Espuma polimérica que contiene alúmina bohemita.

Un procedimiento para producir una espuma polimérica, que comprende las siguientes etapas:

a. proporcionar una composición de polímero espumable que comprende un agente de soplado disperso en una matriz de polímero, teniendo la matriz de polímero una temperatura de reblandecimiento; y

b. exponer la composición de polímero espumable mientras está a una temperatura de o superior a la temperatura de reblandecimiento de la matriz de polímero a un entorno que tiene una presión baja suficiente para hacer que la composición de polímero espumable se expanda en una espuma polimérica; en donde la composición de polímero espumable comprende además alúmina bohemita dispersa en la matriz de polímero, y en donde más de 50 por ciento en peso de los polímeros en la matriz de polímero son polímeros termoplásticos seleccionados de polímeros olefínicos, homopolímeros aromáticos de alquenilo y copolímeros que comprenden tanto componentes olefínicos como aromáticos de alquenilo.

Espuma polimérica que contiene alúmina bohemita Antecedentes de la invención Declaración de Referencia Cruzada Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de EE.UU. nº 61/163.891, presentada el 27 de marzo de 2009, cuyo contenido íntegro se incorpora a la presente memoria por referencia.

Campo de la Invención La presente invención se refiere a espuma polimérica y a un procedimiento para preparar la espuma polimérica.

Descripción de la Técnica Relacionada La espuma polimérica aislante térmica es común hoy en día en el mundo. Las láminas de espuma polimérica aislante térmica están disponibles en la mayoría de los centros de suministro para la aplicación en edificios estructurales. Los costes energéticos actuales y el deseo de los consumidores de casas más confortables dirigen continuamente el desarrollo de espumas poliméricas aislantes térmicas más deseables. Un objetivo principal es reducir la conductividad térmica a través de la espuma polimérica.

La inclusión de un atenuador de radiación infrarroja en la espuma polimérica es un medio de disminuir la conductividad térmica a través de la espuma. Los atenuadores de radiación infrarroja en la espuma polimérica inhiben la penetración de energía infrarroja a través de la espuma y por lo tanto ayudan a retener el calor en un lado de la espuma. Los atenuadores de radiación infrarroja comunes incluyen negro de humo, grafito y dióxido de titanio (TiO2) . Sin embargo, cada uno de estos atenuadores de radiación infrarroja crea desafíos en la fabricación de la espuma polimérica aislante térmica deseable.

El negro de humo, grafito y dióxido de titanio (TiO2) tienen todos tamaños de partículas de aproximadamente 1 micrómetro o menor. Los aditivos en partículas de este tamaño actúan como agentes de nucleación durante la fabricación de la espuma polimérica. Con un peso de carga dado, un aditivo con dicho tamaño de partículas pequeño y superficie específica grande proporciona una multitud de sitios de nucleación, cada uno de los cuales puede inducir la formación de una celda durante la expansión de la espuma. Como resultado, el negro de humo, grafito y TiO2 promueven todos la formación de tamaños de celdas pequeños. Los tamaños de celdas pequeños no son convenientes en el procedimiento para hacer espuma aislante térmica porque los tamaños pequeños de celdas conducen a una densidad alta de la espuma, lo cual se convierte en económicamente desfavorable. En relación con esto, es conveniente un atenuador de radiación infrarroja que tenga un tamaño de partículas mayor. Con el mismo peso de carga, un aditivo que tenga un tamaño mayor proporciona menos sitios de nucleación que un aditivo de tamaño menor. Además, las cargas de tamaño de partículas mayor pueden promover estructuras de celdas abiertas en la espuma polimérica. Una partícula que tiene un tamaño mayor que la pared de celda entre celdas puede producir una rotura de la pared entre celdas y promover la estructura de celdas abiertas a lo largo de la espuma, lo cual tampoco es conveniente para la espuma aislante térmica. Las paredes de las celdas de la espuma polimérica aislante térmica son en general de 0, 8 a 3 micrómetros de grosor.

El negro de humo y el grafito tienen un color característico negro o gris. Estos aditivos actúan como pigmentos que hacen que la espuma polimérica que contiene negro de humo y grafito sea negra o gris. Esto puede no ser conveniente si se desea tener un color distinto del negro o el gris, porque es difícil modificar mucho el color de la espuma negra o gris por adición de otros pigmentos. Algunos consumidores pueden desear espuma blanca por su aspecto de limpio. Algunos fabricantes pueden desear espuma aislante térmica que puedan pigmentar hasta un determinado color representativo de sus productos, un color que no es gris o negro. El negro de humo y el grafito se convierten en aditivos inconvenientes en estas situaciones.

El dióxido de titanio (TiO2) es de color blanco y por lo tanto no tiene el desafío del color negro y gris del negro de humo y el grafito. Sin embargo, el dióxido de titanio tiene un tamaño de partículas pequeño que promueve la nucleación. Además, el dióxido de titanio es un pigmento blanco tan eficaz que también hace difícil darle a la espuma un color particular que no sea blanco, porque el TiO2 deslava el color del pigmento que no es blanco.

Es conveniente encontrar un aditivo aislante térmico para la espuma polimérica que no actúe como un agente de nucleación tanto como lo hace el negro de humo, grafito y TiO2, y que permita todavía la formación de espuma de celdas cerradas. Además, es conveniente encontrar dicho aditivo aislante térmico que tenga efecto mínimo en el color de la espuma polimérica y que interfiera mínimamente con el uso de pigmentos en la coloración de la espuma polimérica.

Breve resumen de la invención La presente invención resuelve uno o más problemas asociados con proporcionar una espuma polimérica que contenga un aditivo aislante térmico que no actúe como un agente de nucleación tanto como el negro de humo,

grafito y TiO2, pero que permita la formación de espuma de celdas cerradas a la vez que tenga un efecto mínimo en el color de la espuma polimérica y que interfiera mínimamente con el uso de pigmentos en la coloración de la espuma polimérica.

La presente invención es el resultado de explorar la alúmina bohemita como un aditivo en la espuma polimérica. La alúmina bohemita se usa típicamente como un catalizador en aplicaciones tales como catalizadores químicos, capas intermedias de catalizadores de automoción, aglutinantes y soporte de catalizadores y para usar como compuestos abrasivos y de pulido de sol-gel. De forma inesperada y sorprendente, la alúmina bohemita actúa como un aditivo aislante térmico en la espuma polimérica. Además, la alúmina bohemita no produce tamaños de celdas indeseablemente pequeños y tiene un tamaño de partículas mayor que el negro de humo, pero permite la formación de espuma de celdas cerradas. La alúmina bohemita también tiene un efecto mínimo en el color de la espuma polimérica y tiene poco efecto en la pigmentación de la espuma polimérica.

En un primer aspecto, la presente invención es un procedimiento para preparar una espuma polimérica que comprende las siguientes etapas: (a) proporcionar una composición de polímero espumable que comprende un agente de soplado disperso en una matriz de polímero, teniendo la matriz de polímero una temperatura de reblandecimiento; y (b) exponer la composición de polímero espumable mientras está a una temperatura de o superior a la temperatura de reblandecimiento de la matriz de polímero a un entorno que tiene una presión baja suficiente para hacer que la composición de polímero espumable se expanda en una espuma polimérica; en donde la composición de polímero espumable comprende además alúmina bohemita dispersa en la matriz de polímero, y en donde más de 50 por ciento en peso de los polímeros en la matriz de polímero son polímeros termoplásticos seleccionados de polímeros olefínicos, homopolímeros aromáticos de alquenilo y copolímeros que comprenden tanto componentes olefínicos como aromáticos de alquenilo.

Algunas realizaciones convenientes del primer aspecto pueden tener una cualquiera o cualquier combinación de más de una de las siguientes características adicionales: la alúmina bohemita está presente en la matriz de polímero en una concentración en el intervalo de 0, 1 a 30 por ciento en peso basado en el peso de la matriz de polímero; la alúmina bohemita tiene una concentración de nitrato menor de 3, 0 por ciento en peso; 50% en peso de todos los polímeros en la matriz de polímero son polímeros aromáticos de alquenilo; al menos 95 por ciento en peso de todos los polímeros de la matriz de polímero se seleccionan de homopolímero de poliestireno y copolímeros estirénicos; el agente de soplado comprende dióxido de carbono; el agente de soplado comprende dióxido de carbono y al menos uno de isobutano y agua; y la espuma polimérica tiene un contenido de celdas abiertas de 5 por ciento o menos.

En un segundo aspecto, la presente invención es la espuma polimérica que comprende una matriz de polímero que define una pluralidad de celdas dispersas en la misma y que comprende además alúmina bohemita dispersada dentro de la matriz de polímero, y en donde más de 50 por ciento en peso de los polímeros en la matriz de polímero son polímeros termoplásticos seleccionados de polímeros olefínicos, homopolímeros aromáticos de alquenilo y copolímeros que comprende tanto componentes olefínicos como aromáticos de alquenilo.

Algunas realizaciones convenientes... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir una espuma polimérica, que comprende las siguientes etapas:

a. proporcionar una composición de polímero espumable que comprende un agente de soplado disperso en una matriz de polímero, teniendo la matriz de polímero una temperatura de reblandecimiento; y

b. exponer la composición de polímero espumable mientras está a una temperatura de o superior a la temperatura de reblandecimiento de la matriz de polímero a un entorno que tiene una presión baja suficiente para hacer que la composición de polímero espumable se expanda en una espuma polimérica;

en donde la composición de polímero espumable comprende además alúmina bohemita dispersa en la matriz de polímero, y en donde más de 50 por ciento en peso de los polímeros en la matriz de polímero son polímeros termoplásticos seleccionados de polímeros olefínicos, homopolímeros aromáticos de alquenilo y copolímeros que comprenden tanto componentes olefínicos como aromáticos de alquenilo.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el procedimiento es un procedimiento de extrusión donde se proporciona en una extrusora la composición de polímero espumable a una temperatura inicial que es mayor que la temperatura de reblandecimiento de la matriz de polímero y a una presión inicial que impide la espumación de la composición de polímero espumable, y donde la etapa (b) se produce expulsando la composición de polímero espumable a un entorno que tiene una presión menor que la presión inicial y suficientemente baja para hacer que la composición de polímero espumable se expanda en una espuma polimérica extruida.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la alúmina bohemita está presente en la matriz de polímero en una concentración en un intervalo de 0, 1 a 30 por ciento en peso basado en el peso de la matriz de polímero.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde la alúmina bohemita tiene una concentración de nitrato menor que 3, 0 por ciento en peso.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde 50 por ciento en peso de todos los polímeros en la matriz de polímero son polímeros aromáticos de alquenilo.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el agente de soplado comprende dióxido de carbono.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el agente de soplado comprende dióxido de carbono y al menos uno de isobutano y agua.

8. Una espuma polimérica que comprende una matriz de polímero que define una pluralidad de células dispersas en la misma y que además comprende alúmina bohemita dispersa dentro de la matriz de polímero, y en donde más de 50 por ciento en peso de los polímeros en la matriz de polímero son polímeros termoplásticos seleccionados de polímeros olefínicos, homopolímeros aromáticos de alquenilo y copolímeros que comprenden tanto componentes olefínicos como aromáticos de alquenilo.

9. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde la espuma polimérica es espuma polimérica extruida que carece de una red de revestimientos de polímero que definen perlas de espuma.

10. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde la alúmina bohemita está presente en una concentración en un intervalo de 0, 1 a 30 por ciento en peso basado en el peso total de polímero en la matriz de polímero.

11. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde la alúmina bohemita está presente en una concentración en un intervalo de 0, 5 a 5 por ciento en peso basado en el peso de la composición de polímero.

12. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde la alúmina bohemita tiene una concentración de nitrato menor de 3 por ciento en peso.

13. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde más de 50 por ciento en peso de todos los polímeros en la matriz de polímero son polímeros aromáticos de alquenilo.

14. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde el polímero aromático de alquenilo se selecciona de homopolímero de poliestireno y copolímeros estirénicos.

15. La espuma polimérica de la reivindicación 8, en donde la espuma polimérica tiene un contenido de celdas abiertas de 5 por ciento o menos.