Procedimiento de combinación para la producción de composiciones de polímeros con contenido reducido en compuestos orgánicos volátiles.

Procedimiento para la producción de composiciones de polímeros modificadas con respecto a la resistencia a los choques que contienen

A) al menos un polímero termoplástico orgánico libre de caucho,

B) al menos un polímero de injerto en forma de polvo de

B.1) un (co)polímero de vinilo como envoltura, y

B.2) un elastómero como núcleo,

en las que el polímero de injerto presenta un contenido residual de compuestos orgánicos volátiles (VOC) no superior a 10000 ppm,

C) dado el caso una resina polimérica adicional seleccionada de al menos un polímero del grupo compuesto por un (co)polímero de vinilo C.1 libre de caucho y un (co)polímero C.2 de vinilo modificado con caucho en forma de granulado,

D) dado el caso aditivos poliméricos habituales en el comercio y distintos de los componentes A, B y C, en el que

(i) se prepara una mezcla con un contenido de agua (con respecto a esta mezcla preparada en la etapa (i)) desde el 2 hasta el 40 % en peso, a partir de

- la cantidad total o una cantidad parcial del componente B usado,

- dado el caso la cantidad total o cantidades parciales de los componentes A, C y/o D

- así como de 0,4 a 7 partes en peso (con respecto a la composición total de A+B+C+D≥100 partes en peso) de agua,

(ii) se calienta la mezcla resultante de la etapa (i) con las cantidades totales respectivas o cantidades parciales restantes tras la etapa (i) de los componentes A a D de la composición en una unidad de combinación mediante suministro de energía térmica y/o mecánica hasta una temperatura de 200 ºC a 350 ºC y de esta manera se funde, se mezcla, se dispersa entre sí y a continuación se desgasifica en una zona de desgasificación de la unidad de combinación,

- presentando la unidad de combinación una zona de fusión y de mezclado o una zona de fusión y de mezclado combinada,

- pudiendo dosificarse la mezcla resultante de la etapa (i) completamente o en cada caso de manera opcional parcialmente junto con las cantidades residuales de los componentes A a D de la composición a una zona por delante de la zona de fusión de la unidad de combinación, o alternativamente a una zona por detrás de la zona de fusión directamente a la masa fundida mezclada previamente de los componentes de la composición dosificados a la zona por delante de la zona de fusión,

- ajustándose en la zona de desgasificación de la unidad de combinación una presión absoluta pabs de como máximo 800 hPa,

(iii) mediante enfriamiento se solidifica de nuevo la masa fundida resultante de la etapa (ii) a la salida de la unidad de combinación.

Procedimiento de combinación para la producción de composiciones de polímeros con contenido reducido en compuestos orgánicos volátiles La invención se refiere a un procedimiento de combinación para la producción de composiciones termoplásticas modificadas con respecto a la resistencia a los choques con un bajo contenido de compuestos orgánicos volátiles (en adelante denominados VOC, “volatile organic substances” (sustancias orgánicas volátiles) ) , en el que pueden usarse materias primas poliméricas más económicas con un contenido inicial en VOC comparativamente elevado, de modo que se rebajan los costes de producción para la producción de tales composiciones de polímero con un contenido reducido en VOC.

El procedimiento de combinación según la invención permite esta reducción del contenido total en VOC en condiciones de combinación térmicas comparativamente suaves y de esta manera cuidadosas con el material, es decir en especial temperaturas de procesamiento comparativamente bajas. De esta manera se inhibe en gran parte la degradación de los componentes térmicamente sensibles de las composiciones.

En la preparación de polímeros se denomina combinación la producción de un material de moldeo de plástico acabado, el compuesto, a partir de varias materias primas poliméricas dado el caso con la adición de aditivos poliméricos tales como por ejemplo cargas y sustancias de refuerzo, agentes adherentes, lubricantes, estabilizadores etc. La combinación tiene lugar principalmente en amasadoras o prensas extrusoras y comprende las operaciones de procedimiento transporte, fusión, dispersión, mezclado, desgasificación y generación de la presión. A la combinación le sigue por regla general una solidificación del compuesto provocada por enfriamiento así como su granulación.

En épocas más recientes se requiere en las mezclas de plástico un contenido de componentes orgánicos volátiles lo más bajo posible. Por tanto tiene una importancia creciente la desgasificación durante la combinación de plásticos. Normalmente, antes de la desgasificación, el porcentaje de los compuestos orgánicos volátiles (VOC) en las materias primas de plástico (es decir en los componentes usados en el procedimiento) asciende hasta 10000 ppm. En la práctica, en el compuesto acabado (es decir por ejemplo en el granulado producido mediante combinación, enfriamiento y granulación) se pretende alcanzar un contenido de VOC inferior a 600 ppm, preferentemente inferior a 400 ppm.

En la producción de composiciones de polímero con un bajo contenido de componentes volátiles residuales, se someten éstas a una presión negativa para la desgasificación por regla general en el estado fundido y a la temperatura más elevada posible, que sirve para elevar la fluidez de las sustancias orgánicas que han de eliminarse de la composición. En cambio, a menudo, la reducción realizada de esta manera de los VOC en el compuesto no es suficiente para las crecientes exigencias de diversos campos de aplicación (por ejemplo para productos para aplicaciones de interiores de automóviles o viviendas) . Esto se aplica especialmente para mezclas de polímero o polímeros sensibles a la temperatura, en los que la temperatura durante el proceso de desgasificación está limitada en el límite superior según la naturaleza (por ejemplo, tal como se explica en detalle adicionalmente a continuación, debido a la inminente separación debida a la temperatura de monómeros o bien a la descomposición termohidrolítica de cadenas de polímero al rebajar el peso molecular de polímero medio) . Para la realización del bajo contenido objetivo pretendido es necesario por tanto en general en el caso de los procedimientos del estado de la técnica, en la producción de composiciones de polímero que contienen polímeros termosensibles usar sólo aquellas materias primas poliméricas ya con un contenido inicial muy bajo en VOC, preferentemente con un contenido de VOC de como máximo 600 ppm. El contenido de VOC de materias primas poliméricas pobres en VOC de este tipo debe reducirse en general ya durante su producción mediante medidas de técnica de procedimiento repetidas varias veces, antes de usarse en la producción (combinación) de la composición de polímero. Las etapas de procedimiento adicionales de este tipo para la desgasificación de las materias primas poliméricas usadas tienen la desventaja de que éstas acarrean costes elevados en la producción de estas materias primas poliméricas. Existe por tanto una necesidad general de proporcionar un procedimiento de combinación que entonces alcance los bajos contenidos en VOC pretendidos de la composición objetivo también cuando se usan materias primas con mayor contenido de VOC (es decir por ejemplo superior a 600 ppm y de hasta 2000 ppm) , ya que esto reduciría claramente los costes de producción de la composición de polímero resultante del mismo.

En mezclas de polímero o polímeros sensibles a la temperatura, durante el proceso de combinación pueden formarse, además de los disolventes residuales y monómeros residuales que han des desgasificarse, que ya están contenidos en las materias primas, también monómeros por retrodisociación polimérica inducida térmicamente. En el caso de mezclas modificadas con caucho a base de un modificador con respecto a la resistencia a los choques a base de polibutadieno, tal como por ejemplo mezclas de policarbonato y terpolímero de acrilonitrilo-butadienoestireno (mezclas de PC/ABS) , éste es el caso por ejemplo de ABS, en las que puede retrosepararse el polibutadieno contenido dando 1, 3-butadieno. La cinética de retrodisociación del polibutadieno depende en general en gran medida de la temperatura, es decir, al aumentar la temperatura aumenta la retrodisociación de manera sobreproporcional. La dificultad en la realización del proceso de combinación se basa en que para una desgasificación efectiva de los componentes volátiles son necesarias tanto una baja presión como una alta temperatura, pero en el caso de una alta temperatura aumenta simultáneamente de manera considerable la

retrodisociación del polibutadieno y por consiguiente el contenido de 1, 3-butadieno en el producto final en general depende menos de su concentración en las materias primas iniciales usadas y de la eficacia de desgasificación del procedimiento de combinación, que más bien esencialmente del perfil de temperatura en el procedimiento de combinación. Adicionalmente, por si fuera poco, en el caso de una reducción del aporte de energía para bajar la temperatura y evitar la retrodisociación, pueden surgir problemas durante la fusión y el mezclado de los componentes del compuesto, lo que repercute negativamente sobre la calidad del producto (es decir, las propiedades mecánicas de la composición) . Esto es válido especialmente en el caso de caudales elevados, es decir tiempos de permanencia cortos, que son necesarios para un proceso de combinación económico.

Los polímeros de policondensación tales como por ejemplo policarbonatos, poliésteres, poliestercarbonatos o poliamidas pueden degradarse de manera termohidrolítica a las altas temperaturas, que serían necesarias para la desgasificación requerida según procedimientos convencionales correspondientes al estado de la técnica hasta el momento, además debido a la humedad residual de las materias primas poliméricas usadas con influencia negativa sobre la longitud de cadena de polímero y por consiguiente finalmente también sobre la calidad del producto (es decir, sobre las propiedades mecánicas de la composición) . Para evitar esto, por regla general es necesario un secado previo caro y costoso de todas las materias primas usadas.

También se conoce fundamentalmente usar agentes de arrastre para reducir adicionalmente el contenido de componentes volátiles residuales en la desgasificación de masas fundidas poliméricas a una temperatura de masa fundida dada.

El documento WO-A 2008/025446 describe por ejemplo un procedimiento para la combinación de polímeros y mezclas de polímeros, entre ellas también composiciones de PC+ABS en una prensa extrusora de husillo, presentando el producto final un contenido especialmente bajo en disolventes residuales, monómeros y oligómeros, caracterizado porque la desgasificación se realiza usando un agente de arrastre (por ejemplo nitrógeno, dióxido de carbono o un gas noble) , que se añade a la masa fundida polimérica, se dispersa en ésta y a continuación se elimina de nuevo del producto mediante la aplicación de presión negativa en una zona de desgasificación junto con los compuestos orgánicos volátiles. Un procedimiento de este tipo requiere una configuración técnica especial de la prensa extrusora con equipos periféricos de la prensa extrusora... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de composiciones de polímeros modificadas con respecto a la resistencia a los choques que contienen A) al menos un polímero termoplástico orgánico libre de caucho, B) al menos un polímero de injerto en forma de polvo de

B.1) un (co) polímero de vinilo como envoltura, y B.2) un elastómero como núcleo,

en las que el polímero de injerto presenta un contenido residual de compuestos orgánicos volátiles (VOC) no superior a 10000 ppm, C) dado el caso una resina polimérica adicional seleccionada de al menos un polímero del grupo compuesto por un (co) polímero de vinilo C.1 libre de caucho y un (co) polímero C.2 de vinilo modificado con caucho en forma de granulado, D) dado el caso aditivos poliméricos habituales en el comercio y distintos de los componentes A, B y C,

en el que

(i) se prepara una mezcla con un contenido de agua (con respecto a esta mezcla preparada en la etapa (i) ) desde el 2 hasta el 40 % en peso, a partir de

- la cantidad total o una cantidad parcial del componente B usado, -dado el caso la cantidad total o cantidades parciales de los componentes A, C y/o D -así como de 0, 4 a 7 partes en peso (con respecto a la composición total de A+B+C+D=100 partes en peso) de agua,

(ii) se calienta la mezcla resultante de la etapa (i) con las cantidades totales respectivas o cantidades parciales restantes tras la etapa (i) de los componentes A a D de la composición en una unidad de combinación mediante suministro de energía térmica y/o mecánica hasta una temperatura de 200 ºC a 350 ºC y de esta manera se funde, se mezcla, se dispersa entre sí y a continuación se desgasifica en una zona de desgasificación de la unidad de combinación,

-presentando la unidad de combinación una zona de fusión y de mezclado o una zona de fusión y de mezclado combinada, -pudiendo dosificarse la mezcla resultante de la etapa (i) completamente o en cada caso de manera opcional parcialmente junto con las cantidades residuales de los componentes A a D de la composición a una zona por delante de la zona de fusión de la unidad de combinación, o alternativamente a una zona por detrás de la zona de fusión directamente a la masa fundida mezclada previamente de los componentes de la composición dosificados a la zona por delante de la zona de fusión, -ajustándose en la zona de desgasificación de la unidad de combinación una presión absoluta pabs de como máximo 800 hPa,

(iii) mediante enfriamiento se solidifica de nuevo la masa fundida resultante de la etapa (ii) a la salida de la unidad de combinación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (i) se añaden de 0, 2 a 7 partes en peso (con respecto a la composición total de A+B+C+D=100 partes en peso) de agua.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (ii) el tiempo de permanencia medio en el que la masa fundida de la composición está en contacto con el agua de la mezcla producida en la etapa (i) está limitado como máximo a 90 s.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que como unidad de combinación se usa una prensa extrusora de dos husillos.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la prensa extrusora de dos husillos presenta una razón longitud/diámetro del árbol de husillo desde 32 hasta 44.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que como componente A se usa al menos un polímero preparado mediante reacción de policondensación.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que como componente A se usa al menos un polímero seleccionado del grupo compuesto por policarbonato, poliestercarbonato y poliéster.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que como componente B se usa un polímero de injerto de ABS o polímero de injerto de MBS.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla según la etapa de procedimiento (i) está compuesta exclusivamente por los componentes A a D en forma de polvo de la composición y agua.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa de procedimiento (i) se prepara una mezcla con un contenido de agua (con respecto a esta mezcla preparada en la etapa (i) ) desde el 5 hasta el 32 % en peso a partir de

- la cantidad total o una cantidad parcial del componente B usado, -dado el caso la cantidad total o cantidades parciales de los componentes A, C y/o D, -así como de 0, 7 a 5 partes en peso (con respecto a la composición total de A+B+C+D=100 partes en peso) de agua.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa de procedimiento (i) se prepara una mezcla con un contenido de agua (con respecto a esta mezcla preparada en la etapa (i) ) desde el 8 hasta el 25 % en peso a partir de

- la cantidad total o una cantidad parcial del componente B usado, -dado el caso la cantidad total o cantidades parciales de los componentes A, C y/o D, -así como de 1, 0 a 3 partes en peso (con respecto a la composición total de A+B+C+D=100 partes en peso) de agua.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa de procedimiento (i) se prepara una mezcla compuesta por

de 5 a 15 partes en peso (con respecto a la suma de los componentes A a D = 100 partes en peso) de componente B, de 0 a 5 partes en peso (con respecto a la suma de los componentes A a D = 100 partes en peso) de componente D en forma de polvo y de 8 a 25 partes en peso, con respecto a la mezcla preparada en esta etapa (i) , de agua.

13. Procedimiento según la reivindicación 1 para la producción de composiciones de polímeros modificadas con respecto a la resistencia a los choques que contienen

de 40 a 80 partes en peso de componente A, de 5 a 30 partes en peso de componente B, de 5 a 35 partes en peso de componente C, y de 0, 5 a 10 partes en peso de componente D,

siendo la suma de las partes en peso de los componentes A a D = 100 partes en peso.

14. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa (ii) la mezcla resultante de la etapa (i) se dosifica completamente junto con las cantidades residuales de los componentes A a D de la composición a una zona por delante de la zona de fusión en la unidad de combinación.

15. Procedimiento para la producción de composiciones de polímero modificadas con respecto a la resistencia a los choques de acuerdo con la reivindicación 1 que contienen

de 40 a 80 partes en peso de al menos un polímero seleccionado del grupo compuesto por policarbonato, poliestercarbonato y poliéster como componente A, de 5 a 30 partes en peso de al menos un polímero de injerto seleccionado del grupo compuesto por polímero de injerto de ABS o polímero de injerto de MBS como componente B, de 5 a 35 partes en peso de componente C, y de 0, 5 a 10 partes en peso de componente D,

siendo la suma de las partes en peso de los componentes A a D = 100 partes en peso, en el que

(i) se prepara una mezcla compuesta por

de 5 a 15 partes en peso (con respecto a la suma de los componentes A a D = 100 partes en peso) de componente B, de 0 a 5 partes en peso (con respecto a la suma de los componentes A a D = 100 partes en peso) de componente D en forma de polvo y de 8 a 25 partes en peso, con respecto a la mezcla preparada en esta etapa (i) , de agua,

(ii) se calienta la mezcla resultante de la etapa (i) con las cantidades totales respectivas o cantidades parciales restantes tras la etapa (i) de los componentes A a D de la composición en una prensa extrusora de dos árboles mediante suministro de energía térmica y/o mecánica hasta una temperatura de 230 ºC a 300 ºC y de esta manera se funde, se mezcla, se dispersa entre sí y a continuación se desgasifica mediante la aplicación de una

presión negativa,

-presentando la unidad de combinación al menos respectivamente una zona de fusión y de mezclado dado el caso combinada así como al menos una zona de desgasificación, -dosificándose la mezcla resultante de la etapa (i) completamente junto con las cantidades residuales de los

componentes A a D de la composición a una zona por delante de la zona de fusión en la unidad de combinación, -ajustándose en la zona de desgasificación de la unidad de combinación una presión absoluta pabs de como máximo 500 hPa, -estando limitado el tiempo de permanencia medio en el que la masa fundida de la composición está en contacto con el agua de la mezcla preparada en la etapa (i) a como máximo 60 s,

(iii) mediante enfriamiento se solidifica de nuevo la masa fundida resultante de la etapa (ii) a la salida de la unidad de combinación.