Procedimiento para la fabricación de productos de plástico microporosos.

Procedimiento para la fabricación de una pieza moldeada, perfil o granulado espumados,

utilizando materialespolímeros, que comprende:

a) Poner a disposición material de partida polímero, en donde el material de partida polímero comprende unpolímero termoplástico y/o un elastómero termoplástico, y nanopartículas preparadas con un agentepropelente químico;

b) mezcla simultánea o secuencial del material de partida polímero y de las nanopartículas preparadas con unagente propelente en al menos un primer depósito;

c) introducción de la mezcla de material de partida polímero y nanopartículas preparadas con un agentepropelente desde al menos un primer depósito en una unidad de plastificación o una unidad de mezclado,para la fabricación de una masa fundida polímera al menos parcial;

d) distribución de la masa fundida polímera en al menos un molde o extrusora, con formación de una piezamoldeada o perfil espumados, y extracción o retirada de la pieza moldeada o del perfil del molde oextrusora; o granulación de la masa fundida polímera con formación de un granulado espumado.

Procedimiento para la fabricación de productos de plástico microporosos.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de productos de plástico microporosos, según la reivindicación 1, así como a piezas de moldeo, perfiles y granulados obtenidos con este procedimiento, según las reivindicaciones 19 a 21.

La proporción de componentes plásticos en el automóvil no deja de aumentar. Especialmente en el habitáculo, así como en la carrocería, se utilizan de manera creciente componentes de plástico en sustitución de materiales mucho más pesados. De este modo, los elementos plásticos reducen el peso total del vehículo, son además resistentes a la corrosión y, a menudo, son fáciles de procesar. Asimismo, se realizan numerosas aplicaciones de plástico en el ámbito del motor.

Si se sustituyen, por ejemplo, los actuales componentes termoplásticos moldeados por inyección por plásticos espumados, es posible lograr una reducción de peso todavía mayor. Por lo tanto, la importancia del plástico espumado aumenta constantemente, y no sólo en la industria del automóvil. Tal como sucede con los actuales componentes termoplásticos, los elementos de plástico espumado están sometidos a fuertes requisitos de solidez.

Para la fabricación de componentes espumados moldeados por inyección se recurre a menudo, en la actualidad, al denominado procedimiento MuCell. En este procedimiento, el material termoplástico que debe ser espumado se plastifica en una extrusora de tornillo sin fin mezclador y se alimenta un agente espumante a una temperatura y presión a la que este agente adquiere características de fluido supercrítico en la extrusora de tornillo sin fin mezclador. En una cámara de difusión se forma, entonces, una solución completamente monofásica a partir del material plastificado y el fluido supercrítico. Mediante la variación de la temperatura y la presión aguas abajo del tornillo sin fin mezclador se libera el agente espumante y se forma un material plástico espumado, súper microcelular, que se distingue por una estructura de poros muy finos y regulares. Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento WO 92/17533.

En el documento DE 697 17 465 T2 se da a conocer un procedimiento con el que se debe intentar remediar las deficiencias del procedimiento MuCell. Con este objetivo, el agente propelente se incorpora a la corriente de material polímero fundido a través de una pluralidad de aberturas a lo largo del cilindro extrusor con el fin de obtener una solución monofásica especialmente homogénea a partir del material polímero fundido y el agente propelente.

Para aumentar la solidez de los materiales espumados, el documento WO 02/26482 da a conocer un cuerpo moldeado microcelular espumado, fabricado según el procedimiento MuCell, en el que se incorporan fibras, en especial fibras de vidrio, con una longitud de al menos 0, 55 mm. Con el uso de un fluido supercrítico como agente propelente se debe lograr una incorporación especialmente cuidadosa de las fibras de vidrio en el cuerpo moldeado, de manera que la longitud de las fibras empleadas no disminuya de forma esencial durante la incorporación. Según el documento WO 02/26482 se obtienen cuerpos moldeados microcelulares espumados con tamaños de célula medios menores que 100 !m.

A diferencia del procedimiento MuCell, con el que se pueden producir cuerpos moldeados espumados de poro cerrado, el documento DE 100 05 873 A1 describe una vía para obtener sistemas de células abiertas. Para alcanzar un grado especialmente alto de porosidad con células abiertas en estructuras espumadas extruidas, se puede recurrir según el documento DE 100 05 873 A1 al uso de dióxido de carbono o nitrógeno como agente propelente, en combinación con, por ejemplo, partículas de carbono como formadoras de núcleos. De este modo se obtienen placas de espuma con suficiente resistencia al moldeado térmico.

Dado que las propiedades mecánicas de los componentes moldeados espumados se pueden mejorar habitualmente con el uso de tamaños de célula menores, el documento DE 101 42 349 A1 ha modificado el procedimiento MuCell con este objetivo, agregando a la masa fundida termoplástica un aceite de silicona o un caucho reticulante, con un tamaño de partícula menor que 1 !m, como aditivo. De esta manera, se pueden obtener termoplásticos espumados con tamaños de célula en el intervalo de 5 a 150 !m.

El documento US 2002/171164 A1 da a conocer un procedimiento para la fabricación de una pieza moldeada, un perfil o granulado espumados, utilizando un material de partida polímero y nanopartículas.

Del mismo modo, en la tesis de S. Schäper “Nucleación de espumas de reacción de poliuretanos, impulsada de forma termodinámica” (“Nukleierung thermodynamisch getriebener Polyurethan-Reaktionsschäume”) , RWTH Aquisgrán, 1977, se describe la influencia de agentes de nucleación seleccionados sobre la formación de piezas de plástico espumado. Se ha encontrado que ni el carbón activado, con aire absorbido en su superficie, ni el politetrafluoroetileno (PTFE) en polvo pueden contribuir de manera demostrable a mejorar la formación de burbujas ni la estructura de espuma.

En las piezas moldeadas no espumadas y espumadas, obtenidas según los procedimientos del estado de la técnica se observa siempre una contracción en el proceso de fabricación, por lo que habitualmente no es posible prescindir del moldeo de compresión en la conformación. Como inconveniente adicional, en particular en la fabricación de componentes del interior de la carrocería, se detecta a menudo deformación. Hasta la fecha, una gran desventaja de los cuerpos moldeados de plástico espumado ha sido su superficie ópticamente poco atractiva por ser excesivamente rugosa, motivo por el que en el estado de la técnica se utilizan normalmente componentes recubiertos con película. Adicionalmente, se han propuesto múltiples medidas para optimizar la superficie de piezas moldeadas espumadas. Por ejemplo, en el llenado del molde con el polímero fundido se puede aplicar lo que se denomina procedimiento de contrapresión de gas, en el que en el frente de fluidez la presión se incrementa por encima de la presión crítica. De esta forma es posible suprimir la formación de burbujas en la superficie del frente de fluidez. En general, se ha puesto de manifiesto que este procedimiento es adecuado solamente para piezas de pared gruesa, ya que formación de burbujas no sólo se suprime en la propia superficie, sino que en la mayoría de los casos afecta a toda la capa frontal de la pieza de moldeo espumada. Además, para optimizar la superficie se puede trabajar con un procedimiento de dos componentes, en el que se introduce en el molde, a través de un orificio de masa fundida, en primer lugar, un primer material fundido que está exento de burbujas, es decir, por ejemplo, que no contiene propelente. Inmediatamente después, se introduce en el molde un segundo material fundido, que está mezclado con un agente propelente apropiado. Dado que los gases disueltos en el material fundido reducen de forma relativamente intensa la viscosidad del material fundido, en este procedimiento se deben adoptar medidas especiales para asegurar que los diferentes componentes utilizados en el material fundido estén coordinados entre sí en cuanto a su comportamiento de fluidez. Por lo general, a causa de la desgasificación del material fundido central que se produce en este procedimiento, no es posible excluir por completo la formación de cavidades de contracción entre las dos fases de material fundido, que tienen distinta consistencia.

Por consiguiente, sería deseable disponer de un procedimiento para la fabricación de piezas moldeadas que no esté lastrado con los inconvenientes del estado de la técnica. La presente invención tuvo como misión, por lo tanto, hacer accesible un procedimiento para la fabricación de piezas moldeadas espumadas en el que los componentes experimenten escasa o nula contracción, así como una deformación reducida o despreciable, que exhiban muy buena capacidad para amortiguar el ruido y las vibraciones y que, además, se distingan por una superficie ópticamente atractiva, sin depender de medidas o materiales adicionales.

La misión de la invención se resolvió por medio de un procedimiento según las características de la reivindicación 1.

El procedimiento de la invención según la reivindicación 1 se puede aplicar básicamente a todos los dispositivos de moldeo por inyección y extrusión o sistemas de moldeo a presión con los que se pueden producir plásticos espumados según procedimientos convencionales. Esto también es especialmente aplicable a máquinas de procesamiento tales como... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de una pieza moldeada, perfil o granulado espumados, utilizando materiales polímeros, que comprende:

a) Poner a disposición material de partida polímero, en donde el material de partida polímero comprende un polímero termoplástico y/o un elastómero termoplástico, y nanopartículas preparadas con un agente propelente químico;

b) mezcla simultánea o secuencial del material de partida polímero y de las nanopartículas preparadas con un agente propelente en al menos un primer depósito;

c) introducción de la mezcla de material de partida polímero y nanopartículas preparadas con un agente propelente desde al menos un primer depósito en una unidad de plastificación o una unidad de mezclado, para la fabricación de una masa fundida polímera al menos parcial;

d) distribución de la masa fundida polímera en al menos un molde o extrusora, con formación de una pieza moldeada o perfil espumados, y extracción o retirada de la pieza moldeada o del perfil del molde o extrusora; o granulación de la masa fundida polímera con formación de un granulado espumado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por que una parte de las nanopartículas preparadas con el agente propelente se mezcla con una parte del material de partida polímero en al menos un primer depósito, y por que, antes de la introducción en la unidad de plastificación o en la unidad de mezclado, la mezcla obtenida se combina con un agente propelente hasta saturación o saturación parcial, y/o se deposita en éste.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la parte residual de las nanopartículas preparadas con un agente propelente y/o la parte residual del material de partida polímero se combinan con la mezcla de material de partida polímero, las nanopartículas preparadas con un agente propelente y el agente propelente en el primer depósito.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material de partida polímero

o una parte del mismo, y/o las nanopartículas preparadas con un agente propelente, se depositan en el agente propelente bajo condiciones determinadas de presión y temperatura, en especial durante el tiempo necesario para que el material de partida polímero y/o las nanopartículas preparadas con un agente propelente estén casi o esencialmente saturados por completo con el agente propelente, o hayan alcanzado un grado de saturación predeterminado.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que las nanopartículas, antes de la mezcla con el material de partida polímero o una parte del mismo, se depositan en el agente propelente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material de partida polímero y las nanopartículas, antes de la introducción en la unidad de plastificación o la unidad de mezclado, especialmente en el primer depósito, se someten a presión elevada y/o a temperatura elevada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el polímero termoplástico se selecciona del grupo compuesto por poliolefinas, polímeros ASA, polímeros ABS, policarbonatos, poliésteres, poliamidas, poliéteres, poliimidas, poliéter cetonas, poliestirenos, poliuretanos, sulfuros de polifenileno, éteres de polifenileno, poli (met) acrilatos, poli (met) acrilamidas, poli (met) acrilonitrilo, polisulfonas, cloruros de polivinilo, polímeros SAN, resinas epoxi, resinas fenólicas, respectivamente en formas modificadas a resistencia a los choques y no modificadas a resistencia a los choques, así como sus mezclas.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elastómero termoplástico se selecciona del grupo compuesto por sistemas S-EB-S, SBS, SIS, EPDMIPP, poliamida, poliéster, TPU.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como nanopartículas se utilizan silicatos de capa, en especial montmorillonita, esmectita, illita, sepiolita, paligorskita, muscovita, allivardita, amesita, hectorita, fluorohectorita, saponita, beidelita, talco, nontronita, stevensita, bentonita, mica, vermiculita, fluorovermiculita, halosita y tipos sintéticos de talco que contienen flúor, así como sus mezclas, y/o al menos un compuesto de silicio apropiado para un proceso sol gel, en especial ácido silícico pirógeno, y/u hollines generados sobre la base de carbón, y/o nanotubos o nanopolvos.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la longitud y/o anchura medias de las nanopartículas utilizadas se encuentran en el intervalo de 20 hasta 500 nm, y/o el grosor y/o el radio medios de estas nanopartículas se encuentran en el intervalo de 1 hasta 250 nm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente propelente químico se selecciona del grupo formado por compuestos azo o diazo, en especial diamida del ácido azodicarboxílico,

sulfohidrazidas, semicarbazidas, ácido cítrico y sus ésteres, compuestos de peroxo, triazina, tetrazol, tetrazonio o tetramina, y carbonatos alcalinos y alcalino-térreos, en especial compuestos de bicarbonato.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que especialmente cuando se utilizan materiales de partida termoplásticos, al menos una zona del molde o al menos una zona de la cara interior del molde, al menos durante una parte del proceso de llenado con la masa fundida polímera y/o al menos durante una parte del proceso de refrigeración de la masa fundida que forma la pieza moldeada, muestra una temperatura por encima de la temperatura ambiente, en particular por encima de la temperatura de reblandecimiento de la masa de moldeo que forma la pieza moldeada.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que especialmente para la fabricación de perfiles o piezas moldeadas a partir de termoplastos que solidifican de manera parcialmente cristalina, al menos una parte de al menos la superficie del molde exhibe una temperatura que es entre 5ºC y 20ºC menor que la temperatura de reblandecimiento o la temperatura de cristalización de la masa de moldeo que forma la pieza moldeada o el perfil.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para la fabricación de perfiles

o piezas moldeadas a partir de material fundido que solidifica de manera amoría, al menos una parte de al menos la superficie del molde exhibe una temperatura que es aproximadamente 5ºC hasta 30ºC mayor que la temperatura de reblandecimiento de la masa de moldeo que forma la pieza moldeada o el perfil.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una parte, especialmente de la superficie del molde, está construida como mala conductora del calor, comprende en especial acero, acero de alta aleación y/o titanio, y/o está provista de un recubrimiento de cerámica y/o plástico.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que antes de llenar el molde con el material polímero fundido, se deposita al menos una capa laminada al menos sobre una parte de la superficie del molde.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de plastificación forma parte de un dispositivo de moldeo por inyección, un sistema de moldeo a presión o una extrusora, o constituye un molde de moldeo por inyección, un sistema de moldeo a presión o una extrusora.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el molde o el sistema de moldeo a presión se llenan con un gas a presión elevada, antes del llenado con la masa polímera fundida.

19. Pieza moldeada, obtenible según una de las reivindicaciones 1 a 18.

20. Perfil, obtenible según una de las reivindicaciones 1 a 18.

21. Granulado, obtenible según una de las reivindicaciones 1 a 18.