Proceso para la producción de materiales plásticos expandidos.

Un proceso para la producción de materiales plásticos expandidos,

que comprende una fase de moldeo en caliente de una mezcla polimérica de partida que comprende una matriz polimérica, isocianato, anhídrido y catalizador en el interior de un molde, caracterizado por que el calentamiento de dicha mezcla se lleva a cabo haciendo de la misma una fuente térmica, desencadenando en su interior una reacción exotérmica representada por la siguiente reacción de trimerización desde isocianato hasta isocianurato:**Fórmula**

desencadenándose dicha reacción por medio del suministro de calor procedente del exterior de dicho molde.

Proceso para la producción de materiales plásticos expandidos La presente invención se refiere a un proceso perfeccionado para la producción de materiales plásticos expandidos, en particular espumas poliméricas basadas en PVC. La invención también se amplía a la formulación de una mezcla polimérica apropiada para llevar a cabo este proceso.

El campo de aplicación de la presente invención es el de los procesos usados para preparar materiales plásticos expandidos, tales como por ejemplo espumas basadas en PVC que comprenden la introducción, en el interior del molde caliente, de la mezcla polimérica, agente de expansión, tensioactivo, isocianatos, catalizadores y otros productos. Posteriormente, se cierra este molde con su borde en una prensa, sometiendo la mezcla a calentamiento en este entorno cerrado.

Tradicionalmente, el calentamiento necesario para la formación de gel de PVC, la descomposición de los agentes de expansión y la reacción de reticulación se proporcionan exclusivamente desde el exterior de la mezcla, a través de las paredes del molde que la contiene.

La solución de calentamiento tradicional descrita, no obstante, tiene la desventaja de tiempos de transferencia de calor prolongados, por un lado a través de las paredes del molde, en la dirección de la matriz polimérica, y por otro, a través de la masa de esta última, de naturaleza termoaislante.

Otro inconveniente de la técnica conocida descrita en la presente memoria viene representado por la distribución no homogénea de calor en el interior de la masa polimérica objeto de calentamiento, con una temperatura más elevada en correspondencia con las paredes calientes del molde, y una temperatura más baja que se mueve fuera de esta posición. Además, debido a esta diferente distribución de calor, los tiempos de mantenimiento de la mezcla polimérica a la temperatura de reacción también son diferentes, dependiendo de la distancia de los puntos de esta mezcla desde las paredes de calentamiento del molde.

Con frecuencia, esto conduce a un producto de reacción, es decir, un polímero expandido que, debido a las diferencias térmicas registradas, tiene características fisico-químicas igualmente diferentes en el interior de la propia masa polimérica que abandona el tratamiento de moldeo, diversidades que son las más relevantes entre la superficie y las posiciones más internas de la masa polimérica moldeada.

Además de las desventajas descritas anteriormente, existen las ligadas al requisito térmico más elevado, como consecuencia de la transferencia de calor tradicional dentro de la masa polimérica, que pasa a través de las paredes del molde. El documento US 3 836 110 se refiere a un molde para la fabricación de componentes de material plástico sintético, en el que se usa el calor latente del cambio de estado desde el estado sólido hasta el estado líquido para la reacción térmica.

El documento US 2009/145627 A1 divulga un proceso para la fabricación de un cable eléctrico por medio de extrusión sobre un conductor de una mezcla de poliolefina, agente de reticulación y agente de formación de espuma exotérmico.

El documento US 2007/128367 A1 divulga un proceso de formación de espuma que comprende aplicar a un sustrato una composición que comprende una poli (resina de uretano) , un tensioactivo y un agente de soplado, que se expande por medio de calentamiento y enfriamiento.

El documento US 2010/068487 A1 divulga una mezcla apta para formación de espuma que comprende PVC, anhídrido, agentes de soplado químicos, isocianatos y catalizador.

El principal objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un nuevo proceso para la producción de materiales plásticos expandidos que, con respecto a los métodos conocidos en el campo, sea capaz de reducir de forma significativa el tiempo necesario para el calentamiento de la mezcla polimérica en el interior del molde.

Otro objetivo de la invención es calentar la mezcla polimérica en el interior del molde de manera más homogénea con respecto a la técnica conocida, con tiempos reducidos y a temperaturas uniformes en el interior de la masa polimérica global.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un proceso del tipo especificado anteriormente y una mezcla polimérica, apropiado para producir un material plástico expandido que tiene propiedades fisico-químicas homogéneas y mejoradas con respecto a los obtenidos con los métodos tradicionales.

Estos y otros objetivos se logran con el proceso de la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención vienen indicadas en el resto de las reivindicaciones.

Con respecto a la técnica conocida en el campo, el proceso y la formulación de la invención permiten un calentamiento mejorado de la masa polimérica en el molde, reducción del tiempo necesario para llevarlo a cabo en aproximadamente 30 %, y homogeneización de los valores térmicos del interior de esta masa. En particular, esta

reducción es igual a 50-60 segundos del tiempo de calentamiento para cada milímetro de profundidad del molde de la técnica conocida y 35-40 segundos del tiempo de calentamiento para cada milímetro de profundidad del molde de acuerdo con la invención.

Otra ventaja de la invención viene representada por las propiedades termo-mecánicas mejoradas y más homogéneas del polímero expandido obtenido, con respecto a la técnica anterior en el campo.

Estos y otros objetivos, ventajas y características resultan evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización preferida del proceso de la invención mostrado, con fines ilustrativos y no limitantes, en las figuras de los dibujos adjuntos.

En estas:

- la figura 1 ilustra una vista esquemática de un ejemplo de un molde para llevar a cabo el proceso de la invención;

- la figura 2 ilustra las curvas comparativas de los perfiles de temperatura, sobre las paredes del molde de la figura 1 y el núcleo de la mezcla polimérica tratada, respectivamente, para un proceso conocido y para el proceso de acuerdo con la invención;

- la figura 3 ilustra un ejemplo comparativo, del mismo tipo que la figura 2, que se refiere a la tendencia de salto térmico entre la pared del molde y el núcleo de la mezcla durante el calentamiento;

- la figura 4 ilustra el resultado de un análisis DSC llevado a cabo sobre la mezcla polimérica inicial de acuerdo con la técnica conocida y de acuerdo con la invención.

- las figuras 5 a 7 ilustran los resultados comparativos de análisis DMA llevados a cabo sobre polímeros expandidos obtenidos de acuerdo con la invención y de acuerdo con la técnica conocida.

El molde que se ilustra en la figura 1, indicado globalmente con el número de referencia 1, comprende dos placas 2 provistas de un tubo interno 3 para el calentamiento y enfriamiento de la mezcla polimérica. El punto 5 es para detectar la temperatura externa, el punto 6, por otra parte, revela la temperatura del núcleo de la mezcla 4.

Las direcciones térmicas del proceso llevado a cabo con el uso del molde 1 vienen indicadas en la figura 2, de acuerdo con la técnica conocida y de acuerdo con la invención, respectivamente. En particular, tras los primeros 10 minutos aproximadamente de un proceso de calentamiento tradicional de la masa polimérica de partida, en los que se calientan las partes más externas de esta última hasta la temperatura deseada de aproximadamente 175 º C, se requieren otros 18 minutos aproximadamente para llevar el núcleo más interno de dicha masa polimérica hasta la misma temperatura. Partiendo de este punto (aproximadamente 28 minutos) se inicia el enfriamiento que, sobre las partes más externas del polímero, conduce a una disminución de temperatura inmediata mientras, en las partes más internas, existe un retardo de aproximadamente 7 minutos.

La invención propone reducir el intervalo de temperatura necesario para transferir, en el interior del núcleo de la masa polimérica 4, la temperatura de calentamiento necesaria para las reacciones de formación de gel de PVC y la formación e incorporación de la fase gas generada por la descomposición de los agentes de expansión presentes en la masa de partida.

La invención también pretende reducir la temperatura inicial para desencadenar las reacciones, adaptándola a la que es estrictamente necesaria para su comienzo, sin tener en cuenta las dificultades relativas a la transferencia de calor hacia el interior de la masa polimérica.

La invención consiste en usar el calor externo, suministrado por las placas de calentamiento 2 del molde 1, solo para desencadenar una reacción exotérmica que tiene lugar en el interior de la masa polimérica,... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de materiales plásticos expandidos, que comprende una fase de moldeo en caliente de una mezcla polimérica de partida que comprende una matriz polimérica, isocianato, anhídrido y catalizador en el interior de un molde, caracterizado por que el calentamiento de dicha mezcla se lleva a cabo haciendo de la misma una fuente térmica, desencadenando en su interior una reacción exotérmica representada por la siguiente reacción de trimerización desde isocianato hasta isocianurato:

** (Ver fórmula) **

desencadenándose dicha reacción por medio del suministro de calor procedente del exterior de dicho molde.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha reacción exotérmica se lleva a cabo 10 en presencia de un catalizador basado en carboxilato de amonio cuaternario.

3. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que la mencionada mezcla se lleva hasta el punto de fusión del polímero o polímeros que la forman por medio de dicha reacción exotérmica.