Espumas termoplásticas expandidas y extruidas hechas con agentes de soplado basados en formiato de metilo.

Una formulación de agentes de soplado para formar un artículo de espuma que comprende:

formiato de metilo; y

al menos un agente de cosoplado seleccionado del grupo que consiste en:

1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), dióxido de carbono y una combinación de los mismos.

Espumas termoplásticas expandidas y extruidas hechas con agentes de soplado basados en formiato de metilo Campo de la invención La presente invención se refiere en general a espumas que usan agentes de soplado ecológicos, y a procesos para hacer las mismas. En particular, la presente invención se refiere a espumas poliméricas termoplásticas que usan agentes de soplado basados en formiato de metilo, que producen espumas estables, y a procesos para hacer las mismas. Las espumas poliméricas termoplásticas son particularmente adecuadas para varias aplicaciones de embalaje en forma de bolas de espuma expandida o láminas extruidas y los artículos hechas a partir de las mismas, y para aplicaciones de aislamiento tales como tableros aislantes en materiales de construcción.

Antecedentes de la invención Las espumas termoplásticas hechas de polímeros alquenilaromáticos (por ejemplo, poliestireno) o polímeros de poliolefinas (por ejemplo, polietileno y polipropileno) han encontrado uso extenso, en particular como materiales de embalaje y aislamiento. Las espumas de polímeros alquenilaromáticos en forma de bolas o láminas que tienen un espesor de menos de aproximadamente media pulgada (1, 3 cm) se usan para hacer materiales de embalaje tales como envases (copas, cuencos, envases con bisagra, cestas de picnic) para bebidas o alimentos calientes o fríos, y para la protección durante el transporte de artículos delicados o sensibles a choques por lo que las bolas se fusionan o la lámina se termoforma en un molde para dar el material de embalaje de la forma deseada. Las bolas de espumas también se usan como material de embalaje con relleno suelto. En general, las espumas aislantes se producen en un espesor mayor de aproximadamente media pulgada (1, 3 cm) . El valor aislante de tales espumas se mide en términos de resistencia a la conducción de calor o valor R, por pulgada de espesor de la espuma. Las espumas aislantes adecuadas típicamente tienen valores R de aproximadamente 4, 0 por pulgada o mayor (aproximadamente 1, 6 por cm) . Los productos de espuma de embalaje y aislamiento con un espesor mayor de aproximadamente 0, 5 pulgadas (1, 3 cm) se denominan tablones o tableros. Es deseable que las espumas sean dimensionalmente estables; esta característica es incluso más deseable para tablones o tableros.

Estas y otras espumas poliméricas habitualmente se hacen usando un proceso continuo donde una resina fundida cargada con un agente de soplado se extruye con presión a través de un troquel apropiado en una atmósfera a una presión menor. De forma alternativa, se puede usar un proceso por lotes o por fases, donde pequeñas bolas de polímero (también llamadas partículas o pellas) se impregnan con el agente de soplado y después se calientan rápidamente a una temperatura cerca o por encima de la temperatura de transición vítrea del sistema polímeroagente de soplado, o se someten a un esfuerzo de compresión externo a una temperatura de hasta la temperatura de transición vítrea del sistema polímero-agente de soplado.

En la actualidad, los agentes de soplado físicos más comúnmente usados para hacer espumas poliméricas termoplásticas tales como espumas de polímeros alquenilaromáticos (por ejemplo, poliestireno) o polímeros de poliolefinas (por ejemplo, polietileno o polipropileno) son hidrocarburos, hidrocarburos clorados, hidroclorofluorocarbonos, hidrofluorocarbonos, o combinaciones de los mismos. Los hidrocarburos con tres o más átomos de carbono se consideran compuestos orgánicos volátiles (COV) que pueden producir la formación de esmog. Además, algunos hidrocarburos halogenados o bien son COV o tienen alto potencial de destrucción de 45 ozono (PDO) o son contaminantes del aire peligrosos (CAP) y, algunas veces, pueden estar en más de una de estas categorías. Por tanto, el uso de agentes de soplado hidrocarburos o hidrocarburos halogenados para preparar espumas poliméricas no se prefiere desde el punto de vista medioambiental e impone muchas limitaciones en el proceso de fabricación, lo que complica de esta manera y aumenta significativamente el coste de fabricación. Por ejemplo, las espumas de embalaje (bolas o láminas) de polímeros alquenilaromáticos (por ejemplo, poliestireno) en general se hacen usando COV tales como butanos o pentanos, y las espumas aislantes se hacen actualmente usando COV tales como hidrocarburos e hidrocarburos halogenados o no COV tal como 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) , solo o en combinación con cloruro de etilo, que se clasifica tanto como un COV y un CAP. Por tanto, es deseable minimizar o eliminar del todo el uso de compuestos COV y/o CAP como agentes de soplado para la preparación de espumas poliméricas.

El formiato de metilo se clasifica como un no COV (Registro Federal, Volumen 69, Número 228, 29 de noviembre de 2004) , es un no CAP y tiene PDO cero. La patente en EE UU número 6.753.357 describe el uso de formiato de metilo para producir espumas de poliuretano basadas en isocianato/poliol estables, rígidas. Sin embargo, se advierte, que tales espumas de poliuretano son termoestables, de modo que se hacen a través de un proceso de entrecruzamiento y curado. La estabilidad o inestabilidad dimensional impartida al producto final de espuma de poliuretano por la naturaleza del agente de soplado es, por tanto, bastante diferente que en el caso de espumas poliméricas termoplásticas.

Por tanto, existe una necesidad para agentes de soplado que empleen formiato de metilo y agentes de cosoplado 65 ecológicos, preferiblemente agentes de cosoplado no-COV y/o no-CAP, como componentes de la mezcla de agentes de soplado para producir espumas termoplásticas estables sin comprometer la calidad del producto desde el punto de vista del aspecto, resistencia mecánica o a la compresión, y valor aislante, y que permitan un proceso de fabricación rentable y versátil.

La patente en EE UU 5 283 003 describe una composición de agentes de soplado y un método de uso que no es destructivo para el ozono al tiempo que produce un producto de espuma de piel integral de poliuretano que tiene alta estabilidad dimensional con contracción mínima o sin ella.

La solicitud de patente europea EP 0 657 495 describe que se usa un agente de soplado sin halógenos para producir espumas poliméricas basadas en isocianato. El agente de soplado es un líquido orgánico que está libre de halógenos y contiene un azeótropo binario positivo que tiene una temperatura de ebullición mínima en un intervalo de aproximadamente 15ºC hasta aproximadamente 80ºC a presión atmosférica normal.

La patente en EE UU 5 166 182 describe agentes de soplado y mezclas de agentes de soplado para preparar una espuma plástica termoestable celular.

Compendio de la invención Según un aspecto de la presente invención, se proporciona una formulación de agentes de soplado según la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas. En general, las láminas o bolas de espuma tienen un espesor de menos de aproximadamente 0, 5 pulgadas (1, 3 cm) ; y los tableros de espuma aislantes tienen un espesor de al menos aproximadamente una pulgada (2, 5 cm) .

Según una forma de realización de la invención, se usa una formulación polimérica expandible para preparar una estructura de espuma polimérica termoplástica expandida. La formulación incluye un polímero termoplástico y un agente de soplado, según la invención. Se explican varias formas de realización de la invención las reivindicaciones dependientes adjuntas.

Según otra forma de realización, se prepara una estructura de espuma polimérica termoplástica fundiendo un polímero termoplástico, mezclando (por ejemplo, disolviendo, impregnando o atrapando) una cantidad eficaz de agente de soplado y extruyendo la mezcla comprimida a través de un troquel apropiado en una zona de baja presión para formar una lámina o un tablero de espuma, o en una zona de baja temperatura para formar bolas expandibles. En otro aspecto de esta forma de realización, las bolas expandibles se preparan por disolución de una cantidad eficaz de agente de soplado en el polímero termoplástico. En una forma de realización adicional, las bolas expandibles se preparan mediante síntesis del polímero en presencia del agente de soplado, de modo que se disuelva, impregne o atrape el agente de soplado en el polímero. El polímero puede estar en forma de pellas, preferiblemente de un tamaño de aproximadamente 0, 1 pulgada x 0, 1 pulgada (0, 25 cm x 0, 25 cm) , bolas o partículas. La estructura de espuma expandida se obtiene después por calentamiento rápido de las bolas expandibles hasta una temperatura cerca o por encima de la temperatura de transición vítrea de la formulación polímero-agente de soplado, para formar bolas de espuma, que se pueden usar... [Seguir leyendo]

1. Una formulación de agentes de soplado para formar un artículo de espuma que comprende:

formiato de metilo; y al menos un agente de cosoplado seleccionado del grupo que consiste en: 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , dióxido de carbono y una combinación de los mismos.

2. Una formulación de agentes de soplado según la reivindicación 1, para formar un artículo de espuma que comprende:

formiato de metilo; y al menos un agente de cosoplado seleccionado del grupo que consiste en:

1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , dióxido de carbono y una combinación de los mismos; y al menos un agente de cosoplado adicional seleccionado 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) , pentafluoroetano (HFC-125) ,

perfluoroetano, 1, 1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) , 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC 142b) , 1, 1dicloro-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, 3-pentafluoropropano (HFC-245fa) , 1, 1, 1, 2, 3, 3-hexafluoropropano (HFC236ea) , 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.

3. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 2, en donde el al menos un agente de cosoplado adicional comprende un hidrocarburo.

4. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 3, en donde el hidrocarburo es un hidrocarburo de C2 a C5.

5. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 4, en donde el hidrocarburo es isobuteno,

isopentano o ciclopentano. 35

6. La formulación de agentes de soplado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el al menos un agente de cosoplado comprende dióxido de carbono.

7. La formulación de agentes de soplado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el al menos un 40 agente de cosoplado comprende 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) .

8. Una formulación de agentes de soplado para formar un artículo de espuma que comprende:

formiato de metilo; y 45 un hidrocarburo; y dióxido de carbono.

9. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 8, en donde el hidrocarburo es un hidrocarburo de C2 a C5.

10. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 9, en donde el hidrocarburo es isobuteno, isopentano o ciclopentano.

11. La formulación de agentes de soplado de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende además 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) . 55

12. Una formulación de agentes de soplado para formar un artículo de espuma que comprende:

formiato de metilo; y 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) . 60

13. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 12, que comprende además un hidrocarburo.

14. La formulación de agente de soplado de la reivindicación 13, en donde el hidrocarburo es un hidrocarburo de

C2 a C5. 65

15. La formulación de agente de soplado de la reivindicación 14, en donde el hidrocarburo es isobuteno, isopentano o ciclopentano.

16. Una formulación de agentes de soplado para formar un artículo de espuma que comprende:

formiato de metilo; y dióxido de carbono

17. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 16, que comprende además un hidrocarburo. 10

18. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 17, en donde el hidrocarburo es un hidrocarburo de C2 a C5.

19. La formulación de agentes de soplado de la reivindicación 18, en donde el hidrocarburo es isobuteno, 15 isopentano o ciclopentano.

FIGURA 1 FIGURA 2 FIGURA 3 FIGURA 4