Espuma moldeada elástica a base de mezclas poliméricas de poliolefina/estireno.

Partículas poliméricas termoplásticas expandibles que contienen

A) 45 a 97,

8 por ciento en peso de un polímero de estireno,

B1) 1 a 45 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión en el rango de 105 a 140°C dete rminadomediante DSC a una velocidad de calentamiento de 10°C/minuto,

B2) 0 a 25 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión por debajo de 105°C determinado por mediode DSC a una velocidad de calentamiento de 10°C/minu to,

C1) 0,1 a 25 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-butadieno o de estireno-isopreno,

C2) 0,1 a 10 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-etileno-butileno,

D) 1 a 15 por ciento en peso de un propelente,

E) 0 a 5 por ciento en peso de un agente de nucleación

En cuyo caso la suma de A) a E) da como resultado 100 % en peso.

Espuma moldeada elástica a base de mezclas poliméricas de poliolefina/estireno

La invención se refiere a partículas poliméricas, termoplásticas, expandibles que contienen

A) 45 a 97, 8 por ciento en peso de un polímero de estireno,

B1) 1 a 45 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión en el rango de 105 a 140°C,

B2) 0 a 25 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión por debajo de 105°C,

C1) 0, 1 a 25 por ciento en peso de un copolímero en bloque de estireno-butadieno,

C2) 0, 1 a 10 por ciento en peso de un copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno,

D) 1 a 15 por ciento en peso de un propelente,

E) 0 a 5 por ciento en peso de un agente de nucleación,

en cuyo caso la suma de A) a E) da como resultado 100 % en peso, así como a métodos para su preparación y uso para la preparación de cuerpos elásticos moldeados de espumas moldeadas.

Las espumas de poliestireno son espumas rígidas. Para muchas aplicaciones la baja elasticidad es una desventaja, por ejemplo en el sector del empaquetado, puesto que solo es posible una protección insuficiente del producto empaquetado contra golpes e impactos, y los piezas moldeadas de espuma usadas como productos de empaque se quiebran ya a una baja deformación, en cuyo caso el efecto protector de la espuma se pierde al aplicar carga nuevamente. Por lo tanto en el pasado ha habido ya intentos para incrementar la elasticidad de espumas de poliestireno.

Mezclas de polímeros expansibles conformadas por polímeros de estireno y de poliolefinas y, opcionalmente, de promotores de la solubilidad, como por ejemplo copolímeros de bloques de estireno hidrogenado-butadieno, se conocen, por ejemplo, de DE 24 13 375, DE 24 13 408, DE 38 14 783, EP-A 0 682 079 o JP 2007-084744. Las espumas que pueden obtenerse a partir de estos deberían tener mejores propiedades mecánicas que las espumas que consisten de polímeros de estireno, en particular una mejor elasticidad y una menor fragilidad a temperaturas bajas, así como insensibilidad ante solventes tales como acetato de etilo y tolueno. Sin embargo, la capacidad de las mezclas de polímeros expansibles para conservar el agente de soplado y su capacidad para formar espuma a densidades bajas son insuficientes para el procesamiento.

El documento WO 2005/056652 describe productos moldeados de espuma moldeada con una de 10 a 100 g/l, las cuales pueden obtenerse soldando partículas de espuma previamente espumada compuesta de gránulos poliméricos termoplásticos expandibles. Los gránulos poliméricos contienen mezclas de poliestirenos y otros polímeros termoplásticos y pueden obtenerse mediante impregnación del material fundido y subsiguiente granulación bajo agua presurizada.

Se conocen además espumas moldeadas, elásticas, compuestas de partículas interpoliméricas expandibles (por ejemplo, US 2004/0152795 A1) . Los interpolímeros pueden obtenerse polimerizando estireno en presencia de poliolefinas en suspensión acuosa, y forman una red interpenetrante de polímeros de estireno y polímeros de olefina. Sin embargo, el agente de soplado se difunde rápidamente hacia fuera desde las partículas de polímero expansibles de modo que deben ser almacenados a temperatura baja y presentan una capacidad de espumarse suficiente solo durante un corto tiempo.

WO 2008/050909 describe espumas moldeadas, elásticas, compuestas de partículas interpoliméricas expandibles con una estructura de núcleo-envoltura, en cuyo caso el núcleo se compone de un interpolímero de poliestirenopoliolefina y la envoltura se compone de una poliolefina. Estas espumas moldeadas tienen una elasticidad y resistencia al agrietamiento mejoradas en comparación con EPS y se emplean en primer lugar como empaquetadura para transportar o como absorbente de energía en aplicaciones de automóviles.

La WO 2005/092959 describe espumas poliméricas nanoporosas que pueden obtenerse a partir de mezclas de polímeros de fases múltiples que comprenden agente de soplado, con dimensiones de dominios de 5 a 200 nm. Es preferible que los dominios estén formados de una partícula de núcleo-envoltura que puede obtenerse mediante polimerización en emulsión, en donde la solubilidad del agente de soplado es por lo menos dos veces mayor que en las fases adyacentes.

Una nueva clase de espumas termoplásticas de partículas con celdas de un tamaño promedio de celda en el rango de 20 a 500 µm, en las que las membranas celulares tienen una estructura nanocelular o fibrosa con diámetros de poro o de fibra por debajo de 1500 nm, fue descrita en WO 2008/125250.

Las espumas conocidas, resistentes al agrietamiento, compuestas por ejemplo de poliolefinas expandidas, interpolímeros expandidos o interpolímeros expandibles, por lo regular no son compatibles, o son poco compatibles, con partículas de poliestireno expandible (EPS) previamente espumadas. Al procesar piezas moldeadas como bloques de espuma con frecuencia se observa una mala soldadura de las diferentes partículas de espuma.

Era objetivo de la presente invención proporcionar partículas poliméricas, expandibles, termoplásticas, con baja pérdida de agente de soplado o propelente y alta capacidad de expansión que sean procesables en espumas moldeadas con alta rigidez y al mismo tiempo buena elasticidad, así como un método para su preparación.

Además, las partículas poliméricas expandibles, termoplásticas también debían ser compatibles con poliestireno expandible (EPS) convencional y ser procesables en espumas moldeadas, las cuales tienen una alta resistencia a la compresión y a la flexión así como absorción de energía y simultáneamente una elasticidad ostensiblemente mejorada, estabilidad frente al agrietamiento y energía de flexión.

Por consiguiente se hallaron las partículas poliméricas termoplásticas descritas arriba.

También son objeto de la invención las partículas poliméricas P1 termoplásticas, expandibles, que pueden obtenerse mediante el espumado previo y las espumas moldeadas que pueden obtenerse mediante sinterización subsiguiente con aire caliente o vapor de agua.

Las partículas poliméricas termoplásticas, expandibles contienen preferiblemente

A) 55 a 89, 7 por ciento en peso, principalmente 55 a 78, 1 por ciento en peso de un polímero de estireno,

B1) 4 a 25 por ciento en peso, principalmente 7 a 15 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión en el rango de 105 a 140°C,

B2) 1 a 15 por ciento en peso, 5 a 10 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión por debajo de 105°C,

C1) 1 a 15 por ciento en peso, 6 a 9, 9 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-butadieno,

C2) 1 a 9, 9 por ciento en peso, 0, 8 a 5 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-etileno-butileno,

D) 3 a 10 por ciento en peso de un propelente,

E) 0.3 a 3 por ciento en peso, principalmente 0, 5 a 2 por ciento en peso de un agente de nucleación,

en cuyo caso la suma de A) hasta E) da como resultado 100 % en peso.

Las partículas poliméricas termoplásticas, expandibles se componen de manera particularmente preferida de los componentes A) hasta E) . En las partículas de espumas que pueden obtenerse mediante espumado previo, el propelente (componente D) esencialmente ha escapado durante el espumado previo.

Componente A

Las partículas poliméricas expandibles termoplásticas contienen 45 a 97, 8 % en peso, particularmente preferible 55 a 78, 1 % en peso de un polímero de estireno A) , como por ejemplo poliestireno estándar (GPPS) , o bien poliestireno resistente a los impactos (HIPS) , o copolímeros de estireno-acrilonitrilo (SAN) , o copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) o mezclas de los mismos. Las partículas de polímeros termoplásticos expansibles utilizados para producir las partículas de espuma P1 contienen preferentemente poliestireno estándar (GPPS) como polímero de estireno A) . Se da preferencia particular a tipos de poliestireno estándar con masas molares medias en peso dentro de un rango de 120.000 a 300.000 g/mol, principalmente 190.000 a 280.000 g/mol, determinadas con cromatografía de permeación en gel; y un índice de fluidez volumétrico... [Seguir leyendo]

1. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles que contienen A) 45 a 97, 8 por ciento en peso de un polímero de estireno, B1) 1 a 45 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión en el rango de 105 a 140°C dete rminado

mediante DSC a una velocidad de calentamiento de 10°C/minuto,

B2) 0 a 25 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión por debajo de 105°C determinado por medio de DSC a una velocidad de calentamiento de 10°C/minu to, C1) 0, 1 a 25 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-butadieno o de estireno-isopreno, C2) 0, 1 a 10 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-etileno-butileno, D) 1 a 15 por ciento en peso de un propelente, E) 0 a 5 por ciento en peso de un agente de nucleación En cuyo caso la suma de A) a E) da como resultado 100 % en peso.

2. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según la reivindicación 1, caracterizadas porque contienen A) 55 a 78, 1 por ciento en peso de un polímero de estireno, B1) 4 a 25 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión en el rango de 105 a 140°C det erminado

mediante DSC a una velocidad de calentamiento de 10°C/minuto,

B2) 1 a 15 por ciento en peso de una poliolefina con un punto de fusión por debajo de 105°C determinad o mediante DSC a una velocidad de calentamiento de 10°C/minuto, C1) 6 a 15 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-butadieno o de estireno-isopreno, C2) 1 a 5 por ciento en peso de un copolímero en bloques de estireno-etileno-butileno, D) 3 a 10 por ciento en peso de un propelente, E) 0, 3 a 3 por ciento en peso de un agente de nucleación En cuyo caso la suma de A) a E) da como resultado 100 % en peso.

3. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según la reivindicación 1 o 2, caracterizadas porque como polímero de estireno A) contienen poliestireno estándar (GPPS) .

4. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas porque como poliolefina B1) contienen polietileno.

5. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque como poliolefina B2) contienen un copolímero de etileno y octeno.

6. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizadas porque como componente C1 se emplea un copolímero en bloque con un peso molecular promedio en peso Mw determinado mediante cromatografía de permeación en gel de al menos 100.000 g/mol que contiene

a) al menos un bloque S compuesto de 95 a 100 % en peso de monómeros vinilaromáticos y 0 a 5 % en peso de dienos

y

b) al menos un bloque de copolímero (S/B) A de 63 a 80 % en peso de monómeros vinilaromáticos y 20 a 37 % en peso de dienos con una temperatura de transición vítrea TgA en el rango de 5 a 30°C, en cuyo caso la fracción de

peso de la suma de todos los bloques se encuentra en el rango de 50 a 70 % en peso, respecto del copolímero en bloques.

7. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizadas porque el copolímero en bloques C1 tiene una estructura lineal con la secuencia de bloques S1- (S/B) A-S2- (S/B) A-S3, en cuyo caso S1, S2 y S3 representan respectivamente un bloque S.

8. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizadas porque la suma de las fracciones de los componentes C1 y C2 se encuentra en el rango de 6, 8 a 18 por ciento en peso.

9. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizadas porque la proporción en peso de la suma de los componentes B1 y B2 a C2 es del rango de 5 a 70.

10. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según la reivindicación 4, caracterizadas porque la proporción en peso de componentes C1 a C2 se encuentra en el rango de 2 a 5.

11. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizadas porque como propelente contienen una mezcla de hidrocarburos de C3 a C8 con una fracción de 25 a 100 por ciento en peso, respecto del propelente, de iso-pentano o ciclopentano.

12. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizadas porque tienen al menos una fase dispersa con un diámetro promedio en el rango de 1 a 1500 nm.

13. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según la reivindicación 12, caracterizadas porque se componen de una mezcla polifásica de polímeros, que contiene propelente, con al menos una fase continua y al menos dos fases dispersas P1 y P2 distribuidas en la fase continua, en cuyo caso

a) la fase continua se compone esencialmente del componente A,

b) la primera fase dispersa P1 se compone esencialmente de los componentes B1 y B2 y

c) la segunda fase dispersa P2 se compone esencialmente del componente C1.

14. Partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizadas porque tienen un recubrimiento que contiene un estearato de glicerina.

15. Proceso para preparar partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque

a) se prepara un polímero fundido con una fase continua y al menos una fase dispersa mezclando los componentes A a C y opcionalmente E,

b) se impregna este polímero fundido con un propelente D,

c) y se granula en partículas poliméricas termoplásticas expandibles a una presión 0, 15 a 1 MPa (1, 5 a 10 bar) .

16. Proceso para preparar partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque

a) se prepara un polímero fundido con una fase continua y una fase dispersa mezclando los componentes A a C y opcionalmente E,

b) se granula este polímero fundido y se impregna de nuevo en fase acuosa a presión y temperatura elevada con un propelente D) para producir partículas poliméricas termoplásticas expandibles.

17. Proceso según la reivindicación 15 o 16, caracterizado porque en la etapa b) se emplea 1 a 10 por ciento en peso, respecto de la mezcla de polímeros, de un hidrocarburo de C3 a C8 como propelente.

18. Proceso para preparar espumas moldeadas sinterizando una mezcla que contiene partículas de espuma P1 y P2 compuestas de diferentes polímeros termoplásticos o mezclas de polímeros, caracterizado porque las partículas de espuma P1 se obtienen espumando previamente partículas poliméricas termoplásticas expandibles según una de las reivindicaciones 1 a 14.

19. Proceso según la reivindicación 18, caracterizado porque como partículas de espuma P2 se emplean polipropileno expandido (EPP) o poliestireno expandible espumado previamente (EPS) .

20. Proceso según la reivindicación 18 o 19, caracterizado porque para preparar las espumas moldeadas se emplean 10 a 99 % en peso de partículas de espuma P1 y 1 a 90 % en peso de partículas de espuma P2.