BRPI0716328B1 - Dispersão aquosa e escuma aquosa - Google Patents

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Abstract

dispersão aquosa e escuma aquosa dispersões de poliolefina, escumas, e espumas e artigos fabricados a partir delas são divulgados também é divulgado um método para gerar uma espuma termoplástica a partir de uma dispersão aquosa. a dispersão aquosa pode incluir uma resina termoplástica, água, e um agente estabilizante. o método pode incluir adicionar pelo menos um tensoativo de escumação à dispersão aquosa para formar uma mistura, adicionar um retardante de chama e/ou um material de mudança de fase, escumar a mistura para criar uma escuma, e remover pelo menos uma porção da água para produzir a espuma.

Description

DISPERSÃO AQUOSA E ESCUMA AQUOSA
Antecedentes da invenção
Campo da invenção [0001] As configurações divulgadas aqui se relacionam geralmente com a produção de espumas poliolefínicas.
Especificamente, as configurações divulgadas aqui se relacionam com dispersões, escumas contendo materiais retardantes de e espumas poliolefínicas chama e/ou de mudança de fase.
Técnica anterior
As propriedades físicas e químicas de espumas poliméricas as tornam adequadas para uma ampla variedade de aplicações tais como barreiras contra fogo, artigos absorventes, amortecedores sonoros, isolamento térmico, equipamentos protetores esportivos, e materiais de embalagem.
Existem seis tipos básicos de espumas e materiais de espuma:
celular aberta, celular fechada, flexível, rígida, reticular e sintática. Espumas celulares abertas têm poros ou células interconectados e são adequadas para aplicações de filtração.
Espumas celulares fechadas não têm poros ou células interconectados, mas são úteis para aplicações de flutuabilidade ou flutuação.
Espumas flexíveis podem se dobrar, flexionar ou absorver impactos sem fissuração ou delaminação. Espumas reticulares têm uma estrutura muito aberta com uma matriz consistindo de uma rede interconectada de tiras finas de material. Espumas rígidas apresentam uma matriz com muito pouca ou nenhuma flexibilidade. Espumas sintáticas consistem de microesferas rígidas ou microbalões de vidro mantidos juntos por uma matriz de plástico ou resina. Uma área florescente dentro da tecnologia de espumas
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2/79 é o desenvolvimento de espumas retardantes de chama para atender às demandas impostas por normas governamentais mais rígidas para artigos retardantes de chama.
[0003] O método o mais comum para diminuir a flamabilidade de espumas poliméricas é incorporar um agente retardante de chama, tal como um composto halogenado ou um éster de fosfato na formulação da espuma. Embora tais compostos forneçam alguma melhoria nas propriedades de retardação de chama das espumas, a incorporação destes materiais pode impor outras propriedades à espuma. Por exemplo, na indústria de móveis forrados, onde tem havido um aumento na severidade das normas governamentais de retardação de chama, os sistemas retardantes de chama convencionais frequentemente degradam a sensação de maciez do tecido devido a um aumento na rigidez associado com a incorporação do sistema retardante de chama.
[0004] Devido à combustão requerer ar, as espumas de células fechadas têm sido frequentemente usadas em aplicações retardantes de chama devido à quantidade limitada de ar combustível acessível capturado no material de espuma de células fechadas. Tipicamente, as espumas de células fechadas são formadas usando agentes de sopro de gás outros que o ar, tal como fluoro-hidrocarbonetos, para criar a estrutura da espuma. Entretanto, devido à estrutura de células fechadas, o volume limitado disponível em espumas de células fechadas restringe a quantidade de aditivos retardantes de chama que podem ser incorporados enquanto mantendo a integridade da estrutura da espuma. Adicionalmente, quando aplicando uma espuma retardante de chama a tecidos, onde uma sensação de maciez pode ser importante para um consumidor, as espumas de células fechadas são geralmente consideradas menos desejáveis
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3/79 uma vez que elas tendem a ser rígidas.
[0005] Adicionalmente, a estrutura de células fechadas pode limitar o tipo de aditivos retardantes de chama que podem ser incorporados, e também pode limitar os métodos pelos quais os retardantes de chama podem ser incorporados na espuma. Por exemplo, espumas sopradas com gás de células fechadas podem ser tornadas retardantes incorporação de aditivos retardantes de materiais baseados em bromados, clorados, de chama via a chama tais como ou fosforosos. A quantidade destes materiais retardantes de chama que pode ser incorporada é limitada em alguns casos pela compatibilidade do material com o polímero sendo espumado. Espumas sopradas com gás requerem boas propriedades de formação de película para que uma espuma seja formada. O uso de aditivos retardantes de chama que são particulados por natureza ou incompatíveis com o material da espumação pode interferir com as propriedades de formação de película, tornando difícil formar uma espuma de boa qualidade.
[0006] Uma outra desvantagem de usar uma espuma de células fechadas em uma aplicação resistente a chama é que espumas de células fechadas frequentemente não se retraem a partir da fonte da chama. Devido ao gás aprisionado nas células fechadas, as espumas de células fechadas podem se expandir contra a chama fornecendo uma boa fonte de combustível para o fogo.
[0007] As espumas de células abertas podem ser formadas por processamento secundário de espumas de células fechadas. Isto pode prover o uso de métodos adicionais para a incorporação de retardantes de chama na estrutura da espuma, com limitações conhecidas por aqueles na técnica.
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4/79 [0008] Em contraste com as espumas de células fechadas mais rígidas discutidas acima, as espumas de células abertas possuem a qualidade da elasticidade e sensação de maciez que os consumidores desejam em materiais de tecidos. As estruturas de células abertas são geralmente formadas usando água (vapor) como o agente de sopro com ar compreendendo a maioria do espaço vazio na estrutura final da espuma. Embora a estrutura de células abertas aprisione quantidades significativas de ar combustível, os vazios maiores provêem área superficial e volume maiores, para incorporar quantidades maiores, de cargas retardantes de chama e outros aditivos. Importantemente, a estrutura de células abertas pode acomodar quantidades maiores destes aditivos sem comprometer a estrutura da espuma.
[0009] Existem vários métodos para incorporar retardantes de chama em espumas. Por exemplo, retardantes de chama têm sido incorporados em espumas sopradas tradicionais por um processo de mistura a seco, tal como aquele descrito na publicação de patente U.S. ns 20040138351. Na publicação '351, polietileno foi misturado seco com uma variedade de composições retardantes de chama possíveis de melamina e organohalogênio ou organofósforo, e a mistura pelotizada foi então soprada em uma espuma.
[0010] Na patente U.S. ns 5.132.171 uma espuma de células abertas contendo retardantes de chama é divulgada. A espuma de células abertas é formada submetendo uma espuma de células fechadas incorporando retardantes de chama por compressão mecânica para romper as membranas das células e resultar em uma estrutura de células abertas. Um segundo retardante de chama também pode ser impregnado na estrutura de células
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5/79 abertas por imersão da espuma em uma solução contendo o retardante secundário e torcendo para fora o excesso de solução. Esta introdução em duas etapas de diferentes agentes retardantes leva a uma melhoria sinergética na retardação de chama.
[0011] Uma outra estratégia para introduzir retardantes de chama é divulgada na publicação de patente U.S. ns 20010006865 onde um revestimento de gel retardante de chama é colocado sobre material polimérico espumado. O processo pode ser usado com espumas de células fechadas ou abertas, entretanto, a desvantagem de revestir com gel uma espuma de células abertas é que a estrutura toda da espuma se torna impregnada com o revestimento de gel por um processo de imersão e torcimento.
[0012] Um desafio final na formulação de espumas é o colapso inconsistente e indesejado durante o processo de secagem, tornando as propriedades da espuma difíceis de controlar. Complicadora adicional deste problema pode ser a presença de aditivos tensoativos e retardantes de chama que podem impactar a estrutura final da espuma.
[0013] Consequentemente, existe uma necessidade continuada do desenvolvimento de tecnologias de espuma para reforçar as propriedades retardantes de chama enquanto preservando as funções básicas da espuma.
Sumário da invenção [0014] Em um aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma dispersão aquosa. A dispersão aquosa pode incluir uma resina termoplástica, pelo menos um agente estabilizante, pelo menos um retardante de chama, e água.
[0015] Em outro aspecto, as configurações divulgadas aqui
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6/79 se relacionam com uma escuma aquosa. A escuma aquosa pode incluir uma resina termoplástica, água, um tensoativo de escumação, um gás, e pelo menos um retardante de chama.
Em outros aspectos, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma espuma derivada de uma dispersão aquosa, onde a dispersão aquosa pode incluir uma resina termoplástica pelo menos um agente estabilizante, pelo menos um retardante de chama, e água.
Em outros aspectos, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma espuma derivada de uma escuma aquosa, onde a escuma pode incluir uma resina termoplástica, água, um tensoativo de escumação, um gás, e pelo menos um retardante de chama.
Em um outro aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com um método para gerar uma espuma termoplástica retardante de chama a partir de uma dispersão aquosa. A dispersão aquosa pode incluir uma resina termoplástica, água, e um agente estabilizante.
incluir adicionar pelo menos um tensoativo de método pode escumação à dispersão aquosa para formar uma mistura, adicionar um retardante de chama, escumar a mistura para criar uma escuma, e remover pelo menos uma porção da água para produzir a espuma.
[0019] Em outro aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma dispersão aquosa. A dispersão aquosa pode incluir uma resina termoplástica, pelo menos um agente estabilizante, pelo menos um material de mudança de fase, e água.
[0020] Em outro aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma espuma retardante de chama. A espuma
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7/79 pode incluir uma resina termoplástica e pelo menos um retardante de chama, sendo que o pelo menos um retardante de chama pode ser de cerca de 5 a cerca de 70% de um peso total da resina termoplástica e do pelo menos um retardante de chama.
[0021] Em outro aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma escuma aquosa. A escuma aquosa pode incluir uma resina termoplástica, água, um tensoativo de escumação, um gás, e pelo menos um material de mudança de fase.
[0022] Em um outro aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com um método para gerar uma espuma termoplástica a partir de uma dispersão aquosa. A dispersão aquosa pode incluir uma resina termoplástica, água, e um agente estabilizante. O método pode incluir adicionar pelo menos um tensoativo de escumação à dispersão aquosa para formar uma mistura, adicionar um material de mudança de fase, escumar a mistura para criar uma escuma, e remover pelo menos uma porção da água para produzir a espuma, sendo que a espuma criada compreende 20% em peso ou menos de água residual.
[0023] Em outro aspecto, as configurações divulgadas aqui se relacionam com uma espuma. A espuma pode incluir uma resina termoplástica e pelo menos um material de mudança de fase, sendo que o pelo menos um material de mudança de fase pode ser de cerca de 5 a cerca de 70% de um peso total da resina termoplástica e do pelo menos um material de mudança de fase.
[0024] Outros aspectos e vantagens da invenção tornar-seão aparentes a partir da descrição seguinte e das reivindicações anexas.
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Sumário resumido dos desenhos [0025] A figura 1 mostra uma extrusora que pode ser usada para formular dispersões de acordo com as configurações divulgadas aqui; e [0026] A figura 2 apresenta o comportamento da temperatura versus tempo de configurações das estruturas de espuma/estofados divulgadas aqui.
Descrição detalhada [0027] As configurações divulgadas aqui se relacionam com espumas retardantes de chama e métodos para formar tais espumas. Em particular, certas configurações se relacionam com espumas formadas com resinas termoplásticas e aditivos retardantes de chama. Outras configurações divulgadas aqui se relacionam com espumas formadas com resinas termoplásticas e materiais de mudança de fase. Em particular, as configurações se relacionam com espumas formadas a partir de dispersões aquosas de poliolefinas que são combinadas com aditivos retardantes de chama, materiais de mudança de fase, ou combinações dos mesmos.
Na descrição seguinte, numerosos detalhes são registrados para fornecer uma compreensão da presente invenção. Entretanto, será entendido por aqueles experientes na técnica que a presente invenção pode ser praticada sem estes detalhes e que numerosas variações ou modificações a partir das configurações descritas podem ser possíveis.
[0028] Uma configuração divulgada aqui inclui um método para gerar espumas termoplásticas retardantes de chama. Estas estruturas retardantes de chama da presente divulgação podem ser formadas misturando aditivos retardantes de chama com uma dispersão aquosa, onde a dispersão aquosa pode incluir uma
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9/79 resina termoplástica, água, e um agente estabilizante da dispersão. A mistura dos aditivos retardantes de chama e da dispersão aquosa pode ser escumada para criar uma escuma, a qual pode ser depositada sobre um tecido ou outro substrato e subsequentemente secada para remover pelo menos uma porção da água formando uma espuma.
[0029] Como usado aqui, o termo “escumar ou “escumada se refere a um processo para incorporar volumes substanciais de ar, ou outro gás, em um líquido onde, em algumas configurações, pelo menos 10% do volume do material escumado consistem do componente gasoso. Em outras configurações, pelo menos 30% do material escumado consistem do componente gasoso; pelo menos 50% em volume do material escumado consistem do componente gasoso; pelo menos 70% em volume do material escumado consistem do componente gasoso; pelo menos 80% em volume do material escumado consistem do componente gasoso; pelo menos 85% em volume do material escumado consistem do componente gasoso; e pelo menos 90% em volume em ainda outras configurações. O líquido pode ser uma solução molecular, uma solução micelar, ou uma dispersão em um meio aquoso ou orgânico. Em geral o líquido escumado é criado por métodos mecânicos tais como agitação de alto cisalhamento sob condições atmosféricas ou opcionalmente usando gás no sistema enquanto agitando. O termo “escuma como usado aqui se refere a um líquido que foi escumado, como descrito acima, antes de secar ou remover o meio líquido.
[0030] O termo “espuma como usado aqui se refere a uma estrutura resiliente formada removendo uma porção substancial do meio líquido de uma escuma. À medida que o meio líquido é removido da escuma, o polímero forma uma película,
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10/79 proporcionando estabilidade à estrutura resultante. A formação da película pode depender de variáveis incluindo o ponto de fusão dentro da escuma, a taxa de remoção (isto é, a taxa de evaporação) do meio líquido, e composição global da escuma, entre outras. Por exemplo, à medida que água é removida de uma escuma formada a partir de uma dispersão aquosa, os polímeros contidos na dispersão podem se coalescer, formando uma película, proporcionando estrutura e resiliência à espuma resultante. Em algumas configurações, uma espuma pode ser formada onde a quantidade de líquido residual varia de 0 a 20% em peso; 0 a 10% em peso em outras configurações; e 0 a 8% em ainda outras configurações.
[0031] As configurações das espumas divulgadas aqui podem ser espumas de células abertas. Como usado aqui, células abertas significa células que estão conectadas entre si, formando uma rede interconectada. Adicionalmente, uma razão de células abertas significa uma razão do volume de células abertas para o volume de células em uma espuma.
Dispersão aquosa [0032] Mais geralmente, as configurações divulgadas aqui se relacionam com dispersões aquosas e compostos produzidos a partir de dispersões aquosas que são úteis para formar escumas e espumas que incluem retardantes de chama, material de mudança de fase, e combinações dos mesmos. As dispersões usadas em configurações divulgadas aqui incluem água, (A) pelo menos uma resina termoplástica, e (B) um agente estabilizante de dispersão. Estes são discutidos em mais detalhes abaixo.
Resina termoplástica [0033] A resina termoplástica (A) incluída em
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11/79 configurações da dispersão aquosa da presente divulgação é uma resina que não é prontamente dispersável em água por si própria. O termo “resina como usado aqui deve ser interpretado a incluir polímeros sintéticos ou resinas naturais modificadas quimicamente.
[0034] As resinas usadas em configurações divulgadas aqui podem incluir elastômeros e misturas de polímeros de olefina. Em algumas configurações, a resina termoplástica é uma resina semicristalina. O termo “semicristalina pretende identificar aquelas resinas que possuem pelo menos uma endotermia quando sujeitas à avaliação de calorimetria diferencial de varredura (DSC). Alguns polímeros semicristalinos exibem uma endotermia que exibe uma inclinação relativamente gentil à medida que a temperatura de varredura é aumentada além do máximo da endotermia final. Isto reflete um polímero de ampla faixa de fusão ao invés de um polímero tendo o que é geralmente considerado a ser um ponto de fusão agudo. Alguns polímeros úteis nas dispersões têm um único ponto de fusão enquanto outros polímeros têm mais que um ponto de fusão.
[0035] Em alguns polímeros um ou mais dos pontos de fusão podem ser agudos tal que todo ou uma porção do polímero se funda através de uma faixa razoavelmente estreita de temperatura, tal como uns poucos graus centígrados. Em outras configurações, o polímero pode exibir amplas características de fusão através de uma faixa de cerca de 20°C. Em ainda outras configurações, o polímero pode exibir amplas características de fusão através de uma faixa maior que 50°C. [0036] Exemplos da resina termoplástica (A) que pode ser usada em configurações divulgadas aqui incluem homopolímeros e copolímeros (incluindo elastômeros) de uma alfa-olefina tal
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12/79 como etileno, propileno, 1-buteno, 3-metil-1-buteno, 4-metil1-penteno, 3-metil-1-penteno, 1-hepteno, 1-hexeno, 1-octeno,
1-deceno, e 1-dodeceno, como tipicamente representado por polietileno, polipropileno, poli-1-buteno, poli-3-metil-1buteno, poli-3-metil-1-penteno, poli-4-metil-1-penteno, copolímero de etileno-propileno, copolímero de etileno-1buteno, e copolímero de propileno-1-buteno, copolímeros (incluindo elastômeros) de uma alfa-olefina com um dieno conjugado ou não conjugado, como tipicamente representado por copolímero de etileno-butadieno e copolímero de etilenoetilideno norborneno; e poliolefinas (incluindo elastômeros) tais como copolímeros de duas ou mais alfa-olefinas com um dieno conjugado ou não conjugado, como tipicamente representado por copolímero de etileno-propileno-butadieno, copolímero de etileno-propileno-diciclopentadieno, copolímero de etileno-propileno-1,5-hexadieno, e copolímero de etilenopropileno-etilideno norborneno; copolímeros compostos de etileno-vinila tal como copolímero de etileno-acetato de vinila, copolímero de etileno-álcool vinílico, copolímero de etileno-cloreto de vinila, copolímeros de etileno ácido acrílico ou etileno-ácido (met)acrílico, e copolímero de etileno-(met)acrilato; copolímeros estirênicos (incluindo elastômeros) tais como poliestireno, ABS, copolímero de acrilonitrila-estireno, copolímero de a-metilestirenoestireno, estireno álcool vinílico, acrilatos de estireno tais como estireno metacrilato, estireno acrilato de butila,
estireno metacrilato de butila, e estireno butadienos e
polímeros de estireno reticulados; e copolímeros em blocos de
estireno (incluindo elastômeros) tais como copolímero de
estireno- butadieno e hidratos dos mesmos, e copolímeros de
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13/79 triblocos de estireno-isopreno-estireno; compostos polivinílicos tais como poli(cloreto de vinila), poli (cloreto de vinilideno), copolímero de cloreto de vinila-cloreto de vinilideno, poli(acrilato de metila), e poli(metacrilato de metila); poliamidas tais como nylon 6, nylon 6,6, e nylon 12; poliésteres termoplásticos tais como poli(tereftalato de etileno) e poli(tereftalato de butileno); policarbonato, poli(óxido de fenileno), e similares; e resinas vítreas baseadas em hidrocarbonetos, incluindo polímeros poli(diciclopentadieno) e polímeros (copolímeros, terpolímeros) relacionados; mono-olefinas saturadas tais como acetato de vinila, propionato de vinila e butirato de vinila e similares, ésteres de vinila tais como ésteres de ácidos monocarboxílicos, incluindo acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de n-butila, isobutila, acrilato, acrilato de dodecila, acrilato de n-octila, acrilato de fenila, metacrilato de metila, metacrilato de etila, e metacrilato de butila e similares; acrilonitrila, metacrilonitrila, acrilamida, misturas dos mesmos; resinas produzidas por polimerização de metátese de abertura de anel e de metátese cruzada e similares. Estas resinas podem ser usadas sozinhas ou em combinações de duas ou mais. Exemplos de resinas termoplásticas específicas incluem copolímeros de estireno butadieno com um teor de estireno de cerca de 70 a cerca de 95% em peso.
[0037] Como um tipo adequado de resina, os produtos da esterificação de um ácido di- ou policarboxílico e um diol compreendendo um difenol podem ser usados. Estas resinas estão ilustradas na patente U.S. n° 3.590.000, a qual é incorporada aqui por referência. Outros exemplos específicos
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14/79 de resinas incluem copolímeros de estireno/metacrilato, e copolímeros de estireno/butadieno; suspensão polimerizada de estireno butadienos; resinas poliéster obtidas a partir da reação de bisfenol A e óxido de propileno seguida pela reação do produto resultante com um ácido fumárico; e resinas poliéster ramificadas resultantes da reação de tereftalato de dimetila, 1,3-butanodiol, 1,2-propanodiol, e pentaeritritol, acrilatos de estireno, e misturas dos mesmos.
[0038] Adicionalmente, configurações específicas empregam polímeros baseados em etileno, polímeros baseados em propileno, copolímeros de propileno-etileno, e copolímeros estirênicos como um componente de uma composição. Outras configurações usam resinas de poliéster, incluindo aquelas contendo dióis alifáticos tais como 3,4-diol UNOXOL disponível de The Dow Chemical Company (Midland, MI).
[0039] Em configurações selecionadas, um componente é formado a partir de copolímeros de etileno-alfa-olefina ou copolímeros de propileno-alfa-olefina. Em particular, em configurações selecionadas, a resina termoplástica compreende uma ou mais poliolefinas não polares.
[0040] Em configurações específicas, as poliolefinas tais como polipropileno, polietileno, copolímeros das mesmas, e misturas das mesmas, bem como terpolímeros de etilenopropileno-dieno, podem ser usadas. Em algumas configurações, os polímeros olefínicos preferidos incluem polímeros homogêneos, como descritos na patente U.S. n° 3.645.992 emitida para Elston; polietileno de alta densidade (PEAD), como descrito na patente U.S. ns 4.076.698 emitida para Anderson; polietileno de baixa densidade linear (PEBDL) heterogeneamente ramificado; polietileno de ultra baixa
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15/79 densidade linear (PEUBDL) heterogeneamente ramificado; copolímeros de etileno/alfa-olefina lineares, homogeneamente ramificados; polímeros de etileno/alfa-olefina substancialmente lineares, homogeneamente ramificados, os quais podem ser preparados, por exemplo, por processos divulgados nas patentes US nos 5.272.236 e 5.278.272, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência; e polímeros e copolímeros de etileno polimerizados com radicais livres, de alta pressão tais como polímeros de polietileno de baixa densidade (PEBD) ou de etileno acetato de vinila (EVA).
As composições poliméricas, e misturas das mesmas, descritas nas patentes U.S.
nos 6.566.446, 6.538.070,
5.677.383,
6.316.549, 6.111.023, cada uma das quais
5.869.575, 5.844.045, ou é incorporada aqui por referência em sua totalidade, também podem ser adequadas em algumas configurações. Em algumas configurações, as misturas podem incluir dois polímeros Ziegler-Natta diferentes. Em outras configurações, as misturas podem incluir misturas de um polímero Ziegler-Natta e um metaloceno. Em ainda outras configurações, o polímero usado aqui pode ser uma mistura de dois polímeros de metaloceno diferentes. Em outras configurações, polímeros de catalisador de sítio único podem ser usados.
[0042] Em algumas configurações, o polímero é um copolímero ou interpolímero baseado em propileno. Em algumas configurações particulares, o copolímero ou interpolímero de propileno/etileno é caracterizado como tendo sequências de propileno substancialmente isotáticas. O termo “sequências de propileno substancialmente isotáticas e termos similares significam que as sequências têm uma tríade isotática (mm)
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16/79 medida por
RMN de 13C maior que cerca de 0,85 em uma configuração maior que cerca de 0,90 em uma outra configuração maior que cerca de
0,92 em outra configuração;
e maior que cerca de
0, 93 em ainda outra configuração.
Tríades isotáticas são bem conhecidas na técnica e são descritas em, por exemplo, patente U.S. n° 5.504.172 e WO
00/01745, que se referem à sequência isotática em termos de uma unidade de tríade na cadeia molecular do copolímero determinada pelo espectro de
RMN de 13C.
base pode
Em outras configurações ser polímeros baseados em (EVA). Em polímeros particulares, etileno acetato polímero de vinila outras configurações, o polímero base pode ser baseados em etileno-acrilato de metila (EMA). Em outras configurações particulares, o copolímero de etilenoalfa-olefina pode ser copolímeros ou interpolímeros de etileno-buteno, etileno-hexeno, ou etileno-octeno. Em outras configurações particulares, o copolímero de propileno-alfaolefina pode ser um copolímero ou interpolímero de propilenoetileno ou propileno-etileno-buteno.
[0044] Em uma configuração particular, a resina termoplástica pode compreender um interpolímero de alfaolefina de etileno com um comonômero compreendendo um alqueno, tal como 1-octeno. O copolímero de etileno e octeno pode estar presente sozinho ou em combinação com uma outra resina termoplástica, tal como copolímero de etileno-ácido acrílico. Quando presentes juntos, a razão em peso entre o copolímero de etileno e octeno e o copolímero de etilenoácido acrílico pode variar de cerca de 1:10 a cerca de 10:1, tal como de cerca de 3:2 a cerca de 2:3. A resina polimérica, tal como o copolímero de etileno-octeno, pode ter uma
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17/79 cristalinidade menor que cerca de 50%, tal como menor que cerca de 25%. Em algumas configurações, a cristalinidade do polímero pode variar de 5 a 35%. Em outras configurações, a cristalinidade pode variar de 7 a 20%.
[0045] As configurações divulgadas aqui também podem incluir um componente polimérico que pode incluir pelo menos um interpolímero de olefina multibloco. Interpolímeros de olefina multibloco adequados podem incluir aqueles descritos no pedido de patente provisória U.S. ns 60/818.911, por exemplo, O termo “copolímero multibloco ou se refere a um polímero compreendendo duas ou mais regiões ou segmentos (referidos como “blocos) distintas quimicamente preferivelmente unidas de uma maneira linear, isto é, um polímero compreendendo unidades diferenciadas quimicamente que são unidas extremidade com extremidade com relação à funcionalidade etilênica polimerizada, ao invés de modo pendente ou enxertado. Em certas configurações, os blocos diferem na quantidade ou tipo de comonômero incorporado neles, na densidade, na quantidade de cristalinidade, no tamanho de cristalito atribuível a um polímero de tal composição, no tipo ou grau de tacticidade (isotático ou sindiotático), regio-regularidade ou regio-irregularidade, na quantidade de ramificações, incluindo ramificações de cadeia longa ou hiper-ramificações, na homogeneidade, ou qualquer outra propriedade química ou física. Os copolímeros multibloco são caracterizados por distribuições únicas de índice de polidispersividade (IPD ou Mw/Mn), distribuição de comprimento de bloco, e/ou distribuição de número de blocos devido ao processo único de produção dos polímeros. Mais especificamente, quando produzidos em um processo contínuo,
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18/79 as configurações dos polímeros podem possuir um IPD variando de cerca de 1,7 a cerca de 8; de cerca de
1,7 a cerca de 3,5 em outras configurações ; de cerca de 1,7 a cerca de 2,5 em outras configurações; e de cerca de 1,8 a cerca de 2,5 ou de cerca de 1,8 a cerca de 2,1 em ainda outras configurações.
Quando produzidas em processo de bateladas ou semi-bateladas, as configurações dos polímeros podem possuir um IPD variando de cerca de 1,0 a cerca de 2,9; de cerca de
1,3 a cerca de
2,5 em outras configurações;
de cerca de 1,4 a cerca de
2,0 em outras configurações; e de cerca de 1,4 a cerca de 1,8 em ainda outras configurações.
[0046] Um exemplo do interpolímero de olefina multibloco é um interpolímero em blocos de etileno/a-olefina. Um outro exemplo do interpolímero de olefina multibloco é um interpolímero de propileno/a-olefina. A descrição seguinte se focaliza no interpolímero como tendo etileno como o monômero principal, mas se aplica de um modo similar a interpolímeros multibloco baseados em propileno com relação a características poliméricas gerais.
[0047] Os copolímeros multibloco de etileno/a-olefina podem compreender etileno e um ou mais comonômeros de aolefina copolimerizáveis de forma polimerizada, caracterizados por múltiplos (isto é, dois ou mais) blocos ou segmentos de duas ou mais unidades de monômero polimerizado diferindo em propriedades químicas ou físicas (interpolímeros em blocos). Em algumas configurações, o copolímero é um interpolímero multibloco. Em algumas configurações, o interpolímero multibloco pode ser representado pela seguinte fórmula:
(AB)n
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19/79 onde n é pelo menos 1, e em várias configurações n é um número inteiro maior que 1, tal como 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, ou maior; A representa um bloco ou segmento duro; e B representa um bloco ou segmento macio. Preferivelmente, A's e B's estão ligados de um modo linear, não de um modo ramificado ou em estrela. Segmentos duros se referem a blocos de unidades polimerizadas nos quais etileno está presente em uma quantidade maior que cerca de 95% em peso em algumas configurações, e em outras configurações maior que 98% em teor de comonômero nos segmentos em algumas configurações, e em que 2% em peso do peso total dos peso. Em outras palavras, o duros é menor que 5% em peso outras configurações, menor segmentos duros. Em algumas configurações, os segmentos duros compreendem todo ou substancialmente todo etileno. Segmentos macios, por outro lado, se referem a blocos de unidades polimerizadas nos quais o teor de comonômero é maior que cerca de 5% em peso do peso total dos segmentos macios em algumas configurações, maior que 8% em peso, maior que 10% em peso, ou maior que 15% em peso em várias outras configurações. Em algumas configurações, o teor de comonômero nos segmentos macios pode ser maior que cerca de 20% em peso, maior que 25% em peso, maior que 30% em peso, maior que 35% em peso, maior que 40% em peso, maior que 45% em peso, maior que 50% em peso, ou maior que 60% em peso em várias outras configurações.
[0048] Em algumas configurações, os blocos A e blocos B podem ser distribuídos randomicamente ao longo da cadeia polimérica. Em outras palavras, os copolímeros em blocos não têm uma estrutura como:
AAA—AA—BBB—BB
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20/79 [0049] Em outras configurações, os copolímeros em blocos não têm um terceiro bloco. Em ainda outras configurações, nem o bloco A ou o bloco B compreendem dois ou mais segmentos (ou sub-blocos), tal como um segmento de ponta.
[0050] Os interpolímeros multibloco podem ser caracterizados por um índice médio de blocos, ABI variando de maior que zero a cerca de 1,0 e uma distribuição de peso molecular, Mw/Mn, maior que cerca de 1,3. O índice médio de blocos, ABI é o peso médio do índice de blocos (“BI) para cada uma das frações obtidas em TREF preparativa de 20°C e 110°C, com incrementos de 5°C.
ABI = V (w,Bl,) onde BI é o índice de blocos para a iésima fração do interpolímero multibloco obtido em TREF preparativa, e wi é a porcentagem em peso da iésima fração.
[0051] Similarmente, a raiz quadrada do segundo momento sobre a média, daqui por diante referida como o índice em blocos médio ponderado de segundo momento, pode ser definido como segue:
BI médio ponderadode 2o momento = Σ(»;(BIi - ABI)’-) (N - 1)V w N
[0052] Para cada fração polimérica, BI é definido por uma das duas equações seguintes (ambas as quais proporcionam o mesmo valor de BI):
BI = 1/Tx -1/Tx0
1/Ta -1/Tb ou
LnPx - LnPx 0 LnPA - LnPAB onde Tx é a temperatura de eluição de fracionamento por eluição com gradiente de temperatura analítico (ATREF) para a
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21/79 iésima fração (preferivelmente expressa em Kelvin) , Px é a fração molar de etileno para a iésima fração, a qual pode ser
medida por RMN ou IV como descrito abaixo. PAB é a fração
molar de etileno de todo o interpolímero de etileno/a-
olefina (antes do fracionamento) , que também pode ser medida
por RMN ou IV. TA e PA são a temperatura de eluição ATREF e a fração molar de etileno para “segmentos duros puros (que se referem aos segmentos cristalinos do interpolímero). Como uma aproximação ou para os polímeros onde a composição do “segmento duro é desconhecida, os valores de TA e PA são definidos para aqueles para homopolímero de polietileno de alta densidade.
[0053] TAB é a temperatura de eluição ATREF para um copolímero randômico da mesma composição (tendo uma fração molar de etileno de PAB) e peso molecular como o interpolímero multibloco. TAB pode ser calculada a partir da fração molar de etileno (medida por RMN) usando a seguinte equação:
Ln Pab = a/TAB + β onde a e β são duas constantes que podem ser determinadas por uma calibração usando um número de frações de TREF preparativa bem caracterizadas de um copolímero randômico de composição ampla e/ou copolímeros randômicos de etileno bem caracterizados com composição estreita. Deve ser notado que a e β podem variar de instrumento para instrumento. Além disso, pode-se necessitar criar uma curva apropriada de calibração com a composição polimérica de interesse, usando faixas de peso molecular e tipo de comonômero apropriadas para as frações de TREF preparativa e/ou copolímeros randômicos usados para criar a calibração. Existe um leve
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22/79 efeito de peso molecular. Se a curva de calibração for obtida de faixas de pesos moleculares similares, tal efeito será essencialmente desprezível. Em algumas configurações, os copolímeros randômicos de etileno e/ou frações de TREF preparativa de copolímeros randômicos satisfazem o seguinte relacionamento:
Ln P = - 237,83 /Tatref + 0,639 [0054] A equação de calibração acima se relaciona com a fração molar de etileno, P, com a temperatura de eluição TREF analítica, TATREF, para copolímeros randômicos de composição estreita e/ou frações de TREF preparativa de copolímeros randômicos de composição ampla. TXO é a temperatura de ATREF para um copolímero randômico da mesma composição e tendo uma fração molar de etileno de PX. TXO pode ser calculada a partir de LnPX = a/TXO + β. Reciprocamente, PXO é a fração molar de etileno para um copolímero randômico da mesma composição e tendo uma temperatura ATREF de TX, que pode ser calculada a partir de Ln PXO = a/TX + β.
[0055] Uma vez que o índice de blocos (BI) para cada fração de TREF preparativa seja obtido, o índice de blocos médio ponderado, ABI, para todo o polímero pode ser calculado. Em algumas configurações, ABI é maior que zero mas menor que cerca de 0,4 ou de cerca de 0,1 a cerca de 0,3. Em outras configurações, ABI é maior que cerca de 0,4 e até cerca de 1,0. Em ainda outras configurações, ABI deve estar na faixa de cerca de 0,4 a cerca de 0,7, de cerca de 0,5 a cerca de 0,7, ou de cerca de 0,6 a cerca de 0,9. Em algumas configurações, ABI está na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 0,9, de cerca de 0,3 a cerca de 0,8, ou de cerca de 0,3 a cerca de 0,7, de cerca de 0,3 a cerca de 0,6, de cerca de 0,3
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23/79 a cerca de 0,5, ou de cerca de 0,3 a cerca de 0,4. Em outras configurações, ABI está na faixa de cerca de 0,4 a cerca de 1,0, de cerca de 0,5 a cerca de 1,0, ou de cerca de 0,6 a cerca de 1,0, de cerca de 0,7 a cerca de 1,0, de cerca de 0,8 a cerca de 1,0, ou de cerca de 0,9 a cerca de 1,0.
[0056] Uma outra característica do interpolímero multibloco é que o interpolímero pode compreender pelo menos uma fração de polímero que pode ser obtida por TREF preparativa, sendo que a fração tem um índice de blocos maior que cerca de 0,1 e até cerca de 1,0 e o polímero tendo uma distribuição de peso molecular, Mw/Mn, maior que cerca de 1,3. Em algumas configurações, a fração de polímero tem um índice de blocos maior que cerca de 0,6 e até cerca de 1,0, maior que cerca de 0,7 e até cerca de 1,0, maior que cerca de 0,8 e até cerca de 1,0, ou maior que cerca de 0,9 e até cerca de 1,0. Em outras configurações, a fração de polímero tem um índice em blocos maior que cerca de 0,1 e até cerca de 1,0, maior que cerca de 0,2 e até cerca de 1,0, maior que cerca de 0,3 e até cerca de 1,0, maior que cerca de 0,4 e até cerca de 1,0, ou maior que cerca de 0,4 é até cerca de 1,0. Em ainda outras configurações, a fração de polímero tem um índice de blocos maior que cerca de 0,1 e até cerca de 0,5, maior que cerca de 0,2 e até cerca de 0,5, maior que cerca de 0,3 e até cerca de 0,5, ou maior que cerca de 0,4 e até cerca de 0,5. Em ainda outras configurações, a fração de polímero tem um índice de blocos maior que cerca de 0,2 e até cerca de 0,9, maior que cerca de 0,3 e até cerca de 0,8, maior que cerca de 0,4 e até cerca de 0,7, ou maior que cerca de 0,5 e até cerca de 0,6.
[0057] Os interpolímeros multibloco de etileno a-olefina
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24/79 usados em configurações divulgadas aqui podem ser interpolímeros de etileno com pelo menos uma a-olefina C3C20. Os interpolímeros podem compreender adicionalmente diolefina
C4-C18 e/ou alquenil-benzeno.
Comonômeros insaturados adequados úteis para polimerização com etileno incluem, por exemplo, monômeros etilenicamente insaturados, dienos conjugados ou não conjugados, polienos, alquenilbenzenos , etc. Exemplos de tais comonômeros incluem aolefinas
C3-C20 tais como propileno, isobutileno,
1-buteno,
1hexeno,
1-penteno, 4-metil-1-penteno , 1-hepteno,
1-octeno,
1noneno,
1-deceno, e similares. Em certas configurações, as a-olefinas podem ser 1-buteno ou 1-octeno. Outros monômeros adequados incluem estireno, estirenos substituídos com halo ou alquila, vinilbenzociclobutano,
1,4-hexadieno,
1,7octadieno, e naftênicos (tais como ciclopenteno, ciclohexeno, e cicloocteno , por exemplo).
[0058]
Os interpolímeros multibloco divulgados aqui podem ser diferenciados de copolímeros randômicos, convencionais, misturas físicas de polímeros, e copolímeros em blocos preparados via adição sequencial de monômero, catalisadores de fluxo, e técnicas de polimerização viva aniônica ou catiônica.
Em particular, comparado com copolímero randômico dos mesmos monômeros e teor de monômero em cristalinidade ou módulo equivalente, os interpolímeros têm melhor (mais alta) resistência térmica como medida por ponto penetração TMA mais alta, resistência à tração alta temperatura, e/ou módulo de armazenamento torção a alta temperatura como determinado
de fus ão,
mais alta em
mais alto de
por anál ise
mecânica dinâmica. As propriedades de acumulação podem se beneficiar do uso de configurações dos interpolímeros
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25/79 multibloco, se comparadas com um copolímero randômico contendo os mesmos monômeros e teor de monômero, os interpolímeros multibloco têm deformação mais baixa por compressão, particularmente a temperaturas elevadas, relaxamento mais baixo por tensão, resistência mais alta à fluência, resistência mais alta ao cisalhamento, resistência mais alta a bloqueio, preparação mais rápida devido à temperatura de cristalização (solidificação) mais alta, recuperação mais alta (particularmente em temperaturas elevadas), melhor resistência à abrasão, força retrativa mais alta, e melhor aceitação de óleo e carga.
[0059] Outros interpolímeros de olefina incluem polímeros compreendendo monômeros aromáticos de monovinilideno incluindo estireno, o-metil estireno, p-metil estireno, tbutilestireno, e similares. Em particular, os interpolímeros compreendendo etileno e estireno podem ser usados. Em outras configurações, copolímeros compreendendo etileno, estireno e uma a-olefina C3-C20, opcionalmente compreendendo um dieno C4C20, podem ser usados.
[0060] Monômeros de dieno não conjugado adequados podem incluir dieno de hidrocarboneto de cadeia reta, cadeia ramificada ou cíclico tendo de 6 a 15 átomos de carbono. Exemplos de dienos não conjugados adequados incluem, mas não estão limitados a, dienos acíclicos de cadeia reta, tais como
1,4-hexadieno, 1,6-octadieno, 1,7-octadieno, 1,9-decadieno, dienos acíclicos de cadeia ramificada, tais como 5-metil-1,4 hexadieno;
3,7-dimetil-1,6-octadieno;
3,7-dimetil-1,7octadieno e isômeros misturados de dihidromiriceno e dihidroocineno, dienos alicíclicos de anel simples, tais como
1,3-ciclopentadieno; 1,4-ciclohexadieno; 1,5-ciclooctadieno e
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1.5- ciclododecadieno, e dienos multianel com anéis fundidos e em ponte alicíclicos, tais como tetrahidroindeno, metil tetrahidroindeno, diciclopentadieno, biciclo-(2,2,1)-hepta-
2.5- dieno; alquenila, alquilideno, cicloalquenila e cicloalquilideno norbornenos, tais como 5-metileno-2norbroneno (MNB); 5-propenil-2-norborneno, 5-isopropilideno2-norborneno, 5-(4-ciclopentenil)-2-norborneno, 5ciclohexilideno-2-norborneno, 5-vinil-2-norborneno, e norbornadieno. Dos dienos tipicamente usados para preparar EPDMs, os dienos particularmente preferidos são 1,4-hexadieno (HD), 5-etilideno-2-norborneno (ENB), 5-vinilideno-2- norborneno (VNB),
5-metileno-2-norborneno (MNB), diciclopentadieno (DCPD).
[0061] Uma classe de polímeros desejáveis que podem ser usados de acordo com as configurações divulgadas aqui inclui interpolímeros elastoméricos de etileno, uma a-olefina C3C20, especialmente propileno, e opcionalmente um ou mais monômeros de dieno. a-Olefinas preferidas para uso nesta configuração são projetadas pela fórmula CH2=CHR*, onde R* é um grupo alquila linear ou ramificado de 1 a 12 átomos de carbono. Exemplos de a-olefinas adequadas incluem, mas não estão limitadas a, propileno, isobutileno, 1-buteno, 1penteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, e 1-octeno. Uma aolefina particularmente preferida é propileno. Os polímeros baseados em propileno são geralmente referidos na técnica com polímeros EP ou EPDM. Dienos adequados para uso na preparação de tais polímeros, especialmente polímeros tipo EPDM multibloco incluem dienos de cadeia reta ou ramificada, cíclicos ou policíclicos, conjugados ou não conjugados compreendendo de 4 a 20 carbonos. Os dienos preferidos
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27/79 incluem 1,4-pentadieno, 1,4-hexadieno, 5-etilideno-2norborneno, diciclopentadieno, ciclohexadieno, e 5butilideno-2-norborneno. Um dieno particularmente preferido é 5-etilideno-2-norborneno.
[0062] Em configurações selecionadas a resina termoplástica é formada a partir de copolímeros de etilenoa-olefina ou copolímeros de propileno-a-olefina. Em particular, em configurações selecionadas, a resina termoplástica inclui uma ou mais poliolefinas não polares.
[0063] Os polímeros, copolímeros, interpolímeros, e interpolímeros multibloco de olefina podem ser funcionalizados incorporando pelo menos um grupo funcional na estrutura do polímero. Grupos funcionais exemplares podem incluir, por exemplo, ácidos carboxílicos mono- e difuncionais etilenicamente insaturados, anidridos de ácido carboxílico mono- e di-funcional etilenicamente insaturados, sais dos mesmos e ésteres dos mesmos. Tais grupos funcionais podem ser enxertados a um polímero de olefina, ou ele pode ser copolimerizado com etileno e um comonômero adicional opcional para formar um interpolímero de etileno, o comonômero funcional e opcionalmente outro(s) comonômero(s). Meios para enxertar grupos funcionais em polietileno são descritos, por exemplo, nas patentes U.S. nos 4.762.890, 4.927.888, e 4.950,541, as divulgações das quais são incorporadas aqui por referência em sua totalidade. Um grupo funcional particularmente útil é anidrido maleico.
[0064] A quantidade do grupo funcional presente no polímero funcional pode variar. O grupo funcional pode estar presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 1,0% em peso em algumas configurações; pelo menos cerca de 5% em peso
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28/79 em outras configurações; e pelo menos cerca de 7% em peso em ainda outras configurações. O grupo funcional pode estar presente em uma quantidade menor que cerca de 40% em peso em algumas configurações; menor que cerca de 30% em peso em outras configurações; e menor que cerca de 25% em peso em ainda outras configurações.
[0065] Em certas configurações, a resina termoplástica pode ser um copolímero ou interpolímero de etileno-octeno tendo uma densidade entre 0,863 e 0,911 g/cm3 e índice de fundido (190°C com peso de 2,16 kg) de 0,1 a 100 g/10 min. Em outras configurações, os copolímeros de etileno-octeno podem ter uma densidade entre 0,863 e 0,902 g/cm3 e um índice de fundido (190°C com peso de 2,16 kg) de 0,8 a 35 g/10 min.
[0066] Em certas configurações, a resina termoplástica pode ser um copolímero ou interpolímero de propileno-etileno tendo um teor de etileno entre 5 e 20% em peso e uma taxa de fluxo de fundido (230°C com peso de 2,16 kg) de 0,5 a 300 g/10 min. Em outras configurações, o copolímero ou interpolímero de propileno-etileno pode ter um teor de etileno entre 9 e 12% em peso e uma taxa de fluxo de fundido (230°C com peso de 2,16 kg) de 1 a 100 g/10 min.
[0067] Em certas outras configurações, a resina termoplástica pode ser um polietileno de baixa densidade tendo uma densidade entre 0,911 e 0,925 g/cm3 e índice de fundido (190°C com peso de 2,16 kg) de 0,1 a 100 g/10 min.
[0068] Em outras configurações, a resina termoplástica pode ter uma cristalinidade menor que 50%. Em configurações preferidas, a cristalinidade do polímero base pode ser de 5 a 35%. Em configurações mais preferidas, a cristalinidade pode variar de 7 a 20%.
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29/79 [0069] Em certas outras configurações, a resina termoplástica é um polímero semicristalino e pode ter um ponto de fusão menor que 110sC. Em configurações preferidas, o ponto de fusão pode ser de 25 a 100°C. Em configurações mais preferidas, o ponto de fusão pode ser entre 40 e 85°C.
[0070] Em outras configurações, a resina termoplástica é um polímero vítreo e pode ter uma temperatura de transição vítrea menor que 110°C. Em configurações preferidas, a temperatura de transição vítrea pode variar de 20 a 100°C. Em configurações mais preferidas, a temperatura de transição vítrea pode ser de 50 a 75°C.
[0071] Em certas configurações, a resina termoplástica pode ter um peso molecular médio ponderado maior que 10.000 g/mol. Em outras configurações, o peso molecular médio ponderado pode ser de 20.000 a 150.000 g/mol; em ainda outras configurações, de 50.000 a 100.000 g/mol.
[0072] A uma ou mais resinas termoplásticas podem ser contidas dentro da dispersão aquosa em uma quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 96% em peso. Por exemplo, a resina termoplástica pode estar presente na dispersão aquosa em uma quantidade de cerca de 10% em peso a cerca de 60% em peso, e cerca de 20% a cerca de 50% em peso em uma outra configuração.
Agente estabilizante da dispersão [0073] As configurações divulgadas aqui usam um agente estabilizante para promover a formação de uma dispersão ou emulsão estável. Em configurações selecionadas, o agente estabilizante pode ser um tensoativo, um polímero (diferente da resina termoplástica ou polímero base detalhado acima), ou misturas dos mesmos. Em outras configurações, a resina é um
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30/79 auto-estabilizante, tal que um agente estabilizante exógeno adicional pode não ser necessário. Por exemplo, um sistema auto-estabilizante pode incluir um poliéster parcialmente hidrolisado, onde combinando poliéster com uma base aquosa, uma resina poliéster e molécula estabilizante como tensoativo pode ser produzida. Em particular, o agente estabilizante pode ser usado como um dispersante, um tensoativo para escumar a espuma, ou pode servir para ambos os propósitos. Em adição, um ou mais agentes estabilizantes podem ser usados em combinação.
[0074] Em certas configurações, o agente estabilizante pode ser um polímero polar, tendo um grupo polar como um comonômero ou monômero enxertado. Em configurações preferidas, o agente estabilizante pode incluir uma ou mais poliolefinas polares tendo um grupo polar como um comonômero ou monômero enxertado. Polímeros típicos incluem copolímeros de etileno-ácido acrílico (EAA) e etileno-ácido metacrílico, tais como aqueles disponíveis sob as marcas comerciais
PRIMACOR® (marca registrada de
The
Dow Chemical Company),
NUCREL® (marca registrada de E.I.
Dupont de Nemours)
ESCOR® (marca registrada de ExxonMobil) e descritos nas patentes
U.S. nos 4.599.392, e 5.938.437, cada uma das quais incorporada aqui por referência em sua totalidade. Outros polímeros adequados incluem copolímero de etileno acrilato de etila (EEA), etileno metacrilato de metila (EMMA), e etileno acrilato de butila (EBA). Outro copolímero de etileno-ácido carboxílico também pode ser usado. Aqueles tendo experiência ordinária na técnica reconhecerão que um número de outros polímeros úteis também podem ser usados.
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31/79 [0075] Se o grupo polar do polímero é ácido ou base por natureza, o polímero de agente estabilizante pode ser parcialmente ou totalmente neutralizado com um agente neutralizante para formar o sal correspondente. Em certas configurações, a neutralização do agente estabilizante, tal como um ácido graxo de cadeia longa ou EAA, pode ser de 25 a 200% em uma base molar; de 50 a 110% em uma base molar em outras configurações. Por exemplo, para EAA, o agente neutralizante é uma base, tal como hidróxido de amônio ou hidróxido de potássio, por exemplo. Outros agentes neutralizantes podem incluir hidróxido de lítio ou hidróxido de sódio, por exemplo. Aqueles tendo experiência ordinária na técnica apreciarão que a seleção de um agente neutralizante apropriado depende da composição específica formulada, e que tal escolha está dentro do conhecimento daqueles de experiência ordinária na técnica.
[0076] Outros agentes estabilizantes que podem ser usados incluem ácidos graxos de cadeia longa ou sais de ácido graxo tendo de 12 a 60 átomos de carbono. Em outras configurações, o ácido graxo de cadeia longa ou sal de ácido graxo pode ter de 12 a 40 átomos de carbono.
[0077] Agentes estabilizantes adicionais que podem ser úteis incluem tensoativos catiônicos, tensoativos aniônicos, ou tensoativos não iônicos. Exemplos de tensoativos aniônicos incluem sulfonatos, carboxilatos, e tensoativos catiônicos incluem aminas fosfatos. Exemplos de quaternárias. Exemplos de tensoativos não iônicos incluem copolímeros em blocos contendo óxido de etileno e tensoativos de silicone.
Tensoativos úteis como um agente estabilizante podem ser tensoativos externos ou tensoativos internos.
Tensoativos
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32/79 externos são tensoativos que não se tornam quimicamente reagidos dentro do polímero durante a preparação da dispersão. Exemplos de tensoativos externos úteis aqui incluem sais de ácido dodecil benzeno sulfônico e sal de lauril ácido sulfônico. Tensoativos internos são tensoativos que se tornam quimicamente reagidos dentro do polímero durante a preparação da dispersão.
Um exemplo de um tensoativo interno útil aqui inclui ácido 2,2-dimetilol propiônico e seus sais.
Em configurações particulares, agente dispersante ou agente estabilizante pode ser usado em uma quantidade variando de maior que zero a cerca de 60% em peso baseado na quantidade de polímero base (ou mistura de polímero base) usada. Por exemplo, ácidos graxos de cadeia longa ou sais dos mesmos podem ser usados de 0,5
10% em peso baseado na quantidade de polímero base.
Em outras configurações, copolímeros de etileno-ácido acrílico ou etileno-ácido metacrílico podem ser usados em uma quantidade de
0,5 a 60% em peso baseado na quantidade do polímero base
Em ainda outras configurações, sais de ácido sulfônico podem ser usados em uma quantidade de
0,5 a
10% em peso baseado na quantidade de polímero base.
Como discutido acima, mais que um agente estabilizante pode ser usado, e combinações podem ser usadas como um dispersante como um tensoativo, por exemplo.
Dispersantes
Em uma configuração, a dispersão aquosa pode incluir dispersante em uma quantidade de mais que cerca de 1% em peso da dispersão aquosa;
mais que cerca de 2% em uma outra configuração; e mais que cerca de 3% em ainda uma outra
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33/79 configuração. Em outra configuração, a dispersão aquosa pode incluir um agente dispersante em uma quantidade menor que cerca de 10% em peso da dispersão aquosa; menor que cerca de 8% em uma outra configuração; e menor que 5% em ainda uma outra configuração.
[0081] Dispersantes adequados para as partículas de resina de poliolefina podem incluir sais de ácido(s) graxo(s) de comprimento de cadeia de carbono maior que 12 e preferivelmente de 18 a 36 átomos de carbono. Os sais podem ser um metal alcalino ou sal de amônio do ácido graxo, preparado por neutralização do ácido com a base correspondente, p.ex., NaOH, KOH, e NH4OH. Estes sais podem ser formados in situ na etapa de dispersão, como descrito mais completamente abaixo. O dispersante apropriado de ácido graxo pode ser selecionado para servir como dispersante para a etapa de extrusão para obter o tamanho médio desejado das partículas, que em uma configuração está entre cerca de 0,2 e 25 microlitros e entre cerca de 0,5 e 10 microlitros em uma outra configuração. Em uma outra configuração, as partículas de poliolefina podem variar de tamanho de 0,5 a 1,5 microlitros.
[0082] Alguém de experiência ordinária na técnica reconhecerá que o dispersante usado para criar uma dispersão aquosa relativamente estável de partículas de resina poliolefínica pode variar dependendo da natureza das partículas poliolefínicas empregadas. Adicionalmente, o dispersante usado pode ser igual ou diferente do tensoativo de escumação usado na preparação subsequente da escuma. Formulações da dispersão [0083] As formulações da dispersão de acordo com as
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34/79 configurações divulgadas aqui podem incluir um meio líquido, tal como água, uma resina termoplástica, um agente estabilizante de dispersão, e opcionalmente uma carga. Com relação à resina termoplástica e ao agente estabilizante de dispersão, em algumas configurações, a resina termoplástica pode compreender entre cerca de 30% a 99% (em peso) da quantidade total de polímero base e agente estabilizante de dispersão na composição. Em outras configurações, a resina termoplástica pode compreender entre cerca de 50% e cerca de 80% (em peso) da quantidade total de polímero base e agente estabilizante de dispersão na composição. Em ainda outras configurações, as resinas termoplásticas podem compreender cerca de 70% (em peso) da quantidade de polímero base e agente estabilizante de dispersão na composição.
Em uma configuração, a dispersão aquosa divulgada aqui pode incluir partículas de resina de poliolefina variando de tamanho de cerca de
0,2 a 10 microlitros;
de cerca de
0,5 a 5 microlitros em uma outra configuração; e de cerca de a 2 microlitros. Portanto , em comparação com as fibras termoplásticas misturadas com a dispersão aquosa, as partículas de resina de poliolefina são várias ordens de magnitude menores que as fibras, discutidas adicionalmente abaixo.
[0085] Em uma particular configuração, a resina poliolefínica pode incluir copolímeros e interpolímeros de etileno e/ou propileno e outros monômeros selecionados de olefinas C4 a c10, preferivelmente alfa-olefinas, mais preferivelmente de alfa-olefinas C4 a C8 e, mais preferivelmente, selecionadas de n-buteno, n-hexeno e n octeno. O teor de etileno ou propileno da resina pode variar
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35/79 de cerca de 2 a 98% em peso das partículas de poliolefina. Onde uma espuma mais flexível, mais macia, possa ser desejada, uma poliolefina baseada primariamente em etileno pode ser selecionada na qual o etileno compreenda de cerca de 98 a 50% em peso da poliolefina. Onde uma espuma mais rígida de maior módulo de flexão possa ser desejada, uma poliolefina primariamente baseada em propileno ou outra pode ser selecionada na qual propileno compreenda de cerca de 98 a 50% da poliolefina. Comonômero(s) selecionado(s) pode(m) compreender o restante da poliolefina.
[0086] Em uma configuração, a resina poliolefínica pode incluir uma poliolefina baseada em etileno que tenha um índice de fundido (“MI) determinado de acordo com a ASTM D1238 (190°C com um peso de 2,16 kg) de cerca de 0,1 a 25g/10 min; de 0,25 a 22 g/10 min em uma outra configuração; e de cerca de 0,5 a 18 g/10 min em ainda uma outra configuração. Em outra configuração, a resina poliolefínica pode incluir uma poliolefina baseada em propileno que tenha uma Taxa de Fluxo de Fundido (“MFR”) determinada de acordo com a ASTM D1238 (230°C com peso de 2,16 kg) de cerca de 0,25 a 85g/10 min; de cerca de 0,7 a 70 g/10 min em uma outra configuração; de cerca de 1,4 a 60 em ainda uma outra configuração; e de cerca de 2 a 50 g/10 min em ainda uma outra configuração.
[0087] Em uma configuração, a resina poliolefínica pode compreender uma poliolefina baseada em etileno tendo uma densidade variando de cerca de 0,845 a 0,925 g/cm3; de cerca de 0,85 a 0,91 em uma outra configuração; de cerca de 0,855 a 0,905 em ainda uma outra configuração; e de cerca de 0,86 a 0,90 em ainda uma outra configuração.
[0088] Uma classe de poliolefinas particularmente
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36/79 adequadas para uso aqui são copolímeros de etileno e 1-octeno ou 1-buteno, onde etileno compreende de cerca de 50 a 90% em peso do copolímero em uma configuração, e de cerca de 55 a 85% em peso do copolímero em uma outra configuração e 1octeno ou 1-buteno compreende de cerca de 10 a 50% em peso do copolímero em uma configuração e de cerca de 15 a 45% em peso do copolímero em um outro exemplo, e onde o copolímero de etileno tem um Índice de Fundido variando de cerca de 0,25 a 30g/10 min em uma configuração, e 0,5 a 20g/10 min em uma outra configuração.
[0089] Uma outra classe preferida de poliolefinas inclui copolímeros de 1-propeno e etileno, 1-octeno, 1-hexeno ou 1buteno, onde 1-propeno compreende de cerca de 65 a 95% em peso do copolímero em uma configuração, e de cerca de 75 a 93% em peso do copolímero em uma outra configuração e etileno, 1-octeno, 1-hexeno ou 1-buteno compreendem de cerca de 5 a 35% em peso do copolímero em uma configuração, e de cerca de 7 a 25% em peso do copolímero em uma outra configuração, e sendo que o copolímero tem um Fluxo de Fundido variando de cerca de 0,7 a 85g/10 min em uma configuração e de cerca de 1,4 a 55g/10 min em uma outra configuração.
[0090] A resina termoplástica e o agente estabilizante de dispersão são preferivelmente dispersados em um meio líquido, o qual em algumas configurações é água. Em algumas configurações, base suficiente é adicionada para neutralizar a dispersão resultante para conseguir uma faixa de pH de cerca de 6 a 14. Em configurações particulares, base suficiente é adicionada para manter um pH entre cerca de 9 a cerca de 12. O teor de água da dispersão pode ser controlado
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37/79 tal que o teor combinado da resina termoplástica e do agente estabilizante de dispersão (teor de sólidos) fique entre cerca de 1% a cerca de
74% (em volume) .
Em uma outra configuração, o teor de sólidos varia entre cerca de
25% a cerca de 74% (em volume). Em ainda uma outra configuração, o teor de sólidos varia entre cerca de 30% a cerca de 50% (sem carga, em peso). Em ainda outra configuração, o teor de sólidos varia entre cerca de 40% a cerca de 55% (sem carga, em peso).
[0091] As dispersões formadas de acordo com as configurações divulgadas aqui podem ser caracterizadas por ter um tamanho médio de partícula entre cerca de 0,3 a cerca de 3,0 microlitros. Em outras configurações, as dispersões podem ter um tamanho médio de partícula de cerca de 0,8 a cerca de 1,2 microlitros. “Tamanho médio de partícula como usado aqui significa o tamanho de partícula médio em volume. Para medir o tamanho de partícula, técnicas de difração de laser podem ser empregadas por exemplo. Um tamanho de partícula nesta descrição se refere ao diâmetro do polímero na dispersão. Para partículas de polímero que não são esféricas, o diâmetro da partícula é a média dos eixos geométricos longo e curto da partícula. Os tamanhos de partícula podem ser medidos em um analisador de tamanho de partícula por difração de laser Beckman-Coulter LS230 ou outro dispositivo adequado.
[0092] Em uma configuração específica, uma resina termoplástica, um agente estabilizante, e uma carga são amassados fundidos em uma extrusora junto com água e um agente neutralizante, tal como amônia, hidróxido de potássio, ou uma combinação dos dois para formar um composto em
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38/79 dispersão. Aqueles tendo experiência ordinária na técnica reconhecerão que um número de outros agentes neutralizantes podem ser usados. Em algumas configurações, a carga pode ser adicionada após misturar o polímero base e agente estabilizante.
[0093] Qualquer meio amassador de fundido conhecido na técnica pode ser usado. Em algumas configurações, um amassador, um rotoestator, um misturador BANBURY®, extrusora de fuso simples ou extrusora multifuso é usado. Um processo para produzir as dispersões de acordo com configurações divulgadas aqui não é particularmente limitado. Um processo preferido, por exemplo, é um processo compreendendo amassar fundidos os componentes mencionados acima de acordo com a patente U.S. n° 5.756.659 e publicação de patente U.S. 20010011118.
[0094] A fig. 1 ilustra esquematicamente um aparelho de extrusão que pode ser usado para a formação das dispersões usadas aqui. Uma extrusora 20, em certas configurações uma extrusora de fusos duplos, é acoplada a um regulador de contrapressão, bomba de fundido, ou bomba de engrenagens 30. Configurações também provêem um reservatório base 40 e um reservatório de água inicial 50, cada um dos quais inclui uma bomba (não mostradas) . As quantidades desejadas de base e água inicial são providas a partir do reservatório de base 40 e do reservatório de água inicial 50, respectivamente. Qualquer bomba adequada pode ser usada, mas em algumas configurações uma bomba que proveja um fluxo de cerca de 150 cm3/min a uma pressão de 240 bar é usada para fornecer a base e a água inicial para a extrusora 20. Em outras configurações, uma bomba de injeção de líquido provê um fluxo
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39/79 de 300 cm3/min a 200 bar ou 600 cm3/min a 133 bar. Em algumas configurações, a base e água inicial são pré-aquecidas em um pré-aquecedor.
Tensoativos de escumação [0095] As configurações divulgadas aqui podem usar um tensoativo para facilitar ou promover a formação de uma escuma estável e auxiliar na escumação. A criação e estabilização da escuma durante as etapas de escumação e secagem podem ser realizadas por adição de um tensoativo de escumação à dispersão aquosa da resina poliolefínica quando criando inicialmente a escuma. Em adição, estes tensoativos também podem ser usados para melhorar o umedecimento aquoso de espumas secas, se desejado. Tensoativos de escumação adequados podem ser selecionados de tensoativos catiônicos, não iônicos e aniônicos. Em uma configuração, um tensoativo aniônico pode ser usado.
[0096] Em algumas configurações, o tensoativo de escumação pode ser alquilcelulose éteres, hidroxialquil celulose éteres, hidroxialquil alquilcelulose éteres, goma guar, goma xantana, e resinas de polioxietileno de peso molecular pelo menos 20.000, ou combinações dos mesmos. Outros tensoativos de escumação adequados podem ser selecionados de tensoativos catiônicos, tensoativos aniônicos, ou tensoativos não iônicos. Exemplos de tensoativos catiônicos incluem aminas quaternárias, sais de amina primária, sais de diamina, e aminas etoxiladas. Exemplos de tensoativos não iônicos incluem copolímeros em blocos contendo óxido de etileno, tensoativos de silicone, etoxilatos de alquilfenol, e carboxilatos de álcool lineares e secundários de grupo alquila contendo mais que 8 átomos de carbono.
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40/79 [0097] Exemplos de tensoativos aniônicos incluem sulfonatos, carboxilatos, e fosfatos. Em uma configuração, os tensoativos aniônicos úteis na preparação da escuma a partir da dispersão aquosa podem ser selecionados de sais de ácido carboxílico e éster amidas de ácidos graxos carboxílicos, preferivelmente ácidos graxos compreendendo de 12-36 átomos de carbono, p.ex., ácido esteárico ou láurico, ácido palmítico, mirístico, oléico, linoléico, ricinoleico, erúcico e similares.
[0098]
Em algumas configurações, o tensoativo pode incluir tensoativos anfotéricos tais como aminopropionatos, sulfonatos anfotéricos, betainas, anfotéricos baseados em imidazolina, e sultainas, entre outros. Por exemplo, o tensoativo pode ser derivado de uma imidazolina e pode ou estar na forma acetato (contendo sal) ou na forma propionato (livre de sal). Exemplos de tensoativos anfotéricos adequados incluem tensoativos tais como lauramidopropil betaina, dipropionato sódico de laurimino, cocoamidopropil hidroxil sultaina, alquiléter hidroxipropil sultaina, sulfonato sódico de capriloanfo hidroxipropila, dipropionato dissódico de caprilanfo, cocoanfopropionato sódico, iminodipropionato dissódico de octila, sulfonato sódico de cocoanfo hidroxipropila, iminodipropionato dissódico de laurila, estearoanfo acetato sódico, e iminodipropionato dissódico de sebo, entre outros. Outros tensoativos anfotéricos conhecidos na técnica também podem ser usados.
Os tensoativos úteis como um agente estabilizante podem ser tensoativos externos ou tensoativos internos. Os tensoativos externos são tensoativos que não se tornam quimicamente reagidos no polímero durante a preparação da
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41/79 dispersão. Exemplos de tensoativos externos úteis aqui incluem sais de ácido dodecil benzeno sulfônico e sal de ácido lauril sulfônico. Tensoativos internos são tensoativos que se tornam quimicamente reagidos no polímero durante a preparação da dispersão. Um exemplo de um tensoativo interno útil aqui inclui ácido 2,2-dimetilol propiônico e seus sais.
[0100] Em uma configuração, quando uma “mão boa ou sensação como tecido é desejada na espuma acabada, um derivado de ácido graxo saturado (p.ex., o sal de ácido esteárico ou palmítico) pode ser usado. Outros tensoativos aniônicos adequados incluem sulfonatos de alquilbenzeno, sulfonatos de n-alcano secundário, sulfonatos de alfaolefina, sulfonatos de óxido de dialquil difenileno, ésteres de sulfosuccinato, isotionatos, sulfatos de alquila (álcool) lineares e sulfatos de álcool éter. É entendido que os tensoativos de escumação podem ou não ser diferentes daqueles usados para preparar a dispersão. Estes tensoativos servem tanto para auxiliar a formação da escuma quanto auxiliar a estabilizar a escuma. Em uma particular configuração, o tensoativo pode ser selecionado de pelo menos um de metal alcalino, mono-, di- e trialcanol (mono-, di- ou trietanol) amina, e sais de lauril sulfato de amônio, sulfatos de dodecilbenzeno, sulfatos de etoxi álcool, e isotionatos, o sal dibásico de succinimato de N-octildecila, e misturas dos mesmos.
[0101] Em algumas configurações, o tensoativo de escumação pode ser usado em uma quantidade tal que a escuma resultante, como descrito abaixo, possa conter de 0,01 a 10,0% em peso de tensoativo de escumação baseado no peso seco do polímero termoplástico. Em outras configurações, a escuma pode conter
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42/79 de 0,02 a 3,0% em peso de tensoativo de escumação baseado no peso seco do polímero termoplástico; de 0,03 a 2,5% em peso baseado no peso seco do polímero termoplástico em outras configurações; e de 0,05 a 10,0% em peso baseado no peso seco do polímero termoplástico em ainda outras configurações. Em várias outras configurações, o tensoativo de escumação pode estar presente na escuma em uma quantidade variando de um limite inferior de 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 ou 0,05% em peso baseado no peso seco do polímero termoplástico até um limite superior de 2,0, 2,5, 3,0, 4,0, 5,0 ou 10,0% em peso baseado no peso seco do polímero termoplástico, em qualquer combinação dos dados limites superior e inferior.
Retardantes de chama [0102] As configurações das dispersões, escumas, e espumas divulgadas aqui podem usar retardantes de chama ou intumescentes, ou qualquer combinação dos mesmos, na formulação para reduzir a flamabilidade de materiais sobre os quais as dispersões, escumas, ou espumas são depositadas. Os retardantes de chama são materiais que tornam mais lento o avanço de chama ou fogo. Os aditivos retardantes de chama podem compreender qualquer combinação de sais inorgânicos, óxidos ou hidróxidos metálicos, e compostos de melamina. Em uma configuração hidróxido de alumínio ou hidróxido de magnésio ou os correspondentes óxidos metálicos podem ser usados como um material retardante de chama de carga em grande quantidade. Em uma configuração adicional, os compostos de melamina podem ser usados em combinação com outros retardantes de chama para prover um efeito intumescente. Em ainda uma outra configuração, compostos halogenados tais como parafinas cloradas, ésteres de fosfato
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43/79 halogenados, ou polímeros contendo halogênio podem ser usados. Em ainda outra configuração retardantes de chama contendo fósforo podem ser usados tais como ésteres fosfóricos, ésteres fosfóricos contendo halogênio, polióis contendo fósforo ou polímeros de fosfonatos de vinila. Em ainda uma outra configuração, intumescentes contendo nitrogênio e outros retardantes de chama como divulgados nas publicações de patentes U.S. 2003/0207969, 2004/0097620, 2004/0116565, e 2004/0138351, cada uma das quais é incorporada aqui por referência, podem ser usados.
[0103] Em algumas configurações, o retardante de chama pode ser usado em uma quantidade tal que a escuma resultante, como descrito abaixo, possa conter de 15 a 75% em peso de retardante de chama baseado no peso total da resina termoplástica, do agente estabilizante, e do retardante de chama. Em outras configurações, a escuma pode conter de 20 a 70% em peso de retardante de chama baseado no peso total da resina termoplástica, do agente estabilizante, e do retardante de chama; de 25 a 65% em peso baseado no peso total da resina termoplástica, do agente estabilizante, e do retardante de chama em outras configurações; e de 30 a 50% em peso baseado no peso total da resina termoplástica, do agente estabilizante, e do retardante de chama em ainda outras configurações. Em várias outras configurações, o retardante de chama pode estar presente na escuma em uma quantidade variando de um limite inferior de 10, 15, 20, 25, ou 30% em peso baseado no peso total da resina termoplástica, do agente estabilizante, e do retardante de chama até um limite superior de 50, 55, 60, 65, ou 70% em peso baseado no peso total da resina termoplástica, do agente estabilizante, e do
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44/79 retardante de chama, em qualquer combinação de dados limites superiores e inferiores.
[0104] Em algumas configurações, o retardante de chama pode ser usado em uma quantidade tal que a espuma resultante, como descrito abaixo, possa conter de 5 a 80% em peso de retardante de chama. Em outras configurações, a espuma pode conter de 5 a 70% em peso de retardante de chama; de 20 a 70% em peso em outras configurações; de 25 a 65% em peso em outras configurações; e de 30 a 50% em peso em ainda outras configurações. Em várias outras configurações, o retardante de chama pode estar presente em uma quantidade variando de um limite inferior de 5, 10, 15, 20, 25, ou 30% em peso até um limite superior de 50, 55, 60, 65, ou 70% em peso, em qualquer combinação dos dados limites superiores e inferiores.
Materiais de mudança de fase [0105] As dispersões, escumas, e espumas divulgadas aqui podem incluir materiais de mudança de fase. Em algumas configurações, os materiais de mudança de fase podem incluir ceras, sal de hidretos, ácidos e ésteres graxos, e parafinas encapsulados ou micro-encapsulados, Os materiais de mudança de fase podem absorver ou liberar calor devido a uma mudança de fase quando a temperatura do material de mudança de fase aumenta acima ou diminui abaixo de uma particular temperatura, respectivamente. Por exemplo, se a temperatura excede o ponto de fusão de uma cera, a cera encapsulada se funde e absorve o excesso de calor; reciprocamente, se a temperatura cai, a cera encapsulada se torna sólida novamente e libera calor. Um exemplo de um material de mudança de fase é MICRONAL®, disponível de BASF. Em algumas configurações, um
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45/79 material de mudança de fase pode passar por uma mudança de fase a uma temperatura de aproximadamente 0sC. A temperatura na qual o material de mudança de fase passa por uma mudança de fase pode ser referida como a temperatura de comutação. Em várias outras configurações, um material de mudança de fase pode ter uma temperatura de comutação entre 0°C e 100°C. Em outras configurações, um material de mudança de fase pode ter uma temperatura de comutação de aproximadamente 25°C. Em várias outras configurações, um material de mudança de fase pode ter uma temperatura de comutação de cerca de 0°C ou mais alta, cerca de 10°C ou mais alta, cerca de 20°C ou mais alta, cerca de 25°C ou mais alta, ou cerca de 35°C ou mais alta.
[0106] A temperatura de comutação do material de mudança de fase usado em várias configurações pode depender do ambiente ao qual o material de mudança de fase será exposto. Por exemplo, artigos para uso em ambientes tropicais podem ter materiais de mudança de fase tendo uma temperatura de comutação mais alta que os artigos para uso em ambientes moderados ou árticos devido às temperaturas relativas nas quais aquecimento e resfriamento podem ser desejados.
[0107] Em algumas configurações, o material de mudança de fase pode ser usado em uma quantidade tal que a espuma resultante, como descrito abaixo, possa conter de 5 a 80% em peso de material de mudança de fase. Em outras configurações, a espuma pode conter de 5 a 70% em peso de material de mudança de fase; de 20 a 70% em peso em outras configurações; de 25 a 65% em peso em outras configurações; e de 30 a 50% em peso em ainda outras configurações. Em várias outras configurações, o material de mudança de fase pode estar presente na espuma em uma quantidade variando de um limite
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46/79 inferior de 5, 10, 15, 20, 25, ou 30% em peso até um limite superior de 50, 55, 60, 65, ou 70% em peso, em qualquer combinação de dados limites superiores e inferiores.
Aditivos [0108] A espuma pode opcionalmente conter materiais de carga em quantidades, dependendo da aplicação para a qual elas são projetadas, variando de cerca de 2-100% (base seca) do peso da resina termoplástica e agente estabilizante de dispersão. Estes ingredientes opcionais podem incluir, por exemplo, carbonato de cálcio, pó de dióxido de titânio, partículas poliméricas, esferas de vidro ocas, fibras poliméricas tais como monofilamentos cardados baseados em poliolefina, intumescentes adicionais, retardantes de chama adicionais, e similares Em espumas projetadas para uso em aplicações retardantes de chama aditivos e retardantes de chama podem ser adicionados beneficamente diretamente à dispersão de partículas antes que a escumação seja iniciada.
Em outras configurações, as dispersões, escumas, e espumas divulgadas aqui podem incluir fibrilas ou materiais como fibra, tal como fibras naturais ou sintéticas, tais como divulgadas no pedido de patente provisória U.S. ns 60/818. 911.
[0109]
Quando fibrilas ou materiais como fibras e dispersões são combinados, escumados, e secados para formar uma espuma, uma estrutura fibrilada pode resultar. A morfologia da espuma pode ser caracterizada como tendo um alto grau de randomicidade e aberturas superficiais maiores se comparada com espumas de escuma de poliolefina tradicionais. A estrutura interna da espuma também pode exibir uma arquitetura não celular com fibrilas não trançadas
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47/79 e espaços vazios maiores em relação a espumas de escuma de poliolefina convencionais. Em uma configuração, a estrutura absorvente (a espuma) pode ter uma morfologia fibrilada, não celular. Como usado aqui, uma “estrutura fibrilada, não celular se refere a uma espuma tendo uma morfologia aberta, randômica, não celular, composta de ou tendo fibrilas ou filamentos como fios. A estrutura fibrilada, não celular, por exemplo, pode ser não uniforme e não repetida, tal como onde as fibrilas formam uma trama como fibrosa não trançada e onde a maioria das estruturas não está interconectada.
Preparação da escuma
Uma escuma pode ser preparada a partir da mistura de dispersão/tensoativo/retardante de chama usando um método mecânico tal como um processo de agitação mecânica, de alto cisalhamento, sob condições atmosféricas para capturar ar ou outros gases na fase aquosa da dispersão ou opcionalmente injetar gás no sistema enquanto agitando. Em outras configurações uma escuma pode ser preparada a partir da mistura de dispersão/tensoativo/material de mudança de fase.
A quantidade de ar ou outro gás (onde um gás em adição a ou outro que ar é desejável) que pode ser incorporado na escuma pode compreender pelo menos
30% em volume em uma configuração pelo menos em volume em uma outra configuração pelo menos
85% em volume em uma outra configuração e pelo menos 90% em volume da escuma resultante em ainda uma outra configuração. Inicialmente, todos os componentes a serem usados para produzir a escuma podem ser misturados entre si com agitação suave para evitar capturar ar.
Em algumas configurações, o retardante de chama e/ou material de mudança de fase pode ser adicionado à mistura da
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48/79 dispersão antes da escumação. Em outras condições, o retardante de chama e/ou material de mudança de fase pode ser adicionado à mistura após a escumação. Em outras configurações, o retardante de chama e/ou material de mudança de fase pode ser adicionado durante a escumação.
[0111] Em algumas configurações, os componentes da escuma podem incluir (a) uma resina termoplástica; (b) água, (c) pelo menos um tensoativo de escumação, (d) um gás, e (e) pelo menos um retardante de chama e/ou pelo menos um material de mudança de fase. A escuma pode ser formada a partir destes componentes, onde a escuma compreende de cerca de 15 a 75% em
peso de componente (a), de cerca de 25 a 75% em peso de
componente (b), de cerca de 0,1 a 10% em peso de componente
(c) , de cerca de 5 a 50% em peso de componente (e ), e sendo
que (d) está presente em uma quantidade tal que (d)
compreenda pelo menos 30% do volume total de todos os componentes presentes na escuma.
[0112] Uma vez que todos os ingredientes foram bem misturados, a mistura pode ser exposta a agitação mecânica de alto cisalhamento. Durante esta etapa, a viscosidade aparente da mistura pode aumentar à medida que mais ar é capturado dentro da fase aquosa contínua até que uma escuma rígida, não escoável seja formada. O tempo de mistura necessário para obter uma escuma com a densidade desejada pode variar com a quantidade e tipo de tensoativo de escumação e a quantidade de cisalhamento mecânico. Qualquer dispositivo de agitação mecânica capaz de incorporar ar em uma dispersão aquosa espessada, tal como um liquidificador de cozinha/agitador de mão, misturador Hobart equipado com um batedor de arames, um roto-estator, ou em uma escala maior, um Espumador Gêmeo
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Cowie-Riding (Cowie Riding Ltd.) pode ser usado. Os espumadores comerciais também podem permitir injetar ar em seu cabeçote de mistura de alto cisalhamento para obter escuma de muito baixa densidade (menor que 50 g/l) .
[0113] A densidade da escuma pode ser medida, por exemplo, extraindo amostras da escuma em copos de volume e peso prédeterminados, pesando o copo cheio de escuma e então calculando a densidade da amostra. Em escumas comerciais, ar pode ser adicionado diretamente no cabeçote de mistura para auxiliar no desenvolvimento de escuma de baixa densidade. A velocidade do dispositivo de escumação pode ser aumentada ou reduzida para obter uma densidade desejada da escuma. Em uma configuração, a densidade da escuma pode estar em uma faixa de cerca de 0,04 a 0,45 g/cm3, de cerca de 0,04 a 0,15 g/cm3 em uma outra configuração, de cerca de 0,05 a 0,10 g/cm3 em uma outra configuração, e de 0,07 a 0,08 g/cm3 em ainda uma outra configuração. Uma vez que uma densidade desejada da escuma seja obtida, a escuma pode ser opcionalmente espalhada sobre um substrato antes da conversão da escuma para espuma. Em outras configurações, a densidade da escuma pode ficar em uma faixa de cerca de 0,02 g/cm3 a cerca de 0,7 g/cm3. A densidade da escuma, como detalhado acima, é em uma base úmida.
[0114] Escumas e espumas compreendendo os polímeros também podem ser formadas como divulgado no pedido de patente PCT ns PCT/US2004/027593, depositado em 25 de agosto de 2004, e publicado como WO2005/021622, incorporado por referência aqui. Em outras configurações, os polímeros também podem ser reticulados por quaisquer meios conhecidos, tais como o uso de peróxido, feixe de elétrons, silano, azida, irradiação
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50/79 gama, radiação de ultravioleta, ou outras técnicas de reticulação. Os polímeros também podem ser modificados quimicamente, tal como por enxerto (por exemplo usando anidrido maleico (MAH), silanos ou outros agentes de enxerto), halogenação, aminação, sulfonação, ou outra modificação química.
Etapas de secagem e recuperação [0115] Em uma configuração, a espuma pode ser preparada a partir da escuma removendo pelo menos uma porção do líquido/elemento aquoso da escuma preparada como divulgado aqui. Em outras configurações, a espuma pode ser preparada a partir da escuma removendo pelo menos uma maior parte, isto é, mais que 50% em peso, do líquido/elemento aquoso da escuma. Em ainda outras configurações, a espuma pode ser preparada removendo substancialmente todo o líquido/elemento aquoso. Em várias configurações, mais que 30% em peso, mais que 50% em peso, mais que 80% em peso, mais que 90% em peso, mais que 95% em peso, mais que 98% em peso, ou mais que 99% em peso do líquido/elemento aquoso podem ser removidos. Os meios pelos quais a porção líquida é removida podem ser selecionados para minimizar a quantidade de colapso em volume da escuma. Em uma configuração, as escumas podem ser secadas e convertidas para espumas aquecendo em uma estufa de secagem de ar forçado, em temperaturas selecionadas para secagem ótima. Em uma configuração, a escuma pode ser aquecida para uma temperatura entre cerca de 60°C e 120°C (entre cerca de 140°F e 250°F).
[0116] À medida que a natureza da resina termoplástica permita, o processamento pode ser conduzido na temperatura mais alta praticável para remover água tão rapidamente quanto
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51/79 possível da escuma sem destruir a viscosidade das partículas de resina poliolefínica sobre a superfície das bolhas da escuma ou provocar colapso significativo (p.ex., mais que 30% em volume) da escuma parcialmente seca. Em uma configuração, pode ser desejável secar a escuma a uma temperatura que se aproxime, mas não exceda a faixa de fusão da resina termoplástica. Em uma outra configuração, pode ser desejável atingir uma temperatura onde as regiões amorfas na resina termoplástica comecem a coalescer para evitar ou pelo menos minimizar o colapso da escuma antes que a espuma se torne completamente seca em sua forma e dimensões finais pelo menos
95% em peso da água na escuma tenha sido expulsa.
espuma seca resultante pode ter uma densidade de cerca de
0,02 a
0,07 g/cm3 em uma configuração, e de cerca de 0,03
0,05 g/cm3 em uma outra configuração.
Em outras configurações espuma pode ter uma densidade entre 0,02 g/cm3 e 0,30 g/cm3. A densidade da espuma, como detalhado acima é em uma base seca, exclusiva de qualquer água que possa estar presente na espuma.
Algumas configurações da espuma seca podem ter uma espessura média variando de
0,01 cm a 2,5 cm.
Outras configurações da espuma seca podem ter uma espessura média variando de 0,05 cm a 2,0 cm; e de 1 a 1,5 cm em ainda outras configurações. Os artigos compreendendo espuma seca podem tendo uma espessura a 2,0 cm em outras média variando de 0,1 a incluir pelo menos uma configurações; e de 1, configurações da
c amada de espuma
2 ,5 cm; de 0,5 cm
0 cm a 1,5 cm em
ou ainda outras configurações. Em algumas configurações, duas mais espumas podem ser laminadas juntas; em várias configurações, as duas ou mais espumas podem ter densidades
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52/79 iguais ou diferentes, tamanhos de células iguais ou diferentes, ou estruturas iguais ou diferentes (células abertas, células fechadas, etc.). Em outras configurações, uma ou mais espumas podem ser laminadas a um substrato, tal como uma película. Em algumas configurações, um substrato pode ser revestido com uma escuma, onde o revestimento pode ser executado com ou sem um adesivo.
[0118] A secagem da escuma para formar a espuma desejada pode ser conduzida em bateladas ou modo contínuo. Dispositivos incluindo, por exemplo, estufas de secagem convencionais de ar forçado ou bancos de lâmpadas de aquecimento infravermelhas ou dispositivos de aquecimento dielétrivos, p.ex., fontes geradoras de energia na frequência de rádio (tipicamente operadas em bandas de frequência permitidas na faixa entre 1-100 MHz) e micro-ondas (tipicamente operadas em bandas de frequência permitidas na faixa entre 400 a 2500 MHz), túnel ou câmara de revestimento na qual a escuma pode ser colocada ou transportada através, de um modo contínuo, podem ser empregados para a secagem. Uma combinação de tais fontes de energia de secagem pode ser usada, aplicadas simultaneamente ou sequencialmente, para secar escuma para formar espuma. Em uma configuração, a secagem inclui o uso simultâneo de um dispositivo dielétrico e uma estufa de secagem de ar forçado. Para espuma tendo uma espessura de cerca de 0,25-0,6 cm, a secagem pode ser conseguida tão rapidamente quanto 45-90 segundos quando a estufa de ar forçado é operada a aproximadamente 75°C e um gerador de frequência de rádio aquece a escuma para uma temperatura interna de cerca de 45-50°C. A temperatura da operação de secagem pode ser selecionada de acordo com a
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53/79 natureza e a faixa de fusão das partículas de resina de poliolefina (como determinada por DSC) empregadas para preparar a espuma. As bandas de frequência de aquecimento dielétrico, permitidas para uso industrial em vários países, estão designadas em maiores detalhes na referência “Foundations of Industrial Applications of Microwave and Radio Frequency Fields [Fundamentos de aplicações industriais de campos de frequência de micro-ondas e de rádio], Rousy, G e Pierce, J.A. (1995).
[0119] Em algumas configurações, a espuma resultante pode ser uma espuma de células abertas. Em certas configurações, o tamanho da célula da maioria das células da espuma pode variar entre cerca de 1 e 3.000 microlitros; entre cerca de 5 e 1.000 microlitros em outras configurações; e entre 10 e 500 microlitros em ainda outras configurações. Em algumas configurações, a espuma de células abertas pode ter uma razão de células abertas maior que 65%. Em outras configurações, a espuma de células abertas pode ter uma razão de células abertas maior que 75%; maior que 85% em outras configurações, e maior que 95% em ainda outras configurações.
[0120] A flamabilidade da espuma resultante pode ser mais baixa que a flamabilidade de uma amostra de controle não retardante de chama. Em algumas configurações, a espuma pode ter uma duração de queima de 80% ou mais baixa que uma amostra de controle não retardante de chama de acordo com a ASTM D4986 “Standard Test Method for Horizontal Burning Characteristics of Cellular Polymeric Materials [Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares]. A ASTM D4986 é um método de teste para determinar a taxa relativa de queima e a extensão
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54/79 e tempo de queima de materiais poliméricos celulares. Em outras configurações, a espuma pode ter uma extensão de queima de 70% ou mais baixa que uma amostra de controle não retardante de chama de acordo com a ASTM D4986; 60% ou mais baixa em outras configurações; e 50% ou mais baixa em ainda outras configurações. Em outras configurações, a espuma resultante pode ser auto-extinguível.
[0121] Em algumas configurações, as espumas divulgadas aqui podem especificamente encontrar uso em uma barreira contra fogo, artigos absorventes, materiais amortecedores sonoros, materiais de isolamento térmico (tal como uma camada de isolamento térmico em vestimentas), materiais de embalagem, um absorvente de odor, um condutor de perfume, material de enchimento ou outras aplicações onde espumas podem ser úteis. Em outras configurações, um artigo retardante de chama tal como um móvel estofado, roupas de cama, um colchão, carpetes ou assentos automotivos, cortinas, tapeçarias, carpete, ou outros artigos podem ser produzidos a partir de uma estrutura laminada formada a partir das dispersões, escumas e/ou espumas descritas acima.
revestido
Em outras
Em outras configurações, com pelo menos uma camada usada para retardante configurações, a espuma formar de chama chama, espuma de um artigo dispostos sobre de tecido pode um substrato pode ser da escuma descrita acima.
descrita retardante de pode incluir um tecido e células abertas, como o tecido, onde a ser fundidas sem pode ser pelo menos parcialmente camada de um adesivo impregnada acima pode ser chama. O artigo um retardante de descrito espuma e a ou onde a no tecido.
acima, camada espuma
Em ainda outras configurações, um laminado pode ser
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55/79 formado onde pelo menos uma camada da escuma descrita acima é disposta (isto é, depositada, nivelada ou espalhada) sobre pelo menos um substrato. O pelo menos um substrato pode ser uma escuma, uma espuma, uma folha ou película termoplástica, um tecido trançado ou não trançado, fibra de vidro, ou um material fundido de fiação direta ou soprado fundido.
[0124] Em algumas configurações, um laminado pode ser formado onde pelo menos uma camada da espuma descrita acima é aderida a pelo menos um substrato. O pelo menos um substrato pode ser uma escuma, espuma, uma folha ou película termoplástica, um tecido trançado ou não trançado, fibra de vidro, ou um material fundido de fiação direta ou soprado fundido. A camada de espuma pode ter uma densidade diferente daquela do substrato. Em outras configurações, a estrutura laminada pode incluir uma primeira e uma segunda camadas de espuma, onde as densidades da primeira e segunda camadas de espuma podem ser iguais ou diferentes. Em outras configurações, as escumas ou espumas divulgadas aqui podem ser dispostas entre duas camadas de substrato, que podem ser substratos iguais ou diferentes.
Exemplos
Exemplo 1 - Preparação de espuma e escuma [0125] Uma mistura de 108,6 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 49% de água, 48,75% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200, disponível de The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido disponível de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, onde n tem um valor médio de cerca de 23), 0,51% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,51% de
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STEPHANOL WAT-K (Lauril sulfato de trietanolamina (TEA), comercialmente disponível de Stepan Chemical Company, Northfield, Illinois), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,02% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é agitada com 24,9 gramas de água, e 35,1 gramas de MARTINAL® OL-104-G (hidróxido de alumínio disponível de Albemarle Corporation) em um recipiente plástico. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia de mistura convencional sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos desta forma arrastando ar e produzindo uma escuma.
[0126] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido de enchimento de 100% de olefina tendo um peso de tecido de 292 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M na temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 25 minutos. A espuma final resultante após a secagem é medida sendo cerca de 3,7 mm. A estrutura final resultante de espuma/tecido tem um peso de espuma de 613 g/m2 e uma densidade de espuma de cerca de 0,165 g/cm3. A espuma final resultante tem uma composição de 38,8% de MARTINAL® OL-104G e 61,2% de sólidos em dispersão.
[0127] Quando testada quanto ao desempenho de queima horizontal usando o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos
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57/79 celulares da ASTM D4986, a amostra de espuma/tecido proporciona uma extensão de queima de 3,5 cm após tempo decorrido de 3 minutos.
Exemplo comparativo 1 [0128] Aproximadamente 100 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 49% de água, 48,75% de copolímero de teor de etileno/1-octeno de 62/38 % (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 0,51% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,51% de STEPHANOL WAT-K (Lauril sulfato de trietanolamina, comercialmente disponível de Stepan Chemical Company, Northfield, Illinois), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,026% DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) são colocados em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0129] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido de enchimento de 100% de olefina tendo um peso de tecido de 292 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M a uma temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 25 minutos. A altura final resultante da espuma é medida sendo cerca de 4,1mm. A estrutura final resultante de espuma/tecido
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58/79 tem um peso de espuma de 238 g/m2 e uma densidade de espuma de cerca de 0,058g/cm3.
[0130] Quando testada quanto ao desempenho de queima horizontal usando o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares ASTM D4986, a amostra de espuma/tecido proporciona uma extensão de queima de 10,5 cm após tempo decorrido de 3 minutos.
[0131] A extensão de queima da espuma do Exemplo 1, formada a partir de uma mistura de dispersão/retardante de chama, tinha somente 3,5 cm. Comparativamente, a extensão de queima da espuma do Exemplo comparativo 1, formada a partir de uma dispersão similar àquela usada no Exemplo 1 sem uma mistura retardante de chama, tinha 10,5 cm.
Exemplo 2 [0132] Uma mistura de 75,47 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,7% de água, 49,05% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,17% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é agitado com 14,53 gramas de água, e 40,00 gramas de MELAPUR® MC XL (cianurato de melamina disponível de Ciba Specialty Chemicals Corporation) em um recipiente de plástico. A mistura é
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59/79 agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 5 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0133] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido forte de algodão para colchão de 69,5% de algodão/30,5% de poliéster tendo um peso de tecido de 217 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada) . Um tecido não trançado de polipropileno tendo um peso de 18,3 g/m2 é depositado sobre o topo da escuma alisada. A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M a uma temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 60 minutos. A altura fina resultante da espuma após a secagem é medida sendo cerca de 5,93 mm. A estrutura final resultante de espuma/tecido tem um peso de espuma de 559 g/m2 e uma densidade de espuma de cerca de 0,094 g/cm3. A espuma final resultante tem uma composição de 50,6% de MELAPUR® MC XL e 49,4% de sólidos em dispersão.
[0134] Quando testada quanto ao desempenho de queima horizontal usando o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares, a amostra de espuma/tecido proporciona uma extensão de queima de 4,2 cm após tempo decorrido de 3 minutos e é auto-extinguível.
Exemplo 3 [0135] Uma mistura de 79,28 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,7% de água, 49,05% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE®
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8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,17% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com 31,54 gramas de água, e 75,89 gramas de MELAPUR® MC XL (cianurato de melamina disponível de Ciba Specialty Chemicals Corporation) em um recipiente plástico. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0136] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido forte de algodão para colchões de 100% poliéster tendo um
peso de tecido de 100 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4
mm (0,25 polegada). Um tecido não trançado de polipropileno
tendo um peso de 18,3 g/m2 é depositado sobre o topo da
escuma alisada A escuma é colocada em uma estufa de ar
forçado Blue M a uma temperatura de secagem de
aproximadamente 75 °C por 50 minutos. A altura final
resultante da espuma após a secagem é medida sendo cerca de 5,32 mm. A estrutura final resultante da espuma/tecido tem um peso de espuma de 1026 g/m2 e uma densidade de espuma de cerca de 0,193 g/cm3. A espuma final resultante tem uma
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61/79 composição de
65,1% de MELAPUR® MC
XL e 34,9% de sólidos em dispersão.
Exemplo 4 [0137]
Uma mistura de 116,45 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de
49% de água,
48,75% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de
62/38% (elastômero
ENGAGE® 8200 que é fornecido pela
The Dow
Chemical Company),
1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido
Corp., de Baker-Petrolite
Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de
23), 0,51% de HYSTRENE® 4516 esteárico disponível de
Chemtura
Corporation), 0,51% de STEPHANOL WAT-K (Lauril sulfato de trietanolamina, comercialmente disponível de
Stepan
Chemical Company,
Northfield, Illinois), 0,18% de
METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow
Chemical
Company,
Midland, Michigan), e 0,026% de DOWICIL®
200 (um biocida comercialmente disponível de The
Dow
Chemical
Company,
Midland, Michigan) é misturada com
13,9 gramas de água, e
33,25 gramas de
MAGNIFIN® H-5MV (hidróxido de magnésio disponível de
Albemarle Corporation) em um recipiente plástico.
A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0138] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido de enchimento de 100% de olefina tendo um peso de tecido de 292 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). A
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62/79 escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M a uma temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 25 minutos. A altura da espuma final resultante após a secagem é medida sendo cerca de 3,5 mm. A estrutura final resultante da espuma/tecido tem um peso de espuma de 813 g/m2 e uma densidade de espuma de cerca de 0,232 g/cm3. A espuma final resultante tem uma composição de 35,8% de MAGNIFIN® H-5MV e 64,2% de sólidos em dispersão.
[0139] Quando testada quando ao desempenho de queima horizontal usando o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares ASTM D2986, a amostra de espuma/tecido proporciona uma extensão de queima de 4,0 cm após tempo decorrido de 3 minutos.
Exemplo 5 [0140] Uma mistura de 179,89 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 49% de água, 48,75% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio) da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de 23), 0,51% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,51% de STEPHANOL WAT-K (Lauril sulfato de trietanolamina, comercialmente disponível de Stepan Chemical Company, Northfield, Illinois), 0,18% METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,026% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com 37,0 gramas de
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63/79 água, e 24,27 gramas de EXOLIT® AP-760 (um retardante de chama não halogenado baseado em polifosfato de amônio nitrogênio disponível de Clariant Corporation) em um recipiente plástico.
A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando ar e produzindo uma escuma.
[0141] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido forte de algodão para colchões de 69,5% de algodão/30,5% de poliéster tendo um peso de tecido de 217 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M a uma temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 25 minutos. A altura da espuma final resultante após a secagem é medida sendo aproximadamente 4,47 mm. A estrutura final resultante da espuma/tecido tem um peso de espuma de 1.253 g/m2 e uma densidade de espuma de cerca de 0,280 g/cm3. A espuma final resultante tinha uma composição de 20,9% de EXOLIT® AP-760 e 79,1% de sólidos em dispersão.
[0142] Quando testada quanto ao desempenho de queima horizontal usando o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares ASTM D4986, a amostra de espuma/tecido proporcionou uma extensão de queima de 3,0 cm após um tempo decorrido de 3 minutos e é quase auto-extinguível.
Exemplos 6, 7, 8 [0143] Uma mistura de uma dispersão aquosa tendo uma
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64/79 composição de 48,7% de água, 49,06% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)n, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com água, e MELAPUR® MC XL (cianurato de melamina disponível de Ciba Specialty Chemicals Corporation) em um recipiente plástico em quantidades como dadas na Tabela 1. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é misturada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0144] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido forte de algodão para colchões de 100% de poliéster tendo um peso de tecido de 100 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). Um tecido não trançado de polipropileno tendo um peso de 18,3 g/m2 é depositado sobre o topo da escuma alisada. A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 50 minutos. A altura da espuma final resultante após secagem, peso da espuma da estrutura final de espuma/tecido, e densidade da espuma são dadas na Tabela 1. As espumas
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65/79 finais resultantes têm uma composição de aproximadamente 60% de MELAPUR® MC XL e 40% de sólidos em dispersão. Como pode ser prontamente observado, a quantidade de água na mistura tem um impacto dramático na densidade da espuma final.
Tabela 1
Amostra Ex. 6 Ex. 7 Ex. 8
MELAPUR® MC XL 67, 68 g 67,73 g 67, 63 g
Dispersão aquosa 87,78 g 88,00 g 89,13 g
Água 17,68 g 27,10 g 36,61 g
Altura da espuma final 5,07 mm 5,32 mm 5,57 mm
Peso da espuma final 1.341 g/m2 934 g/m2 706 g/m2
Densidade da espuma final 0,264g/cm3 0,17 6g/cm3 0,127g/cm3
Teor de MELAPUR® MC XL 60,0% 60,0% 59,7%
Exemplos 9, 10, 11, 12 [0145] Uma mistura de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,7% de água, 49,06% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com água, hidróxido de alumínio MARTINAL® OL-107C, e cianurato de melamina MELAPUR® MC XL em um recipiente plástico em quantidades como as dadas na Tabela 2. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de
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66/79 arames. A mistura é misturada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0146] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido forte de algodão para colchões de 100% de poliéster tendo um peso de tecido de 100 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). Um tecido não trançado de polipropileno tendo um peso de 18,3 g/m2 é depositado sobre o topo da escuma alisada. A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 50 minutos. A altura de espuma final resultante após a secagem, peso da espuma de estrutura de espuma final /tecido, e densidade da espuma são dados na Tabela 2.
Tabela 2
Amostra Ex. 9 Ex. 10 Ex. 11 Ex. 12
MARTINAL® OL-107C 5 9, 85 g 68,40 g n/a n/a
MELAPUR® MC XL n/a n/a 67, 68 g 67, 63 g
Dispersão aquosa 95,00 g 91,07 g 87,78 g 89,13 g
Água 30, 60 g 19,20 g 17,68 g 36,61 g
Altura da espuma final 5,51 mm 5,16 mm 5,07 mm 5,02 mm
Peso da espuma final 692 g/m2 1303 g/m2 1341 g/m2 670 g/m2
Densidade da espuma 0,126 0,253 0,264 0,134
final g/ cm3 g/ cm3 g/ cm3 g/ cm3
Teor de FR 55, 1% 59, 4% 60,0% 59,7%
Exemplo 13 [0147] Uma mistura de 91,32 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,7% de água, 49,06% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1, 02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente
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67/79 disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com 25,84 gramas de água, e 68,65 gramas de MARTINAL® OL-107C (hidróxido de alumínio disponível de Albemarle Corporation) em um recipiente plástico. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura foi colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0148] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido forte de algodão para colchões de 100% de poliéster tendo um peso de tecido de 100 g/m2 e é alisada para uma altura de 3,2 mm (0,125 polegada). Uma manta de vidro não trançada (peso de 416 g/m2, 0,054 cm de espessura, disponível de Owens Corning Corporation) é depositada sobre o topo da escuma alisada. Uma camada adicional de escuma é espalhada sobre o dorso da manta de vidro e é alisada para uma altura de 3,2 mm (0,125 polegada). Um tecido não trançado de polipropileno tendo um peso de 18,3 g/m2 é depositado sobre o topo desta segunda camada de escuma alisada. A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 50 minutos. A altura da espuma total final resultante após a secagem é medida sendo 5,57 mm. A estrutura final resultante de espuma/manta de vidro/tecido tem um peso de espuma de 1.237 g/m2 e uma densidade de espuma de 0,222 g/cm3. A espuma final resultante tem uma composição de 59,4% de MARTINAL® OL-107C e 40,6% de sólidos em
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68/79 dispersão .
Teste de resistência à chama [0149] Os laminados de espuma dos exemplos 9, 10, 11, 12, e 13 são testados quanto à resistência à chama e térmica de acordo com o teste de queima direta por baixo. O teste de queima direta por baixo dá uma indicação de uma capacidade dos materiais para resistirem a fogo direto e isolamento do calor do fogo. Enquanto o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares ASTM D4986 fornece uma indicação de uma capacidade dos materiais em resistirem à propagação de uma chama direta, o teste de queima direta por baixo fornece uma indicação da capacidade dos materiais em migrarem a propagação de calor a partir de uma chama direta. A amostra é suportada em uma grelha metálica amplamente espaçada (1 polegada por 1 polegada) aproximadamente 1 cm acima do topo de um ventilador de queimador tal que a chama esteja em contato direto com a amostra. Um termopar capaz de suportar a temperatura de teste é fixado em contato direto com o lado do dorso (não da chama) da amostra. Uma peça de espuma de uretano, de aproximadamente de espessura, é então colocada sobre o topo da amostra e do termopar para prover isolamento para uma medição mais precisa da temperatura posterior da amostra. Uma outra grelha amplamente espaçada é então colocada sobre a espuma de uretano para manter a amostra plana durante o teste. Uma fonte de chama, similar àquela usada no ASTM D4986, é então colocada sob a amostra por um período de 120 segundos. A temperatura da superfície posterior, como medida pelo termopar, é então registrada versus tempo. Os materiais que são bons em resistir à chama, tais como não trançados de
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69/79 vidro, mas não bons em isolamento terão um rápido aumento de temperatura neste teste. Os materiais que são bons em isolamento, mas não bons em resistência à chama, tais como espuma de uretano, terão uma rápida subida de temperatura neste teste à medida que eles queimem. Os dados de temperatura da superfície posterior versus tempo são dados na Tabela 3.
Tabela 3
Tempo decorrido(segundos) Temperatura (°F)
Ex. 9 Ex. 10 Ex. 11 Ex. 12 Ex. 13
0 75 75 74 82 76
5 96 87 84 110 75
10 142 111 105 148 78
15 242 134 130 272 93
20 338 156 150 107
25 522 183 169 136
30 226 196 147
35 260 223 149
40 287 258 152
45 184
50 218
55 263
60 302
75 400
80 436
90 455
Exemplos 14, 15 16 [0150] Uma mistura de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,7% de água, 49,06% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(ch2)n, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® derivado de metil celulose comercialmente
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70/79 disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturado com água e hidróxido de alumínio MARTINAL® OL-107C ou cianurato de melamina MELAPUR® MC XL em um recipiente de plástico. A porcentagem em peso úmido da dispersão aquosa, retardante de chama, e água é 48,7%, 37,5%, e 13,8% respectivamente para proporcionar uma espuma retardante de chama de 60% em peso em uma base seca. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0151] A escuma de MARTINAL® OL-107C é espalhada sobre o dorso de um tecido não trançado de polipropileno tendo um peso de tecido de 18,3 g/m2 e é alisada para uma altura de 3,2 mm (0,125 polegada). Uma manta de vidro não trançada (peso e produto como dados na Tabela 4, disponível de Owens Corning Corporation) foi depositada sobre o topo da escuma alisada. Uma camada de escuma MELAPUR® MC XL é espalhada sobre o dorso da manta de vidro e é alisada para uma altura de 3,2 mm (0,125 polegada). Um tecido forte de algodão para colchões de 100% de poliéster tendo um peso de tecido de 100 g/m2 é depositado sobre o topo desta segunda camada de escuma alisada. A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 70 minutos. A altura do laminado total final resultante após a secagem e peso de espuma final são dados na Tabela 4.
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Tabela 4
Amostra Ex. 14 Ex. 15 Ex. 16
Peso da manta de vidro 25 g/m2 30 g/m2 300 g/m2
Produto Owens Corning ECR25A ECR50A VL8101
Altura do laminado total 6,51 mm 6,62 mm 6,71 mm
Peso da espuma final 1221 g/m2 1280 g/m2 950 g/m2
Teste de resistência à chama [0152] Os laminados de espuma dos exemplos 14, 15 e foram testados quanto à resistência à chama e térmica acordo com o teste de queima direta por baixo. Os dados temperatura da superfície posterior versus tempo são dados Tabela 5.
de de na
Tabela 5
Tempo decorrido (segundos) Temperatura (°F)
Ex. 14 Ex. 15 Ex. 16
0 82 83 81
10 91 89 85
15 106 96 94
20 141 112 106
25 231 133 119
30 345 178 134
35 420 246 145
40 474 338 167
45 508 391 198
50 453 243
55 515 274
60 572 301
65 596 332
70 607 370
75 623 403
80 639 448
85 654 463
90 672 478
95 686 510
100 700 526
110 710 555
120 571
130 592
140 614
150 633
160 659
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Exemplos 17, 18 [0153] Uma mistura de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,8% de água, 48,95% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, de fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL(R0 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com água e hidróxido de alumínio MARTINAL® OL-104C em um recipiente plástico em uma quantidade como dada na tabela abaixo. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®) . A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando ar e produzindo uma escuma.
[0154] A escuma de MARTINAL® OL-104C é espalhada sobre o dorso de um tecido não trançado de polipropileno tendo um peso de tecido de 18,3 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). Uma manta de vidro não trançada (Owens Corning Corporation, 70 g/m2, 0,72 mm de espessura) é depositada sobre o topo da escuma alisada. A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 70 minutos. A altura
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73/79 total do laminado final resultante após a secagem e peso da espuma final é dada na Tabela 6.
Tabela 6
Amostra Ex. 17 Ex. 18
MARTINAL® OL-104C 88,17 gramas 115,17 gramas
Dispersão aquosa 210,15 gramas 150,05 gramas
Água 16,20 gramas 33,42 gramas
MARTINAL® OL-104C 45% 60%
Altura total do laminado 6,88 mm 7,12 mm
Peso da espuma final 564 g/m2 921 g/m2
Exemplos 19, 20, 21 [0155] Uma mistura de 420,29 gramas de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,8% de água, 48,95% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company) , 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com 32,57 gramas de água e 176,33 gramas de hidróxido de alumínio MARTINAL® OL-104C em um recipiente plástico para proporcionar uma espuma com um nível seco final de MARTINAL® OL-104C de 45%. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e
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74/79 produzindo uma escuma.
[0156] A escuma de MARTINAL® OL-104C é espalhada sobre o dorso de uma manta de vidro não trançada (Owens Corning Corporation, 70 g/m2, 0,72 mm de espessura) e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 70 minutos. O peso final da espuma de MARTINAL® OL-104C é dado na Tabela 7.
[0157] Uma mistura de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,8% de água, 48,95% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é agitada com água e cianurato de melamina MELAPUR® MC XL em um recipiente plástico nas quantidades dadas na tabela abaixo. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0158] A escuma de MELAPUR® MC XL é espalhada sobre o outro lado da manta de vidro não trançada e é alisada para
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75/79 uma altura como dada na tabela abaixo. A escuma é novamente colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 70 minutos. A altura total do laminado final resultante após a secagem e peso da espuma final são dados na Tabela 7.
Tabela 7
Amostra Ex. 19 Ex. 20 Ex. 21
MELAPUR® MC XL 48,7 g 25,3 g 25,3 g
Dispersão aquosa 95,08 g 115,58 g 115,58 g
Água 9,34 g 0,00 g 0,00 g
MELAPUR® MC XL 50% 29, 9% 29, 9%
Altura alisada da espuma úmida 4,76 mm 4,76 mm 3,18 mm
Altura total do laminado 9,28 mm 9,6 9 mm 8,51 mm
Peso final da espuma MARTINAL® OC- 104C 513 g/m2 522 g/m2 528 G/M2
Peso final da espuma MELAPUR® MC XL 704 g/m2 316 g/m2 213 g/m2
Teste de resistência à chama [0159] Os laminados de espuma dos exemplos 17, 18, 19, 20, e 21 são testados quanto à resistência à chama e térmica de acordo com o teste de queima direta por baixo. Os dados de temperatura da superfície posterior versus tempo são dados na Tabela 8.
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Tabela 8
Tempo decorrido (s) Temperatura (°F)
Ex. 17 Ex. 18 Ex. 19 Ex. 20 Ex. 21
0 70 83 81 81 82
10 90 89 83 83 85
15 125 103 85 88 96
20 160 121 91 98 110
25 314 148 102 115 138
30 462 216 116 133 233
35 543 301 133 149 399
40 576 405 172 210 504
45 599 550 253 380 580
50 620 613 371 498 613
55 642 641 473 554 633
60 659 659 530 586 647
65 67 6 684 570 604 658
70 704 706 596 626 6 6 9
75 729 730 609 640 685
80 751 747 623 651 703
85 7 6 6 771 636 6 65 714
90 772 781 645 659 713
95 776 788 655 657 718
100 779 794 661 648 732
110 781 800 6 6 9 655 741
115 781 808 67 6 645 733
120 783 819 693 648 731
Exemplos 22, 23, 24 [0160] Uma mistura de uma dispersão aquosa tendo uma composição de 48,8% de água, 48,95% de copolímero de etileno/1-octeno com teor de 62/38% (elastômero ENGAGE® 8200 que é fornecido pela The Dow Chemical Company), 1,02% de UNICID® 350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite Corp., Cincinnati, Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23), 1,02% de HYSTRENE® 4516 (ácido esteárico disponível de Chemtura Corporation), 0,18% de METHOCEL® E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e 0,028% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível
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77/79 de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan) é misturada com água e MICRONAL® DS5001 (microcápsulas de mudança de fase disponíveis da BASF) em um recipiente plástico de acordo com o peso dado na tabela abaixo. A mistura é agitada e homogeneizada usando um agitador de mão caseiro de alto cisalhamento (Hamilton Beach TURBO-TWISTER®). A mistura é colocada em uma bacia convencional de mistura sob um agitador vertical tipo Hobart equipado com um batedor de arames. A mistura é agitada em alta velocidade por 3 minutos arrastando dessa forma ar e produzindo uma escuma.
[0161] A escuma é espalhada sobre o dorso de um tecido de enchimento de 58% de poliéster/42% de acrílico tendo um peso de tecido de 256 g/m2 e é alisada para uma altura de 6,4 mm (0,25 polegada). A escuma é colocada em uma estufa de ar forçado Blue M em temperatura de secagem de aproximadamente 75°C por 60 minutos. A altura da espuma resultante, peso da espuma, e densidade da espuma são dados na Tabela 9.
Tabela 9
Amostra Ex. 22 Ex. 23 Ex. 24
MICRONAL® DS5001 14,07 g 37,51 g 0 g
Dispersão aquosa 110,05 g 110,15 g 100 g
Água 0,00 g 7,75 g 0 g
MICRONAL® DS5001 20% 39, 9% 0%
Altura da espuma seca 5,77 mm 5,96 mm 4,82 mm
Peso da espuma seca 436 g/m2 862 g/m2 203 g/m2
Densidade da espuma seca 0, 076 g/cm3 0,145 g/cm3 0, 0 42 g/cm3
[0162] As espumas dos exemplos 22, 23, e 24 são colocadas em uma estufa de ar forçado que foi pré-aquecida para 70SC. Sondas termopares são inseridas entre o tecido de enchimento e a espuma. A estufa de ar forçado é desligada. O comportamento da temperatura versus tempo das estruturas de espuma/enchimento é dado na figura 2.
Exemplo 25
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78/79 [0163]
35, 0 g de pó de hidróxido de alumínio foram adicionados a
108,7 g de uma dispersão aquosa de olefina compreendendo
49% de água, 46,6% de
ENGAGE® 8200 (um copolímero de etileno-octeno comercialmente disponível de
The
Dow Chemical
Company, Midland, Michigan),
2% de
UNICID®
350 (um monoácido obtido de Baker-Petrolite
Corp.,
Cincinnati,
Ohio, da fórmula CH3(CH2)nCOOH, sendo que n tem um valor médio de cerca de 23),
1% de ácido esteárico STEPANOL® WAT-K (Lauril sulfato de trietanolamina, comercialmente disponível de Stepan
Chemical
Company, Northfield, Illilnois), 0,35% de
METHOCEL®
E4MP (derivado de metil celulose comercialmente disponível de The Dow Chemical Company, Midland, Michigan), e
0,05% de DOWICIL® 200 (um biocida comercialmente disponível de The Dow
Chemical Company, Midland, Michigan). A mistura foi agitada vigorosamente para dispersar o pó de hidróxido de alumínio no líquido, e então foi diluída com 24,9 g de água.
A mistura foi então agitada em alta velocidade por 3-5 minutos até que uma escuma fosse gerada. Esta escuma é aplicada ao dorso de um tecido têxtil usando nivelador e desviadores.
O tecido com escuma depositada é então colocado em uma estufa de convecção de ar a 75°C por 25 minutos para expulsar água e formar a espuma de olefina.
estrutura de espuma/tecido gerada pelo procedimento descrito acima tem um peso de espuma de 613 g/m2 e uma densidade de espuma de
0,165 g/cm3. Quando testada quanto à flamabilidade de acordo com o Método de teste standard para características de queima horizontal de materiais poliméricos celulares
ASTM D4986 a estrutura de espuma/tecido forneceu uma taxa de propagação de queima de
3,5 cm em 3 minutos comparada com mais que 11 cm em 3 minutos
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79/79 para um material de controle sem retardante de chama na estrutura de espuma/tecido.
[0165]
Embora referências quanto ao uso das espumas divulgadas em artigos de tecido retardante de ter sido feitas, nenhuma limitação na presente chama possam invenção foi intencionada por tal descrição. Ao contrário, as espumas aqui divulgadas podem encontrar uso específico em artigos absorventes, materiais amortecedores sonoros, materiais isolantes térmicos, materiais de embalagens, ou outras aplicações onde espumas possam ser úteis.
As vantagens das configurações divulgadas aqui podem incluir uma ou mais das seguintes. O acesso a espumas com alta carga de aditivos retardantes de chama pode ser possível por causa da estrutura de células abertas produzida no processo de escumação. A estrutura de células abertas pode exibir propriedades desejáveis para a espuma resultante incluindo elasticidade e sensação de maciez para aplicações de tecidos. Adicionalmente, a estrutura de células abertas pode ser gerada através de escumação, evitando a necessidade de incluir uma abertura mecânica de uma espuma de células fechadas.
Finalmente, as espumas podem ser produzidas sob condições de temperatura ambiente sem a necessidade de quaisquer agentes de sopro.
[0167]
Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de configurações, os técnicos no assunto irão apreciar que outras concretizações podem ser previstas, as quais não se desviam do escopo de proteção da invenção como aqui descrita. Consequentemente, o escopo de proteção da invenção deve ser limitado somente pelas reivindicações anexas.
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Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES (b) (d)
    1/3
    Dispersão aquosa, caracterizada pelo fato de compreender:
    uma resina pelo menos pelo menos água termoplástica;
    um agente estabilizante;
    um retardante de chama; e sendo que a resina termoplástica compreende um homopolímero de etileno, copolímero de etileno/a-olefina, ou interpolímero em multiblocos de etileno/a-olefina, um homopolímero de propileno, um copolímero de propileno/aolefina, ou interpolímero em multiblocos de propileno/aolefina, ou combinações dos mesmos.
  2. 2. Dispersão aquosa, de acordo com a reivindicação
    1, caracterizada pelo fato de retardante de chama ser selecionado de um sal inorgânico, um intumescente, um composto halogenado, um composto de fosfato um composto de melamina e combinações dos mesmos.
  3. 3. Dispersão aquosa, de acordo com a reivindicação
    1, caracterizada pelo fato de pelo menos um retardante de chama compreender de 15 a
    75% de um peso total da resina termoplástica, de pelo menos um agente estabilizante, e de pelo menos um retardante de chama.
  4. 4. Dispersão aquosa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente pelo menos um material de mudança de fase.
  5. 5. Escuma aquosa, caracterizada pelo fato de compreender:
    a) uma resina termoplástica compreendendo um homopolímero de etileno, copolímero de etileno/a-olefina, ou interpolímero em multiblocos de etileno/a-olefina, um homopolímero de propileno, um copolímero de propileno/a-olefina, ou
    Petição 870180160019, de 07/12/2018, pág. 5/9
    2/3 interpolímero em multiblocos de propileno/a-olefina, ou combinações dos mesmos;
    b) água;
    c) um tensoativo de escumação compreendendo alquilcelulose éteres, hidroxialquil celulose éteres, hidroxialquil alquilcelulose éteres, goma guar, goma xantana, e resinas de polioxietileno de peso molecular pelo menos 20.000;
    d) um gás;
    e) pelo menos um retardante de chama selecionado de um sal inorgânico, um intumescente, um composto halogenado, um composto de fosfato, um composto de melamina, e combinações dos mesmos; e
    f) pelo menos um agente estabilizante sendo que a escuma compreende de 15 a 75% em peso de componente (a), de 25 a 75% em peso de componente (b), de 0,1 a 10% em peso de componente (c), de 5 a 50% em peso de componente (e), e sendo que (d) está presente em uma quantidade tal que (d) compreenda pelo menos 10% do volume total de todos os componentes presentes na escuma; e sendo que pelo menos um retardante de chama compreende de 15 a 75% do peso total da resina termoplástica, de pelo menos um agente estabilizante, e de pelo menos um retardante de chama.
  6. 6. Escuma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de o tensoativo de escumação estar presente em uma quantidade de 0,05 a 10% em peso baseado no peso seco do componente (a).
  7. 7. Escuma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente pelo menos um material de mudança de fase e um material de fibrila ou um material do tipo fibra.
    Petição 870180160019, de 07/12/2018, pág. 6/9
    3/3
  8. 8. Escuma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de o sal inorgânico compreender pelo menos um selecionado de hidróxido de alumínio e hidróxido de magnésio.
  9. 9. Escuma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de a escuma ter uma densidade variando de 0,04 a 0,45 g/cm3 em uma base úmida.
  10. 10. Escuma, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de o gás (d) estar presente em uma quantidade tal que (d) compreenda pelo menos 30% do volume total de todos os componentes presentes na escuma.
  11. 11. Escuma, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de pelo menos um material de mudança de fase compreender de 15 a 75% de um peso total da resina termoplástica, de pelo menos um agente estabilizante, e de pelo menos um material de mudança de fase.
  12. 12. Escuma, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato do material de mudança de fase compreender pelo menos um selecionado de uma cera micro-encapsulada, ácido ou éster graxo, parafina, sal de hidretos e combinações dos mesmos.
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