BR112015031074B1

BR112015031074B1 - processo para produzir de péletes expandidos

Info

Publication number: BR112015031074B1
Application number: BR112015031074-5A
Authority: BR
Inventors: Christian DAESCHLEIN; Peter Gutmann; Frank Prissok; Uwe Keppeler; Jürgen Ahlers
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2020-12-29
Also published as: CN105452355B; JP6386543B2; CN105452355A; JP2016521796A; BR112015031074B8; TWI624344B; US10279516B2; BR112015031074A2; US20160121524A1; ES2646539T3; KR20160021228A; TW201509625A; KR102217486B1; EP3008122A1; WO2014198779A1; EP3008122B1; PL3008122T3

Abstract

PRODUÇÃO DE PÉLETES EXPANDIDOS A invenção se relaciona a um processo para produção de péletes expan-didos a partir de um elastômero termoplástico tendo um alongamento na ruptura superior a 100% medido de acordo com DIN EN 150 527-2, dito processo compreendendo as etapas de: (a) pressionar um polímero derretido compreendendo um agente de expan-são através de um disco perfurado (18) controlado a uma temperatura entre 150°C e 280°C e em uma câmara de peletização (26), (b) usar um dispositivo de corte (20) para fragmentar o polímero derretido pressionado através do disco perfurado (18) em péletes em expansão individuais, (c) descarregar os péletes da câmara de peletização (26) usando uma corrente de líquido (36), em que o agente de expansão compreende CO2 ou N2 ou uma combinação de CO2 e N2 e a quantia de agente de expansão no polímero derretido compreendendo um agente de expansão encontra-se no intervalo de 0,5% a 2,5% em peso e em que a câmara de peletização (26) seja atravessada por uma corrente de líquido que é controlada a uma temperatura entre 5°C e 90°C e cuja pressão seja de 0,1 bar a 20 bar acima da pressão ambiente, a pressão e temperatura para o líquido na câmara de peletização (26) e também a temperatura para o disco (...).

Description

[0001] Esta invenção se relaciona a um processo para produção de péletes expandidos a partir de um elastômero termoplástico tendo um alongamento na ruptura superior a 100% medido de acordo com DIN EN ISO 527-2. Péletes expandidos de elastômeros termoplásticos, tendo um alongamento na ruptura superior a 100% medido de acordo com DIN EN ISO 527-2, têm propriedades elásticas e tribológicas e assim são úteis em uma ampla variedade de aplicações. Exemplos de usos para péletes expandidos correspondentes incluem esteiras de ginástica reutilizáveis, protetores corporais, elementos de guarnição na construção de automóvel, absorventes de som e vibração, embalagem ou em solas de sapato. Alta elasticidade e boa homogeneidade por parte dos péletes são de importância decisiva para todos estes setores.

[0002] Materiais espumados, incluindo espumas em grânulo, em particular, são há muito conhecidos e têm sido amplamente descritos na literatura, por exemplo, em Ullmann's "Enzyklopadie der technischem Chemie", 4aedição, volume 20, p. 416 ff.

[0003] WO 2007/082838 divulga um processo para a produção de poliuretano termoplástico expandido compreendendo um agente de expansão. Uma primeira etapa do processo compreende extrudar um poliuretano termoplástico em péletes. Os péletes são impregnados com um agente de expansão em uma suspensão aquosa sob pressão em uma segunda etapa e expandidos em uma terceira etapa. Em uma modalidade adicional do processo, o poliuretano termoplástico é derretido em uma extrusora juntamente com um agente de expansão e o material derretido é peletizado sem um dispositivo para impedir a formação de espuma. Compostos orgânicos voláteis são usados como agentes de expansão na produção por meio de extrusão.

[0004] EP-A 0 664 197 divulga a produção de elastômeros termoplásticos expandidos usando água como agente de expansão em um esforço para evitar agentes de expansão orgânicos. Um processo alternativo para produzir espumas de elastômeros termoplásticos pelo uso de dióxido de carbono e nitrogênio como agentes de expansão é conhecido, por exemplo, a partir de WO 2004/018551. Um processo adicional para produzir elastômeros termoplásticos expandidos que se repete para o processo de produção de espuma descrito no WO 2004/018551 também é divulgado em WO 2007/044123.

[0005] Nenhum dos documentos conhecidos do estado da técnica, entretanto, divulga que o processo descrito também pode ser usado para produzir péletes expandidos tendo uma película ininterrupta.

[0006] O uso de um processo de extrusão para produzir péletes expandidos de TPU permite a produção contínua e, consequentemente, rápido processamento de uma variedade de durezas e também a rápida mudança entre propriedades adicionais, por exemplo, a cor dos grânulos expandidos produzidos.

[0007] Ainda há um problema com a produção direta de péletes expandidos por meio de extrusão, em que os grânulos expandem sem uma formação de película ininterrupta no processo e os grânulos expandidos entram em colapso, tornando impossível produzir grânulos de baixa densidade aparente. É similarmente desvantajoso que os agentes de expansão usados sejam inflamáveis e sejam assim difíceis de processar em função de um risco de explosão sempre presente. Além disso, os péletes expandidos produzidos têm de ser armazenados até que o agente de expansão inflamável usado tenha volatilizado antes de eles poderem ser enviados para fora.

[0008] É um objetivo da presente invenção prover um processo para a produção de péletes expandidos a partir de um elastômero termoplástico tendo um alongamento na ruptura superior a 100% medido de acordo com DIN EN ISO 527-2 que tem uma película ininterrupta, sem as desvantagens conhecidas a partir do estado da técnica. Os péletes produzidos usando o processo terá um formato homogêneo, uma estrutura celular homogênea e densidades aparentes muito baixas. Ao mesmo tempo, um grande intervalo de várias densidades será possível com o processo usado. Além disso, o uso de agentes de expansão orgânicos deve ser evitado.

[0009] Este objetivo é atingido por um processo para produção de péletes expandidos a partir de um elastômero termoplástico tendo um alongamento na ruptura superior a 100% medido de acordo com DIN EN ISO 527-2, dito processo compreendendo as etapas de: (a) pressionar um polímero derretido compreendendo um agente de expansão através de um disco perfurado controlado a uma temperatura entre 150°C e 280°C e em uma câmara de peletização, (b) usar um dispositivo de corte para fragmentar o polímero derretido pressionado através do disco perfurado de temperatura controlada em péletes em expansão individuais, (c) descarregar os péletes da câmara de peletização usando uma corrente de líquido, em que o agente de expansão compreende CO2 ou N2 ou uma combinação de CO2 e N2 e a quantia de agente de expansão no polímero derretido compreendendo um agente de expansão encontra-se no intervalo de 0,5% a 2,5% em peso e em que a câmara de peletização seja atravessada por uma corrente de líquido que é controlada a uma temperatura entre 5°C e 90°C e cuja pressão seja de 0,1 bar a 20 bar acima da pressão ambiente, a pressão e a temperatura para o líquido na câmara de peletização e também a temperatura para o disco perfurado sendo escolhidas de tal modo que os péletes sejam expandidos no líquido pressurizado pelo agente de expansão que eles contenham, de modo a produzir péletes expandidos tendo uma película ininterrupta.

[0010] Revelou-se que as menores densidades aparentes não são obtidas, como seria esperado, em quantidades de agente de expansão muito alto, mas que uma quantidade de agente de expansão de não superior a 2,5% em peso, preferencialmente de não superior a 2% em peso e especialmente de não superior a 1,5% em peso levam a uma densidade aparente particularmente baixa. Quando a quantidade de agente de expansão for inferior a 0,5% em peso, a densidade aparente igualmente se eleva novamente. As respectivas frações de massa aqui baseiam-se na massa total de polímero derretido incluindo agente de expansão presente nele.

[0011] A quantidade ideal de agente de expansão a ser usada depende do elastômero termoplástico usada e da composição do agente de expansão, mas está sempre no intervalo entre 0,5% e 2,5% em peso.

[0012] O polímero derretido misturado com um agente de expansão e, opcionalmente agentes de mistura adicionais, é forçado através do disco perfurado na etapa (a) do processo. A produção do polímero derretido compreendendo o agente de expansão, e opcionalmente agentes de mistura adicionais, é geralmente efetuada usando uma extrusora e/ou uma bomba de fusão. Estes aparatos também são usados para gerar a pressão exigida para pressionar o polímero derretido através do disco perfurado. Quando uma extrusora, por exemplo, uma extrusora de parafuso duplo, é usada, o polímero é primeiro plastificado e, opcionalmente, misturado com agentes auxiliares. Durante a mistura, o material na extrusora é transportado na direção do disco perfurado de temperatura controlada. Se o agente de expansão não foi introduzido na extrusora a partir do início juntamente com o polímero, ele pode ser adicionado ao polímero depois de o polímero ter viajado parte da distância na extrusora. O agente de expansão e o polímero se misturam conforme eles viajam através da distância restante na extrusora. No processo, o material derretido é levado à temperatura exigida para a peletização subsequente. A pressão exigida para pressionar o material derretido através do disco perfurado pode ser aplicada por uma bomba de fusão, por exemplo. Alternativamente, a pressão exigida é gerada pela geometria apropriada da extrusora e em particular, do parafuso da extrusora. A pressão exigida para a peletização e a temperatura exigida para o material derretido são dependentes do polímero usado e também os agentes auxiliares usados e o agente de expansão usado e são, adicionalmente, dependentes da razão de mistura entre os componentes. É através do disco perfurado de temperatura controlada que o polímero derretido passa na câmara de peletização. A câmara de peletização é atravessada por uma corrente de um líquido de temperatura controlada, cuja pressão é de 0,1 bar a 20 bar acima da pressão ambiente. A pressão do líquido fluindo através da câmara de peletização é preferencialmente de 0,1 a 5 bar acima da pressão ambiente.

[0013] Na câmara de peletização, o polímero forçado através do disco perfurado de temperatura controlada é moldado em filamentos que um dispositivo de corte fragmenta em péletes em expansão individuais. O dispositivo de corte pode ser incorporado como uma lâmina de giro rápido, por exemplo. O formato dos péletes resultantes é dependente do formato e tamanho das aberturas no disco perfurado e também da pressão em que o material derretido é forçado através dos orifícios no disco perfurado e da velocidade do dispositivo de corte. É preferencial para a pressão exercendo força, a velocidade do dispositivo de corte e o tamanho dos orifícios no disco perfurado sejam escolhidos, de tal modo que o formato dos péletes seja substancialmente esférico ou elíptico.

[0014] Na última etapa do processo, os péletes são descarregados da câmara de peletização pelo líquido de temperatura controlada que flui através da câmara de peletização. A escolha da pressão e da temperatura para o líquido de temperatura controlada é de tal modo que os filamentos/péletes de polímero são expandidos pelo agente de expansão que eles contenham de forma controlada e uma película ininterrupta é produzida na superfície dos péletes.

[0015] Os péletes fluem juntamente com o líquido de temperatura controlada em um secador onde os péletes são separados do líquido. Os péletes expandidos finais são coletados em um recipiente, enquanto o líquido é filtrado e retornado novamente para a câmara de peletização por meio de uma bomba.

[0016] Peletização em um líquido pressurizado, onde a temperatura do líquido está sob controle, previne que o polímero derretido compreendendo um agente de expansão se submeta a uma expansão descontrolada em que nenhuma formação de uma película ininterrupta possa ocorrer. Tais grânulos inicialmente teriam uma densidade aparente baixa, mas rapidamente, cada um, entrariam em colapso novamente. O resultado seria grânulos não homogêneos de alta densidade aparente e elasticidade inferior. O processo da presente invenção retarda a expansão dos péletes de forma controlada para produzir partículas estruturadas que tenham uma película ininterrupta e uma estrutura celular no interior, em que o tamanho celular é baixo na superfície e aumenta em direção ao centro. O tamanho das células no centro é preferencialmente inferior a 250 μm. A densidade aparente dos péletes expandidos não é superior a 250 g/l. Expansão máxima para os péletes expandidos individuais está preferencialmente no intervalo de 2 a 15 mm, em particular no intervalo de 5 a 12 mm, enquanto a massa de um pélete individual está entre 2 e 40 mg, em particular entre 5 e 35 mg.

[0017] Expansão de pélete é policiada ao controlar a pressão e a temperatura do líquido de temperatura controlada na câmara de peletização e também ao controlar a temperatura do disco perfurado. Quando os péletes expandem muito rapidamente e/ou de forma descontrolada, significando que nenhuma película ininterrupta é formada, a pressão do líquido na câmara de peletização é elevada e a temperatura do líquido de temperatura controlada na câmara de peletização é diminuída. O aumento de pressão do líquido de temperatura controlada circundando os péletes neutraliza o efeito de expansão do agente de expansão e quebra a expansão dos péletes. Reduzir a temperatura do líquido de temperatura controlada na câmara de peletização ocasiona uma película mais espessa sobre os grânulos e, deste modo, oferece maior resistência à expansão. Quando o líquido de temperatura controlada está a uma pressão alta demais ou a uma temperatura baixa demais em relação ao agente de expansão usado, expansão dos péletes pode ser excessivamente impedida ou até mesmo completamente parada, produzindo péletes onde a densidade aparente é alta demais. Neste caso, a pressão do líquido de temperatura controlada na câmara de peletização é reduzida e/ou a temperatura do líquido de temperatura controlada é elevada.

[0018] Como uma adição ou uma alternativa para ajustar a pressão e/ou a temperatura do líquido de temperatura controlada na câmara de peletização, a expansão dos péletes também pode ser influenciada através da temperatura do disco perfurado de temperatura controlada. Diminuir a temperatura do disco perfurado de temperatura controlada tem o efeito de liberar calor a partir do polímero derretido mais rapidamente no ambiente. Isto promove a formação de uma película ininterrupta, que é um pré-requisito para um pélete espumado estável. Se a temperatura do disco perfurado de temperatura controlada e/ou do líquido na câmara de peletização for feita baixa demais, o polímero derretido irá resfriar muito rapidamente e solidificar antes de expansão adequada poder começar. Expansão do pélete pelo agente de expansão que ele contém é assim severamente impedida de modo a formar péletes tendo uma densidade aparente excessivamente alta. Portanto, a temperatura do líquido de temperatura controlada na câmara de peletização e/ou a temperatura do disco perfurado de temperatura controlada é elevada em tal caso.

[0019] Em conformidade com a invenção, a temperatura do líquido na câmara de peletização é preferencialmente entre 5°C e 90°C a fim de que os péletes possam se submeter a uma expansão controlada em que uma película espumada ininterrupta é formada. A temperatura do líquido está preferencialmente entre 10°C e 60°C e mais preferencialmente entre 25°C e 45°C. Em conformidade com a invenção, a temperatura do disco perfurado de temperatura controlada está preferencialmente entre 150°C a 280°C, mais preferencialmente entre 220°C e 260°C.

[0020] Uma temperatura excessiva por parte do disco perfurado leva a uma película fina na superfície dos grânulos e a um colapso posterior da superfície. Temperaturas excessivamente baixas por parte do disco perfurado reduzem o grau de expansão e levam a superfícies não espumosas espessas sobre os grânulos.

[0021] Elastômeros termoplásticos usados para o processo de produção de péletes expandidos na forma da presente invenção incluem, por exemplo, poliesterelastômeros termoplásticos, por exemplo, polieterésteres ou poliesterésters, copoliamidas de poliéter termoplástico, por exemplo, copoliamidas de poliéter, ou copolímeros em bloco de estireno, por exemplo, copolímeros em bloco de estireno-butadieno.

[0022] Descobriu-se que para poliesterelastômeros termoplásticos, por exemplo, polieteréster e poliesteréster, e para copolímeros em bloco de estireno, por exemplo, copolímeros em bloco de estireno-butadieno, menores densidades podem ser atingidas, quando a quantidade de agente de expansão é superior a 0,5% em peso e inferior a 1,5% em peso e a pressão do líquido de temperatura controlada fluindo através da câmara de peletização está no intervalo de 0,1 a 2 bar acima da pressão ambiente. Para copoliamidas termoplásticas, por exemplo, copoliamidas de poliéter, a quantidade de agente de expansão é preferencialmente superior a 1,5% em peso e inferior a 2,5% em peso e a pressão na câmara de peletização é preferencialmente de 5 a 20 bar acima da pressão ambiente.

[0023] Os polieterésteres e poliesterésteres termoplásticos em questão são obteníveis de acordo com qualquer método de literatura comum por esterificação ou transesterificação de ácidos dicarboxílicos aromáticos e alifáticos de 4 a 20 átomos de carbono e, respectivamente, ésteres destes com dióis e polióis alifáticos e aromáticos adequados. Métodos de fabricação correspondentes são descritos, por exemplo, em "Polymer Chemistry", Interscience Publ., Nova Iorque, 1961, págs. 111-127; Kunststoffhandbuch, volume VIII, C. Hanser Verlag, Munique 1973 e Journal of Polymer Science, parte A1, 4, páginas 1851-1859 (1966).

[0024] Ácidos dicarboxílicos aromáticos úteis incluem, por exemplo, ácido ftálico, ácido isoftálico e ácido teraftálico, respectivamente, ésteres destes. Ácidos dicarboxílicos alifáticos úteis incluem, por exemplo, ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico, ácido adípico, ácido sebácico, ácido azeláico e ácido decanodicarboxílico como ácidos dicarboxílicos saturados e também ácido maleico, ácido fumárico, ácido aconítico, ácido itacônico, ácido tetrahidroftálico e ácido tetrahidrotereftálico como ácidos dicarboxílicos insaturados.

[0025] Componentes de diol úteis incluem, por exemplo, dióis de fórmula geral HO-(CH2)n-OH, onde n é um número inteiro de 2 a 20. Dióis úteis incluem, por exemplo, etilenoglicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol ou 1,6- hexanodiol.

[0026] Polieteróis transesterificáveis para o polieteréster termoplástico são preferencialmente aqueles da fórmula geral HO-(CH2)n-O- (CH2)m-OH, onde n e m são, cada um, independentemente um número inteiro entre 2 e 20 e n e m podem ser iguais ou diferentes.

[0027] Dióis e polieteróis insaturados úteis para produzir o polieteréster incluem, por exemplo, 1,4-butenodiol e também polieteróis e dióis compreendendo unidades aromáticas.

[0028] Além dos ácidos carboxílicos recitados e ésteres destes e também os alcoóis recitados, quaisquer representantes comuns adicionais destas classes de compostos podem ser usados para prover os polieterésteres e poliesterésteres usados no processo da presente invenção. As fases rígidas dos copolímeros em bloco normalmente são formadas de ácidos dicarboxílicos aromáticos e dióis de cadeia curta, enquanto as fases macias são formadas a partir de poliésteres bifuncionais alifáticos prontamente formados tendo um peso molecular MW entre 500 e 3000 g/mol. As fases rígidas e macias podem ser adicionalmente acopladas por meio de conectores reativos, tais como diisocianatos que reagem com grupos alcoóis terminais, por exemplo.

[0029] Polieteramidas termoplásticas úteis para o processo da presente invenção também são obtidas de acordo com qualquer método de literatura conhecida por meio de reação de aminas e ácidos carboxílicos ou ésteres destes. Aminas e/ou ácidos carboxílicos, neste caso, compreendem adicionalmente unidades de éter do tipo R-O-R, onde R é um radical orgânico alifático ou aromático. Monômeros selecionados a partir das seguintes classes de compostos são usados, em geral: - HOOC-R'-NH2, onde R' pode ser aromático ou alifático e preferencialmente compreende unidades de éter do tipo R-O-R. R nele é um radical orgânico alifático ou aromático, - ácidos dicarboxílicos aromáticos, por exemplo, ácido ftálico, ácido isoftálico e ácido tereftálico ou ésteres destes e também ácidos dicarboxílicos aromáticos compreendendo unidades de éter do tipo R-O-R, onde R é um radical orgânico alifático ou aromático, - ácidos dicarboxílicos alifáticos, por exemplo, ácido 1,4- ciclohexano dicarboxílico, ácido adípico, ácido sebácico, ácido azeláico e ácido decanodicarboxílico como ácidos dicarboxílicos saturados e também ácido maleico, ácido fumárico, ácido aconítico, ácido itacônico, ácido tetrahidroftálico e ácido tetrahidrotereftálico como ácidos dicarboxílicos insaturados e também ácidos dicarboxílicos alifáticos compreendendo quaisquer unidades de éter do tipo R-O-R, onde R é um radical orgânico alifático e/ou aromático, - diaminas de fórmula geral H2N-R"-NH2, onde R" pode ser aromático e alifático e preferencialmente compreende unidades de éter do tipo R-O-R e R é um radical orgânico alifático ou aromático, - lactamas, por exemplo, D-caprolactama, pirrolidona ou laurolactama e também - aminoácidos.

[0030] Além dos ácidos carboxílicos e ésteres destes recitados e também as aminas, lactamas e aminoácidos recitados, quaisquer representantes comuns adicionais destas classes de compostos podem ser usados para prover a polieteramina usada no processo da presente invenção. Também são conhecidos produtos misturados de síntons de politetrahidrofurano e amida, que podem ser usados da mesma forma.

[0031] Os elastômeros termoplásticos de estrutura de copolímero em bloco que são usados de acordo com a presente invenção, preferencialmente compreendem vinilaromáticos, butadieno e isopreno e também poliolefina e unidades vinílicas, por exemplo, unidades de etileno, propileno e acetato de vinil. Copolímeros de estireno-butadieno são preferenciais.

[0032] Os elastômeros termoplásticos, usados de acordo com a presente invenção, preferencialmente têm uma dureza Shore no intervalo de A40 a D80. Preferência particular é dada a durezas Shore no intervalo de A44 a D60, em particular no intervalo de A65 a A99. Preferência particular é dada a durezas Shore no intervalo de A65 a A96. Durezas Shore são determinadas de acordo com DIN 53505. O ponto de fusão dos elastômeros termoplásticos usados de acordo com a presente invenção é preferencialmente abaixo de 300°C, mais preferencialmente não superior a 250°C e especialmente não superior a 220°C. O alongamento na ruptura dos elastômeros termoplásticos da presente invenção é superior a 100% medido de acordo com DIN EN ISO 527-2, preferencialmente superior a 200%, adicionalmente, preferencialmente superior a 300% e particularmente superior a 400%. Adicionalmente, o alongamento na ruptura é preferencialmente no máximo 1000%, particularmente no máximo 800%.

[0033] Os elastômeros termoplásticos usados de acordo com a presente invenção podem ser amorfos ou parcialmente cristalinos.

[0034] Os péletes expandidos obtidos usando o processo da presente invenção podem incluir agentes de mistura adicionais, tais como corantes, pigmentos, preenchedores, retardadores de chama, agentes sinérgicos para retardadores de chama, antiestáticos, estabilizadores, substâncias tensoativas, plastificantes e opacificantes infravermelhos em quantias eficazes.

[0035] Opacificantes infravermelhos adequados para reduzir a contribuição radiativa à condutividade térmica incluem, por exemplo, óxidos metálicos, óxidos não metálicos, pós metálicos, por exemplo, pós de alumínio, carbono, por exemplo, negro de carbono, grafite ou diamante, ou corantes orgânicos e corantes de pigmento. O uso de opacificantes infravermelhos é vantajoso para aplicações a altas temperaturas, em particular. Negro de carbono, dióxido de titânio, óxidos de ferro ou dióxido de zircônio são particularmente preferenciais para uso como opacificantes infravermelhos. Os materiais mencionados acima podem ser usados não apenas cada um por conta própria, mas também em combinação, ou seja, na forma de uma mistura de dois ou mais materiais. Quaisquer preenchedores podem ser orgânicos e/ou inorgânicos.

[0036] Quando preenchedores são compreendidos, estes são, por exemplo, pós orgânicos e inorgânicos de materiais fibrosos e também misturas destes. Preenchedores orgânicos úteis incluem, por exemplo, pó de madeira, amido, fibras de linho, fibras de cânhamo, fibras de rami, fibras de juta, fibras de sisal, fibras de algodão, fibras de celulose ou fibras de aramida. Preenchedores inorgânicos úteis incluem, por exemplo, silicatos, barita, esferas de vidro, zeólitas, metais ou óxidos metálicos. Preferência particular é dada ao uso de inorgânicos pulverulentos, tais como o giz, caulim, hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio, nitrito de alumínio, silicato de alumínio, sulfato de bário, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sílica, quartzo em pó, Aerosil, terra argilosa, mica ou wollastonita ou inorgânicos esféricos ou fibrosos, por exemplo, pó de ferro, esferas de vidro, fibras de vidro ou fibras de carbono. O diâmetro de partícula média ou, no caso de preenchedores fibrosos, o comprimento das fibras deveria estar na região do tamanho celular ou menos. Preferência é dada a um diâmetro de partícula médio ou comprimento de fibra médio no intervalo de 0,1 a 100 μm e, em particular, no intervalo de 1 a 50 μm. Preferência é dada aos elastômeros termoplásticos expansíveis que compreendem um agente de expansão e também entre 5% e 80% em peso de preenchedores orgânicos e/ou inorgânicos, com base no peso total do sistema compreendendo um agente de expansão.

[0037] Substâncias tensoativas úteis por inclusão na composição de moldagem termoplástica incluem, por exemplo, compostos que são usados para aumentar a homogeneização de materiais de partida e também podem ser capazes de regular a estrutura celular. Substâncias tensoativas adequadas incluem, por exemplo, emulsificantes, por exemplo, sais de sódio de sulfatos de óleo de castor ou de ácidos graxos, e também sais de ácidos graxos com aminas, por exemplo, oleato de dimetilamina, estearato de dietanolamina, ricinoleato de dietanolamina, sais de ácidos sulfônicos, por exemplo, metais alcalinos ou sais de amônio de ácido dodecilbenzeno ou dinaftilmetanodissulfônico e ácido ricinoleico; estabilizadores de espuma, tais como interpolímeros de siloxano- oxalquileno e outros organosiloxanos, alquilfenóis etoxilados, alcoóis graxos etoxilados, óleos de parafina, ésteres de óleo de castor ou ésteres ricinoleicos, óleo de castor sulfonado e óleo de amendoim, e reguladores celulares, por exemplo, parafinas, alcoóis graxos e dimetilpolisiloxanos. Poliacrilatos oligoméricos tendo frações de polioxialquileno e flouroalcano como grupos laterais são, adicionalmente, úteis para melhorar o efeito emulsificante, a estrutura celular e/ou a estabilização destes. Substâncias tensoativas são normalmente usadas em quantias de 0,01% a 5% em peso, com base no peso total do sistema compreendendo agente de expansão.

[0038] Retardadores de chama adequados incluem, por exemplo, fosfato de tricresil, fosfato de tris(2-cloro-etil), fosfato de tris(2-cloropropil), fosfato de tris(1,3-dicloropropil), fosfato de tris(2,3-dibromopropil) e difosfato de tetraquis(2-cloroetil)etileno. Além dos fosfatos substituídos com halogênio já mencionados, retardadores de chama inorgânicos compreendendo fósforo vermelho, óxido de alumínio hidratado, trióxido de antimônio, trióxido arsênico, polifosfato de amônio e sulfato de cálcio ou derivados de ácido cianúrico, por exemplo, melamina ou misturas de pelo menos dois retardadores de chama, por exemplo, fosfato de amônio e melamina e também, opcionalmente, amido e/ou grafite expansível também podem ser usados para conferir retardamento de chama nos elastômeros termoplásticos espumados produzidos. De modo geral, irá provar-se vantajoso usar de 0% a 50% em peso e preferencialmente de 5% a 25% em peso de retardador de chama ou misturas de retardador de chama com base no peso total do sistema compreendendo agente de expansão.

[0039] Antes de o polímero derretido ser pressionado na câmara de peletização, é misturado com o agente de expansão CO2 ou uma mistura de CO2 e N2. Um agente de coexpansão pode, adicionalmente, ser adicionado ao polímero derretido. Agentes de coexpansão úteis incluem alcanos, tais como etano, propano, butano, pentano, alcoóis, tais como etanol, isopropanol, hidrocarbonetos halogenados ou CFCs ou uma mistura destes. O único uso de CO2 ou uma mistura de CO2 e N2 como agente de expansão é particularmente vantajoso, uma vez que são gases inertes, que são não inflamáveis, de modo que nenhuma atmosfera potencialmente explosiva possa surgir na manufatura. Isto faz precauções de segurança onerosas desnecessárias e reduz bastante o risco potencial na produção. É igualmente vantajoso que os produtos não tenham de ser armazenados para permitir que voláteis inflamáveis evaporem antes de os produtos serem enviados para fora.

[0040] Vantagens adicionais surgem ao adicionalmente adicionar um ou mais agentes de nucleação ao polímero derretido compreendendo um agente de expansão. Agentes de nucleação úteis incluem, em particular, talco, fluoreto de cálcio, fenilfosfinato de sódio, óxido de alumínio, negro de carbono, grafite, pigmentos e politetrafluoretileno, cada um, individualmente ou mesmo em quaisquer misturas. Talco é particularmente preferencial para uso como agente de nucleação. A proporção da massa total da composição de moldagem termoplástica ou do polímero derretido que é atribuível ao agente de nucleação está preferencialmente no intervalo de 0% a 4% em peso e especialmente no intervalo de 0,1% a 2% em peso.

[0041] A invenção será agora mais particularmente descrita com referência aos desenhos. A única figura mostra que uma representação esquemática de um aparato para peletizar polímeros derretidos.

[0042] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de um aparato para produzir péletes expandidos de um polímero derretido compreendendo um agente de expansão. O polímero de partida é introduzido em uma extrusora 10 por meio de um funil de alimentação 14. A extrusora 10 é configurada, por exemplo, como uma extrusora de parafuso duplo e é alimentada por meio de um motor 12. O funil de alimentação 14 pode, adicionalmente, ser usado para adicionar auxiliares, tais como, por exemplo, corantes ou agentes de nucleação. O material bruto introduzido é derretido e plastificado na extrusora. No processo, o material é transportado na direção de um disco perfurado 18.

[0043] Na modalidade representada na figura 1, uma bomba de fusão 16 é disposta a montante do disco perfurado 18 para aplicar uma pressão ao material derretido. A pressão é escolhida como uma função do tipo e quantidade de agente de expansão usado. O agente de expansão é introduzido no polímero derretido por meio de um ponto de adição 40 na extrusora 10 entre o funil de alimentação 14 e a bomba de fusão 16. Na modalidade representada, o ponto de adição 40 para o agente de expansão é disposto de tal modo que o agente de expansão é apenas adicionado depois de todo o polímero ter derretido. O agente de expansão introduzido torna-se incorporado no material derretido durante a distância restante na extrusora. Uma mistura de dióxido de carbono e nitrogênio é um exemplo do agente de expansão adequado.

[0044] A bomba de fusão 16 ajuda a forçar o material derretido através do disco perfurado 18 e na câmara de peletização 26. A câmara de peletização é atravessada por uma corrente de líquido, cuja pressão está acima da pressão ambiente. A direção de fluxo é indicada pelas setas 36. No interior da câmara de peletização 26 uma lâmina rotativa 24 é disposta em um meio de peletização 20. A lâmina rotativa 24 é acionada por um motor 22. O polímero derretido sai do disco perfurado 18 como uma pluralidade de filamentos poliméricos em expansão que são cortados pela lâmina rotativa 24. Péletes em expansão individuais são produzidos no processo. A pressão exercendo força e também a velocidade do dispositivo de corte são escolhidos, de tal modo que o formato dos péletes é substancialmente esférico.

[0045] Os péletes no líquido de temperatura controlada são expandidos pelo agente de expansão que eles contenham, enquanto a temperatura do líquido de temperatura controlada e do disco perfurado de temperatura controlada e também a pressão do líquido de temperatura controlada foram escolhidas de tal modo que os péletes expandidos têm uma película espumada ininterrupta. A corrente de líquido de temperatura controlada descarrega os péletes em expansão/expandidos resultantes da câmara de peletização 26 e alimenta-los por meio da linha de circuito 38 em um secador 30. No secador 30, os péletes expandidos são separados do líquido de temperatura controlada e secos e enviados, por meio da descarga de produto 32, em um recipiente de coleta 34. O líquido de temperatura controlada a partir do qual os péletes foram removidos continua a fluir através da linha de circuito 38 em uma bomba de circuito 28, onde o líquido de temperatura controlada é filtrado, temperatura controlada e pressurizado. A partir da bomba de circuito 28, o líquido de temperatura controlada flui novamente para a câmara de peletização 26.

EXEMPLOS

[0046] Uma extrusora de parafuso duplo tendo um diâmetro de parafuso de 18 mm e uma razão de comprimento para diâmetro de 40 é carregada com 99,5 partes em peso de um elastômero termoplástico (TPE) e 0,5 partes em peso de talco. O elastômero termoplástico foi derretido na zona de fusão da extrusora de parafuso duplo e misturado com o talco. Após o derretimento do elastômero termoplástico e a mistura do talco, CO2 ou, no exemplo 6, uma mistura de CO2 e N2 foi adicionada como um agente de expansão. As quantias de agente de expansão adicionadas são, cada uma, tabuladas nos exemplos. No decurso de viajar a distância restante na extrusora, o agente de expansão e o polímero derretido tornaram-se misturados entre si para formar uma mistura homogênea. A produtividade total através da extrusora que continha o TPE, o talco e o agente de expansão foi 3,5 kg/h.

[0047] Nos exemplos 1 a 5, os parâmetros de processo a seguir foram fixados: A temperatura na extrusora na zona de fusão e durante a mistura do talco no TPU foi, dependendo do TPE usado, entre 230°C e 220°C. A temperatura no alojamento de extrusora do local de injeção foi reduzida a entre 205°C e 220°C e o alojamento subsequente entre 200°C e 220°C. Todas as partes de alojamento adicionais até a extremidade da extrusora e também a bomba de fusão foram mantidas de 200°C a 220°C. A bomba de fusão produziu uma pressão de 90 bar na extremidade de extrusora. A temperatura da válvula de inicialização foi definida a 210°C ou 220°C e o disco perfurado foi aquecido a uma temperatura alvo de 250°C por aquecimento elétrico.

[0048] No exemplo 6, os parâmetros de processo a seguir foram fixados: A temperatura na extrusora foi uniformemente definida a 180°C até a válvula de inicialização e o disco perfurado foram aquecidos a uma temperatura alvo de 250°C por aquecimento elétrico. A bomba de fusão produziu uma pressão de 90 bar na extremidade da extrusora.

[0049] Em todos os exemplos, a mistura de TPE, talco e agente de expansão foi pressionada através do disco perfurado tendo um orifício com um diâmetro de 1 mm e cortada na câmara da peletização atravessada com água a jusante por 10 lâminas rotativas ligadas a um anel de lâminas. Nos exemplos 1 a 5, a pressão na câmara de peletização foi 1 bar e no exemplo 6 a pressão na câmara de peletização foi estabelecida de 10 a 15 bar. O meio de temperatura controlada manteve-se a uma constante de 30°C. Durante sua presença na câmara de peletização a mistura expande-se. Grânulos tendo um tamanho médio de cerca de 2 mm e um peso de cerca de 2 mg foram produzidos no processo. Para determinar a densidade aparente, um recipiente de 100 ml foi preenchido com os grânulos expandidos e pesados com uma precisão de ± 5 g/l. Em todos os exemplos, os péletes produzidos têm uma película ininterrupta.

[0050] Os exemplos adiante relatam os resultados.

EXEMPLO 1

[0051] O TPE usado foi um polieteréster com base em politetrahidrofurano (poli-THF) e tereftalato de polibutileno (PBT) e tendo um alongamento na ruptura superior a 500%, uma dureza Shore de 90A e um intervalo de derretimento de 175°C a 190°C. Este TPE foi processado pelo método descrito acima e a densidade aparente foi determinada conforme descrito acima. As densidades aparentes correspondentes às proporções particulares de agente de expansão adicionadas estão listadas na tabela 1.

EXEMPLO 2

[0052] O TPE usado foi um poliesteréster à base de ácido 1,4- benzdicarboxílico, éster dimetílico, 1,4-butanodiol e -hidro--hidroxipoli(oxi-1,4- butanodiil) e tendo um alongamento na ruptura superior a 700%, uma dureza Shore de 96A e um intervalo de derretimento de 200°C a 220°C, obteníveis como Pelprene® P-70B a partir de Toyobo Co, Ltd., por exemplo. Este TPE foi processado pelo método descrito acima e a densidade aparente foi determinada conforme descrito acima. As densidades aparentes correspondentes às proporções particulares de agente de expansão adicionadas estão listadas na tabela 2.

EXEMPLO 3

[0053] O TPE usado foi um copolímero em bloco de estireno- butadieno (SBC) tendo as propriedades de um elastômero termoplástico (S-TPE, alongamento na ruptura superior a 300%, dureza Shore de 84A, uma MVR (taxa de volume derretido) (200°C/5 kg) = 14 cm3/10 min), obteníveis como Styroflex® 2G66 a partir de Styrolution, por exemplo. Este TPE foi processado pelo método descrito acima e a densidade aparente foi determinada conforme descrito acima. As densidades aparentes correspondentes às proporções particulares de agente de expansão adicionadas estão listadas na tabela 3.

EXEMPLO 4

[0054] O TPE usado foi um polieteréster tendo um segmento macio de poliéter tendo um alongamento na ruptura superior a 450%, uma dureza Shore de 38D e uma MVR (190°C/2,16 kg), de 28 cm3/10 min, obtenível como Arnitel® PL380 a partir de DSM, por exemplo. Este TPE foi processado pelo método descrito acima e a densidade aparente foi determinada conforme descrito acima. As densidades aparentes correspondentes às proporções particulares de agente de expansão adicionadas estão listadas na tabela 4.

EXEMPLO 5

[0055] O TPE usado foi um polieteréster com base em segmentos de tereftalato de polibutileno rígido (cristalino) e unidades macias (amorfas) derivadas de poliéter glicóis de cadeia longa tendo um alongamento na ruptura superior a 700%, uma dureza Shore de 30D e uma taxa de fluxo de massa MFR (190°C/2,16 kg) de 5 g/10 min, obtenível como Hytrel® 3078a partir de DuPont, por exemplo. Este TPE foi processado pelo método descrito acima e a densidade aparente foi determinada conforme descrito acima. As densidades aparentes correspondentes às proporções particulares de agente de expansão adicionadas estão listadas na tabela 5.

EXEMPLO 6

[0056] O TPE usado foi uma copoliamida de poliéter com base em unidades de poliéter elástico e poliamida cristalina tendo um alongamento na ruptura superior a 750%, uma dureza Shore de 27D e um ponto de fusão de 134°C de acordo com ISO 11357, obtidas como Pebax® 2533 SD 02 a partir de Arkema. Este TPE foi processado pelo método descrito acima e a densidade aparente foi determinada conforme descrito acima. A densidade aparente correspondente às proporções particulares de agente de expansão e as diferentes pressões do líquido de temperatura controlada fluindo através da câmara de peletização estão listadas na tabela 6.

LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 10 Extrusora 12 Motor 14 Funil de alimentação 16 Bomba de fusão 18 Disco perfurado 20 Dispositivo de peletização 22 Motor 24 Lâmina 26 Câmara de peletização 28 Bomba de circuito 30 Secador 32 Descarga de produto 34 Recipiente de coleta 36 Direção de fluxo 38 Linha de circuito 40 Ponto de adição para agente de expansão

Claims

1. PROCESSO PARA PRODUZIR PÉLETES EXPANDIDOS, a partir de um elastômero termoplástico tendo um alongamento na ruptura superior a 100%, medido de acordo com DIN EN ISO 527-2, dito processo caracterizado por compreender as etapas de: (a) pressionar um polímero derretido compreendendo um agente de expansão através de um disco perfurado (18) controlado a uma temperatura entre 150°C e 280°C e em uma câmara de peletização (26), (b) usar um dispositivo de corte (20) para fragmentar o polímero derretido pressionado através do disco perfurado (18) em péletes em expansão individuais, (c) descarregar os péletes da câmara de peletização (26) usando uma corrente de líquido (36), em que o agente de expansão compreende CO2 ou N2 ou uma combinação de CO2 e N2 e a quantia de agente de expansão no polímero derretido compreendendo um agente de expansão encontra-se no intervalo de 0,5% a 2,5% em peso e em que a câmara de peletização (26) é atravessada por uma corrente de líquido que é controlada a uma temperatura entre 5°C e 90°C e cuja pressão é de 0,1 bar a 20 bar acima da pressão ambiente, a pressão e temperatura para o líquido na câmara de peletização (26) e também a temperatura para o disco perfurado (18) sendo escolhidas de tal modo que os péletes sejam expandidos no líquido pressurizado pelo agente de expansão que eles contenham, de modo a produzir péletes expandidos tendo uma película ininterrupta, e em que o polímero derretido compreende um elastômero termoplástico com base em polieteramidas, polieterésteres, poliesterésteres ou copolímeros em bloco de estireno-butadieno.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo elastômero termoplástico ter um alongamento na ruptura superior a 200%, medido de acordo com DIN EN ISO 527-2.

3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela temperatura do líquido na câmara de peletização (26) ser diminuída quando os péletes se submetem a uma expansão descontrolada que não produz uma película ininterrupta, e ser elevada quando não há nenhuma expansão ou uma expansão insuficiente dos péletes.

4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela temperatura do disco perfurado (18) ser diminuída quando os péletes se submetem a uma expansão descontrolada que não produz uma película ininterrupta e é elevada quando não há nenhuma expansão ou insuficiente dos péletes.

5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o polímero derretido compreende um agente de expansão que compreende um agente de nucleação.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo agente de nucleação ter um tamanho entre 0,01 μm e 100 μm e ser selecionado a partir de talco, fluoreto de cálcio, fenilfosfinato de sódio, óxido de alumínio, negro de carbono, grafite, pigmentos, politetrafluoretileno finamente dividido ou uma mistura destes.

7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo agente de expansão compreender um agente de co-expansão e em que o agente de co-expansão é selecionado a partir de um alcano, um álcool, um hidrocarboneto halogenado ou uma mistura destes.

8. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela pressão e a temperatura no interior da câmara de peletização serem escolhidas de tal modo que a densidade aparente dos péletes expandidos não seja superior a 250 g/l.