en la que uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo termoplasticos justifican al menos el 70 por ciento en peso de todos los polímeros en la composición capaz de formar espuma y contiene menos del 20 por ciento en peso de halógeno unido mediante enlaces covalentes, basado en el peso de polímero halogenado y con una solubilidad en agua a 130°C y 101 kilopascales que es mayor que 0, 09moles por kilogramo de polímero aromatico de alquenilo termoplastico;

(ii) 5 por ciento en peso o mas de carga basado en el peso de composición polimerica total y (iii) 0, 9 moles o mas de una composición de agente formador de burbujas por kilogramo de composición capaz de formar espuma, comprendiendo la composición de agente formador de burbujas agua de manera que la cantidad total de agua en la composición capaz de formar espuma es igual a o menor que la solubilidad en agua de la composición polimerica; y (b) Expandir la composición capaz de formar espuma en una espuma polimerica con menos del 30% de 45 contenido en celdas abiertas segun el metodo ASTM D6226-05 y un tamano de celda medio de 0, 15 milímetros o mayor, segun el metodo ASTM D 3576 y una densidad menor que 64 kilogramos por metro cubico segun el metodo ASTM D1622.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo presenta una polidispersidad menor que 2, 5.

10. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que uno o mas polímeros aromaticos de alquenilo presenta un 5 peso molecular medio numerico de 50.000 a 200.000 gramos por mol, inclusive los extremos.

11. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la carga es inorganica.

12. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la carga esta presente en una concentración de cinco por ciento en peso o mas, basado en peso de composición polimerica.

13. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la carga presenta un tamano de partfcula medio en la 10 magnitud mas pequena de partfcula de un micr6metro o menos y en toda magnitud de un milímetro o menos.

14. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el agente formador de burbujas esta exento de alcoholes y eteres con uno a seis carbonos.

15. El procedimiento de la reivindicación 8, caracterizado ademas por que la composición de agente formador de burbujas esta exenta de agentes formadores de burbujas clorados.