Un procedimiento para preparar una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante que comprende:

fundir un polímero aromático de alquenilo termoplástico;

disolver una cantidad eficaz de una combinación de agente de soplado en el polímero aromático de alquenilo para definir una mezcla, comprendiendo la combinación de agente de soplado formiato de metilo y al menos un agente co-soplador;

formar un extrudido a partir de la mezcla; y expandir el extrudido para producir la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo caracterizado porque el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en 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, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a), pentafluoroetano (HFC-125), perfluoroetano, 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141 b), 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 de soplado químico y la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo es una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante con un valor de R de 4 por pulgada (1, 57 por cm) o mayor.

Espumas termoplásticas aislantes fabricadas con agentes de soplado a base de formiato de metilo Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a espumas que usan combinaciones o mezclas de agentes de soplado y a procedimientos para fabricarlas. En particular, la presente invención se refiere a espumas de polímero termoplásticas que usan combinaciones de agentes de soplado a base de formiato de metilo que producen espumas estables, y a procedimientos para fabricarlas. Las espumas de polímero termoplásticas son especialmente adecuadas para aplicaciones de aislamiento, tales como paneles de aislamiento en materiales de construcción y similares.

Antecedentes de la invención

Las espumas termoplásticas fabricadas a partir de polímeros aromáticos de alquenilo (p. ej., poliestireno) o polímeros de poliolefina (p. ej., polietileno) se han usado ampliamente, en particular como materiales aislantes. En general, las espumas aislantes se producen con espesores mayores de aproximadamente media pulgada (1, 27 centímetros) . El valor aislante de tales espumas se mide en términos de la resistencia a la conducción del calor o valor R, por una pulgada (o un centímetro) de espesor de la espuma. Normalmente, las espumas aislantes adecuadas tienen valores de R de aproximadamente 4, 0 por pulgada (1, 57 por centímetro) o mayores. También es deseable que estas espumas aislantes sean dimensionalmente estables.

Estas y otras espumas de polímero se preparan comúnmente usando un agente de soplado con resina fundida bajo presión y, después de mezclar exhaustivamente, extrudiendo la combinación a través de una boquilla adecuada hacia una atmósfera de presión inferior.

En el pasado, los agentes de soplado físicos usados ampliamente para preparar espumas eran los clorofluorocarbonos, que, debido a su elevado potencial de agotamiento del ozono (PAO) , se reemplazaron posteriormente con hidroclorofluorocarbonos (HCFC) . No obstante, el uso de agentes de soplado de HCFC se prohibirá probablemente en un futuro próximo, de nuevo debido al alto PAO. Algunos de estos agentes de soplado pueden reemplazarse con hidrofluorocarbonos (HCFC) , que tienen un PAO de cero, con el fin de minimizar el daño a la capa de ozono. Además, los HFC tienen una conductividad térmica inferior a la de la mayoría de los polímeros o agentes de soplado, por lo que residuos de HFC en una espuma de polímero pueden reducir la conductividad térmica de la espuma.

Actualmente, los agentes de soplado físicos usados más comúnmente para fabricar espumas de polímero termoplásticas tales como espumas de polímero aromático de alquenilo (p. ej., poliestireno) o de polímero de poliolefina (p. ej., polietileno) , son los hidrocarburos, hidrocarburos clorados, hidroclorofluorocarbonos o sus combinaciones. Los hidrocarburos con tres o más átomos de carbono se consideran compuestos orgánicos volátiles (COV) que pueden dar lugar a la formación de esmog. Frecuentemente, los hidrocarburos halogenados son COV o tienen un PAO alto o son contaminantes peligrosos del aire (CPA) y, a veces, pueden pertenecer a más de una de estas categorías. Por lo tanto, el uso de tales agentes de soplado para preparar espumas de polímero no se prefiere por motivos medioambientales e impone muchas limitaciones en el procedimiento de fabricación, complicando así e incrementando significativamente el coste de la fabricación.

El formiato de metilo se clasifica como no-COV (Registro Federal, Volumen 69, Número 228, 29 de noviembre de 2004) , es no-CPA y tiene un PAO de cero. La patente de EE. UU. número 6.753.357 describe el uso de formiato de metilo para producir espumas de poliuretano a base de isocianato/poliol, rígidas, estables. Cabe señalar, no obstante, que estas espumas de poliuretano son termoestables, de manera que se preparan mediante un procedimiento de reticulación y curado. Por lo tanto, la estabilidad o inestabilidad dimensional impartida al producto de espuma de poliuretano final por la naturaleza del agente de soplado, es bastante diferente a la del caso de las espumas de polímero termoplásticas procesadas en forma fundida.

El documento US 3 914191 divulga una estructura de espuma de poliestireno preparada mediante un procedimiento de extrusión en estado fundido, usando una mezcla azeotrópica de ebullición mínima, constituida específicamente por 18 partes en peso de formiato de metilo y 82 partes en peso de CFC-11, como agente de soplado.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar agentes de soplado que empleen formiato de metilo como uno de los componentes de la combinación de agentes de soplado para producir espumas termoplásticas estables sin comprometer la calidad del producto en términos de apariencia, resistencia mecánica o a la compresión y valor de aislamiento, y que permitan un procedimiento de fabricación económicamente rentable y versátil.

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, los autores proporcionan un procedimiento para fabricar una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante como se define en las reivindicaciones 1, 23 y 26. Se divulga una combinación de agente de soplado para preparar espumas de polímero termoplásticas que comprende formiato de metilo. La combinación de agente de soplado comprende además al menos un agente co-soplador. El agente cosoplador es un agente co-soplador físico (p. ej., un agente inorgánico, un hidrocarburo, un hidrocarburo halogenado, un éter, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, agua o cualquiera de sus combinaciones) , un agente co-soplador o una de sus combinaciones. Las espumas de polímero se usan para aplicaciones de aislamiento, p. ej., como paneles aislantes en materiales de construcción, y tienen valores de R de aproximadamente 4, 0 por pulgada (1, 57 cm) o mayores. En general, los paneles de espuma aislantes tienen un espesor de al menos aproximadamente 0, 5 pulgadas (1, 27 cm) , preferentemente de aproximadamente 0, 5 pulgadas a aproximadamente 3 pulgadas (1, 27 cm a 7, 62 cm) . Los autores divulgan una espuma de polímero termoplástica que es una espuma de polímero aromático de alquenilo. Asimismo, los autores divulgan una espuma de polímero aromático de alquenilo que es una espuma de poliestireno. Se divulga que la combinación de agente de soplado comprende un 99 % en mol o menos de formiato de metilo y uno o más agentes co-sopladores.

Asimismo, se divulga que una estructura de espuma de polímero termoplástico útil para aplicaciones de aislamiento se prepara mediante un procedimiento que comprende fundir un polímero termoplástico. Se disuelve una cantidad eficaz de una combinación de agente de soplado en polímero fundido para definir una mezcla. También se divulga la combinación de agente de soplado que comprende formiato de metilo y al menos un agente co-soplador. El agente co-soplador es un agente co-soplador físico (p. ej., un agente inorgánico, un hidrocarburo, un hidrocarburo halogenado, un éter, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, agua o cualquiera de sus combinaciones) , un agente co-soplador químico o sus combinaciones. Las espumas de polímero se usan para aplicaciones de aislamiento, p. ej., como paneles aislantes en materiales de construcción, y tienen valores de R de aproximadamente 4, 0 por pulgada (1, 57 cm) o mayores. En general, los paneles de espuma aislantes tienen un espesor de al menos aproximadamente 0, 5 pulgadas (1, 27 cm) , preferentemente de aproximadamente 0, 5 pulgadas a aproximadamente 3 pulgadas (1, 27 cm a 7, 62 cm) . Se forma un extrudido a partir de la mezcla, preferentemente usando una boquilla plana, y se expande para producir la estructura de espuma de polímero. Por ejemplo, el extrudido se transfiere inicialmente a una zona de expansión y se deja que se expanda en la zona de expansión.

Asimismo, se divulga que una estructura de espuma de polímero termoplástico útil para aplicaciones de aislamiento se prepara fundiendo un polímero termoplástico. Se disuelve una cantidad eficaz de una combinación de agente de soplado en el polímero aromático de alquenilo fundido para definir una mezcla. La combinación de agente de soplado puede comprender formiato de metilo y al menos un agente co-soplador. El agente co-soplador es un agente co-soplador físico (p. ej., un agente inorgánico, un hidrocarburo, un hidrocarburo halogenado, un éter, un éster, un acetal, un alcanol, un carbonato, una amina, una cetona, agua o cualquiera de sus combinaciones) , un agente co-soplador químico o sus combinaciones. Las espumas de polímero se usan para aplicaciones de aislamiento,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante que comprende:

fundir un polímero aromático de alquenilo termoplástico;

disolver una cantidad eficaz de una combinación de agente de soplado en el polímero aromático de alquenilo para definir una mezcla, comprendiendo la combinación de agente de soplado formiato de metilo y al menos un agente co-soplador;

formar un extrudido a partir de la mezcla; y expandir el extrudido para producir la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo caracterizado porque el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en 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, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , pentafluoroetano (HFC-125) , perfluoroetano, 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141 b) , 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 de soplado químico y la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo es una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante con un valor de R de 4 por pulgada (1, 57 por cm) o mayor.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en etano, propano, ciclopropano, normal-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, ciclopentano, un hidrofluorocarbono, dióxido de carbono y agua.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo y 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) .

4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) y dióxido de carbono.

5. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) y un hidrocarburo seleccionado del grupo que consiste en neopentano, isopentano y ciclopentano.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) y ciclopentano.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la combinación de agente de soplado comprende del 5 al 80 por ciento en mol de formiato de metilo.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la combinación de agente de soplado comprende del 20 al 60 por ciento en mol de formiato de metilo.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en etano, propano, ciclopropano, normal-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, ciclopentano, dióxido de carbono y agua.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo y etano.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el polímero aromático de alquenilo comprende poliestireno.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante tiene una densidad de 1 a 15 lb/pie3 (0, 016 a 0, 240 g/cm3) .

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante tiene una densidad de 1, 5 a 3, 5 lb/pie3 (0, 024 a 0, 056 g/cm3) .

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el extrudido comprende desde el 1 al 18 por ciento en peso de la combinación de agente de soplado.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo

aislante es un panel aislante.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la estructura de espuma aromático de alquenilo aislante tiene un espesor de al menos 0, 5 pulgadas (1, 27cm) .

17. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante comprende al menos 50 celdas por pulgada (20 celdas por cm) .

18. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además mezclar un agente de nucleación con el polímero aromático de alquenilo termoplástico antes de la etapa de formación del extrudido.

19. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante es, sustancialmente, una estructura de celda cerrada.

20. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante es dimensionalmente estable.

21. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el formiato de metilo y el al menos un agente co-soplador se añaden simultáneamente.

22. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el formiato de metilo y el al menos un agente co-soplador se añaden secuencialmente, en cualquier orden.

23. Un procedimiento para preparar una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante que comprende:

fundir un polímero aromático de alquenilo termoplástico;

disolver una cantidad eficaz de una combinación de agente de soplado en el polímero aromático de alquenilo para definir una mezcla, comprendiendo la combinación de agente de soplado del 5 al 80 por ciento en mol de formiato de metilo y al menos un agente co-soplador;

formar un extrudido a partir de la mezcla; y expandir el extrudido para producir la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo caracterizado porque el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en 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, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , pentafluoroetano (HFC-125) , perfluoroetano, 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141 b) , 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 de soplado químico y la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo es una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante con un valor de R de 4 por pulgada (1, 57 por cm) o mayor.

24. El procedimiento de la reivindicación 23, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante es dimensionalmente estable.

25. El procedimiento de la reivindicación 23, en el que la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante tiene un espesor de al menos 0, 5 pulgadas (1, 27 cm) .

26. Un procedimiento para preparar una estructura de espuma de polímero termoplástico aislante que comprende:

fundir un polímero termoplástico;

disolver una cantidad eficaz de una combinación de agente de soplado en el polímero termoplástico para definir una mezcla, comprendiendo la combinación de agente de soplado formiato de metilo y al menos un agente cosoplador;

formar un extrudido a partir de la mezcla; y expandir el extrudido para producir la estructura de espuma de polímero termoplástico caracterizado porque el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en 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, 1trifluoroetano (HFC-143a) , 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , pentafluoroetano (HFC-125) , perfluoroetano, 1, 1dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) , 1, 1-dicloro-2, 2, 2-trifluoroetano (HCFC-123) y 1-cloro-1, 2, 2, 2-tetrafluoroetano (HCFC-124) , difluoropropano, 1, 1, 1-trifluoropropano, 1, 1, 1, 3, 3pentafluoropropano (HFC-245fa) , 1, 1, 1, 2, 3, 3-hexafluoropropano (HFC-236ea) , 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-heptafluoropropano (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 de soplado químico y la estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo es una estructura de espuma de polímero aromático de alquenilo aislante con un valor de R de 4 por pulgada (1, 57 por cm) o mayor.

27. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que el polímero termoplástico es un polímero amorfo seleccionado del grupo que consiste en poliestireno, policarbonato, poli (metil metacrilato) , poli (óxido de fenileno) y sus mezclas.

28. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que el polímero termoplástico es un polímero semicristalino seleccionado del grupo que consiste en polietileno, polipropileno, poliestireno siondiotáctico, poli (tereftalato de etileno) y sus mezclas.

29. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que la estructura de espuma de polímero termoplástico aislante tiene un espesor de al menos 0, 5 pulgadas (1, 27 cm) .

30. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en etano, propano, ciclopropano, normal-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, ciclopentano, un hidrofluorocarbono, dióxido de carbono y agua.

31. El procedimiento de la reivindicación 30, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo y 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) .

32. El procedimiento de la reivindicación 30, en el que la combinación de agente de soplado comprende formiato de metilo, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) y un hidrocarburo seleccionado del grupo que consiste en neopentano, isopentano y ciclopentano.

33. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que la combinación de agente de soplado comprende del 5 al 80 por ciento en mol de formiato de metilo.

34. El procedimiento de la reivindicación 33, en el que la combinación de agente de soplado comprende del 20 al 60 por ciento en mol de formiato de metilo.

35. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que el al menos un agente co-soplador se selecciona del grupo que consiste en etano, propano, ciclopropano, normal-butano, isobutano, ciclobutano, neopentano, isopentano, ciclopentano, dióxido de carbono y agua.

FIGURA 1

FIGURA 2