BRPI0809217A2

BRPI0809217A2 - Espumas de poliestireno incorporando nanografita e hfc-134

Info

Publication number: BRPI0809217A2
Application number: BRPI0809217-6A
Authority: BR
Inventors: Yadollah Delaviz; Raymond M Breindel; Mitchell Z Weekley; Roland Loh; Manoj Choudhary
Original assignee: Owens Corning Intellectual Cap
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2014-09-02
Also published as: CA2681238A1; US20080242752A1; KR20100014599A; MX2009009564A; CN101720270A; EP2146835A1; AU2008230712A1; WO2008119059A1; JP2010522815A

Description

“ESPUMAS DE POLIESTIRENO INCORPORANDO NANOGRAFITA E HFC-134” CAMPO TÉCNICO E APLICABILIDADE INDUSTRIAL DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere de um modo geral aos produtos isolantes de espuma, e mais particularmente a uma espuma de poliestireno contendo 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) e nanografita para aumentar a capacidade isolante e reduzir a condutividade térmica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Estruturas resinosas espumosas são úteis em uma ampla variedade de aplicações, tais como isolamento térmico, e isolando membros estruturais, em almofadas, como embaIagens e como adsorventes. A utilidade das pranchas poliméricos espumados rígidos em uma variedade de aplicações é bem conhecida. Por exemplo, papelões de espuma polimérica rígida são usados como membros estruturais isolantes em muitas aplicações.

Espumas extrusadas são geralmente feitas pela fusão de um polímero juntamente com quaisquer aditivos desejados para criar um fundido polimérico. Um agente de expansão 15 é misturado com o fundido polimérico em uma temperatura e pressão apropriados para produzir uma mistura de gel espumável. A mistura de gel espumável é a seguir esfriada e extrusada em uma zona de pressão reduzida, a qual resulta em uma espumação do gel e a formação do produto de espuma extrusado desejado.

Agentes de sopro tradicionais usados para produtos de espuma extrusados incluem clorofluorcarbonos (CFCs) e hidroclorofluorcarbonos (HCFCs). Uma das vantagens tanto dos agentes de sopro tanto de CFC quanto de HCFC são as suas elevadas solubilidades em um fundido polimérico durante o processo de produção. A maior solubilidade do agente de expansão promove uma redução na viscosidade quando o agente de expansão é misturado com o fundido polimérico. Por sua vez, viscosidades mais baixas levam a menores necessidades de energia para mistura. Por ouro lado, uma grande desvantagem desses agentes de sopro tradicionais é que um número crescente de governos em todo o mundo têm determinado a eliminação dos agentes de sopro CFC e HCFC devido às crescentes preocupações ambientais. CFCs,e muitos outro halocarbonos, têm sido reconhecidos como sérias ameaças ambientais globais devido às suas capacidades de causar depleção do ozônio estratosférico e aquecimento global. O impacto da depleção de ozônio e o aquecimento global por produtos químicos, tais como CFCs e HCFCs é medido pelo potencial de depleção de ozônio (ODP) e pelo potencial de aquecimento global (GWP), respectivamente.

Em vista da remoção obrigatória dos agentes de sopro com um ODP elevado e GWP elevado, tem ocorrido um movimento para substituir os agentes de sopro convencionais em favor de agentes de sopro mais inócuos ao meio ambiente, tais como hidrofluorcarbonos (HFCs) e CO2 em aplicações de espumas isolantes. Embora HCFCs forneçam uma barreira térmica superior em comparação com CO2, o cloro presente nos HCFCs possui potencial de depleção de ozônio. Adicionalmente, no decorrer do tempo, a fase de gás de fluorcarbono na espuma é liberada na atmosfera, reduzindo dessa forma o valor isolante da espuma e potencialmente contribuindo para o potencial do aquecimento global. Além disso cada um desses agentes de sopro não-convencionais leva a um diferente tamanho celular e 5 morfologia dependendo do agente de expansão particular escolhido. Infelizmente, os tamanhos celulares da espuma produzida por esses agentes de sopro geralmente ambientalmente amistosos são muito pequenos para fornecer um valor isolante aceitável ao produto espumado e geralmente resulta em uma maior densidade e em um produto mais caro.

Para reduzir a condutividade térmica e aumentar o valor isolante do produto espu10 mado, agentes atenuadores de infravermelho (IAAs)1 tais como negro e carbono, carbono amorfo em pó, grafita e dióxido de titânio tem sido usados como enchimentos nos produtos de espuma polimérica. A condutividade térmica, k, é definida como a proporção de fluxo de calor por unidade seccional cruzada em relação á queda de temperatura por espessura. Os Estados Unidos definem k pela unidade de Fórmula (I):

Ac 1_j Btu . in

Formula (I):

Hr . Ft2 . 0F

A unidade métrica é definida pela Fórmula (II):

w

Formula (II):

m . k

A redução da condutividade térmica (k) maximiza a capacidade isolante (isto é, aumenta o valor de R) para uma dada espessura. A transferência de calor através de um material isolante pode ocorrer através de condutividade sólida, condutividade em gás, radiação ou convecção. A resistência térmica total (valor R) é a medida da resistência à transferência de calor, e é determinada pela Fórmula (III):

Fórmula (III): R = t/k; onde t = espessura

A utilidade das pranchas poliméricos espumados rígidos em uma variedade de aplicações é bem conhecida. Por exemplo, papelões de espuma polimérica rígidos são usados como membros estruturais isolantes em muitas aplicações. É desejável melhorar a condutividade térmica sem aumentar a densidade, e/ou a espessura do produto espumado.

Anteriormente, foram feitas tentativas na técnica para utilizar agentes atenuadores de infravermelho para aumentar ou manter o valor de isolamento térmico da espuma. Alguns exemplos dessas espumas estão descritos abaixo.

Patente Americana No. 6.417.240, de Park, revela espumas preparadas a partir de uma mistura de um polipropileno sindiotático (resina sPP) e uma resina polimérica termoplástica espumável. É afirmado que as espumas poliméricas misturadas são flexíveis, têm uma boa temperatura de distorção e exibem estabilidade dimensional aumentada em rela35 ção às espumas preparadas a partir somente de uma resina termoplástica. Resinas termoplásticas para uso na espuma incluem todos os tipos de polímeros termoplásticos que são espumáveis por processos de extrusão. Exemplos não-limitativos incluem resinas de poliolefina flexíveis, resinas de etileno/acetato de vinila e resinas alquilaromáticas tais como poliestireno. Os agentes de sopro utilizados no preparo da espuma incluem todos os tipos de agentes de sopro incluindo agentes de sopro físicos e químicos. Exemplos incluem 1,1,1,2- 5 tetrafluoretano (HFC-134a), 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) e 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b). Opcionalmente, as espumas podem ainda incluir um absorvedor de infravermelho tal como negro de carbono, grafita ou dióxido de titânio para aumentar as capacidades isolantes.

A Publicação de Patente Americana No. 2001/0036970 de Park fala sobre espumas 10 poliméricas que têm um bom equilíbrio de elevada absorção acústica, baixa condutividade térmica e geralmente baixa absorção de água. A matriz de espuma polimérica é preferivelmente feita de uma espuma termoplástica que opcionalmente contém um agente aumentador de tamanho de célula, um antioxidante, negro de carbono e/ou aditivos retardadores de chama. Um composto orgânico volátil tal como isobutano é preferivelmente usado como um 15 agente de expansão. Entretanto, agentes de sopro alternativos úteis para fazer a espuma incluem 1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC-134a), 1,1,2,2-tetafluoretano (HFC-134) e 1-cloro-1,1- difluoretano (HCFC-142b). Resinas termoplásticas adequadas para uso nas espumas poliméricas incluem poliestirenos, resinas de poliolefina e misturas de resinas interpoliméricas de etileno-estireno (ESI) com resinas de poliolefina. Vários aditivos tais como enchimentos 20 inorgânicos, agentes nucleares (por exemplo, talco), absorvedores de UV, adjuvantes de processamento, adjuvantes de extrusão e retardadores de chama podem ser incorporados na espuma. Além disso, um absorvedor de infravermelho tal como negro de carbono, grafita ou dióxido de titânio pode ser incluído na espuma para aumentar a capacidade de isolamento térmico.

A Publicação de Patente Americana No. 2001/0036970 de Loh, et al. revela uma

espuma de poliestireno extrusada que contém nanografita em múltiplas camadas como um adjuvante de processo para melhorar as propriedades físicas dos produtos de espuma. A nanografita é preferivelmente quimicamente tratada para induzir os grupos funcionais carboxil, fenólicos e hidroxila na borda do grafite. A prancha espumado polimérico de célula rígida 30 e fechada é formado por um processo de extrusão com a nanografita com múltiplas camadas, pelo menos um agente de expansão e outros aditivos. A espuma inclui qualquer material adequado para fazer espumas poliméricas, as quais incluem materiais termoplásticos tais como poliolefinas, cloreto de polivinila, policarbonatos, polieteraminas, etc. Um polímero termoplástico preferido incluído na espuma é um material polimérico alquenilaromático, tal 35 como poliestireno. Os agentes de sopro utilizados no preparo da espuma incluem todos os tipos de agentes de sopro incluindo agentes de sopro físicos e químicos. Exemplos incluem

1,1,1,2-tetrafluoretano (HFC-134) e 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b). É declarado que a espuma exibe isolamento térmico melhorado (valores de R).

Apesar das várias tentativas de utilizar agentes atenuadores de infravermelho para melhorar as propriedades de isolamento térmico, ainda permanece uma necessidade na técnica de conseguir uma espuma polimérica extrusada que mantenha as propriedades físicas positivas das espumas de poliestireno extrusadas convencionais e que forneça um produto espumado com valor de isolamento aumentado (valor de R).

RESUMO DA INVENÇÃO

É um objeto da presente invenção fornecer uma composição que inclua um material polimérico espumoso, nanografita e 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134). A espuma é livre de outros agentes de sopro convencionais tipicamente utilizados no preparo de um produto espumado. Além disso a espuma pode ser livre de aditivo que sejam tipicamente incluídos nas composições de espuma convencionais e/ou nos produtos de espuma para impor propriedades desejadas ou características à espuma ou produtos espumados. Preferivelmente, o material polimérico espumado é um material polimérico aromático alquenílico, tal como poliestireno. A nanografita não é quimícamente ou superficialmente modificada e é desejavelmente composta de um copolímero de polietileno metil acrilato (EMA), o qual é usado tanto como um meio quanto como veículo para a nanografita. A nanografita age como um agente nucleante, intensificador do valor R, atenuador de infravermelho, lubrificante, absorvedor de UV, adjuvante de processamento e corante. A nanografita age como um agente nucleante e elimina a necessidade de incluir um agente nucleante convencional tal como talco. O material polimérico espumável pode estar presente na composição em uma quantidade de 80% até 99% em peso seco da composição total, o 1,1,2,2-tetrafluoretano pode estar presente na composição em uma quantidade de 3,0 a 12% em peso seco da composição total, e a nanografita pode estar presente na composição em uma quantidade de 0,05 a 5,0% em peso seco da composição total.

É outro objeto da presente invenção a fornecer um produto isolante de espuma polimérica que inclua uma espuma moldada e extrusada com uma composição consistindo de um material polimérico espumável, 1,1,2,2-tetrafluoretano como agente de expansão e nanografita. O material polimérico espumável é preferivelmente um material polimérico alquenil 30 aromático, tal como poliestireno. A espuma é uma espuma celular substancialmente fechada com uma densidade média de 1,35 lbs/ft3 (21,62 Kg/m3) até 3,5 lbs/ft3 (56,06 Kg/m3) e um tamanho de célula de 50 mícrons até 400 mícrons (0,050 mm até 0,40 mm), o que torna a espuma especialmente útil para isolamento térmico. Além disso, a estrutura de célula fechada ajuda a aumentar o valor de R do produto de isolamento formado espumado. O valor de 35 R por polegada pode ser de 4,5 até 5,8. Os produtos espumados têm valores de isolamento que são iguais a ou melhores do que produtos espumados extrusados convencionais produzidos com 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b). É outro objeto da invenção fornecer um método para fazer um produto espumado. Produtos espumados de acordo com a presente invenção podem ser preparados por qualquer método conhecido pelas pessoas versadas na técnica, porém são preferivelmente feitos por um processo de extrusão convencional ou processo em lote. Em um processo de extrusão, o polímero (por exemplo, poliestireno), a nanografita não-modificada (com ou sem ser composta em um copolímero de polietileno metil acrilato) juntamente com quaisquer aditivos caso desejável, são misturados para formar um material polimérico fundido. O agente de expansão, 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) é a seguir adicionado ao material polimérico fundido sob uma primeira pressão para geralmente dispersar o agente de expansão homogeneamente no material polimérico fundido e permitir uma total mistura do agente de expansão e do material polimérico fundido durante a prevenção de uma pré-espumação do material polimérico fundido. O gel espumável é a seguir esfriado até uma segunda temperatura (isto é, a temperatura de fusão do molde) e é extrusado em uma zona de pressão reduzida (uma segunda pressão), resultando na espumação do gel e na formação do produto de espuma extrusado desejado. A zona da pressão reduzida está em uma pressão menor do que aquela na qual o gel espumável é mantido antes da extrusão pelo molde. A pressão menor pode ser superatmosférica, atmosférica ou subatmosférica (isto é, um vácuo), porém está preferivelmente em um nível subatmosférico.

Os produtos espumados podem ser feitos por um processo em lote. Em um processo em lote, partículas de resina discretas e a nanografita, tais como péletes de resina granulados, são suspensos em um meio líquido. É desejável que o péletes de resina sejam substancialmente insolúveis no meio líquido para formar um meio de suspensão (isto é, o meio líquido contendo os péletes de resina). Em modalidades preferidas, o meio líquido é água. O meio de suspensão é então impregnado com 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) pela introdução de 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) no meio líquido em temperatura e pressão elevados em uma autoclave ou em outro frasco de pressão. O meio de suspensão é então esfriado em uma tentativa de manter um nível suficiente do agente de expansão nas pérolas. Essas pérolas podem ser então carregadas em um molde, reaquecidas e espumadas em um formato predeterminado para formar um produto espumado final.

É uma vantagem da presente invenção que a nanografita aja como um agente nucleador e elimine a necessidade de incluir um agente nucleador convencional tal como talco.

É ainda outra vantagem da presente invenção que as espumas de nanografita da presente invenção aumentem a resistência térmica envelhecida (valores de R) do papelões espumosos.

Também é uma vantagem da presente invenção que a composição da invenção produza produtos de espuma extrusados que tenham valores de isolamento que sejam iguais a ou melhores do que os produto de espuma extrusados convencionais produzidos com 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b).

É outra vantagem da presente invenção que os produtos espumados extrusados formados usando 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) e nanografita utilizem de 25 a 30% a menos de agente de expansão em peso do que os produtos de espuma extrusados formados com 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b).

É outra vantagem da presente invenção que o 1,1,2,2-tetrafluoretano (HDC-134) seja altamente solúvel no fundido polimérico e, como resultado, exista uma redução na pressão do molde do processo em comparação com outros hidrofluorcarbonetos, tais como HFC-134a, HFC-32 e HFC-227ea.

É ainda outra vantagem que a redução na pressão do molde do processo causada

pelo uso de 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) como o agente de expansão aumente a janela de operação do processo.

É ainda outra vantagem da presente invenção que a nanografita auxilie na melhoria das propriedades de desempenho em relação ao fogo, tais como redução do espalhamento de chama, a qual auxilia a atender os requerimentos de fogo estringentes.

É uma característica da presente invenção que a nanografita atue como um agente nucleador, um intensificador do valor de R, um atenuador de infravermelho, um lubrificante, um absorvedor de UV, um adjuvante de processo e um corante.

É ainda outra característica da presente invenção que o 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) não seja inflamável e não necessite de um agente co-sopro.

É ainda outra característica da presente invenção que a nanografita reduza a estática e proporcione lubrificação durante o processo de espumação.

É outra característica da presente invenção que a composição espumável da presente invenção tenha um potencial de aquecimento global baixo e potencial de depleção de ozônio igual a zero.

É também uma característica da presente invenção que a inclusão de nanografita na composição da invenção melhore o valo do índice de oxigênio da espuma.

Os precedentes e outros objetos, características e vantagens da invenção irão aparecer de modo mais completo de agora em diante sob um ponto de vista de consideração da descrição detalhada que se segue. Entretanto, é para ser expressamente entendido que os desenhos são somente para fins ilustrativos e não são para serem construídos como definidores dos limites da invenção.

BREVE DESCRICÃO DOS DESENHOS

As vantagens dessa invenção serão aparentes sob a consideração da descoberta detalhada que se segue da invenção, especialmente quando tomadas em conjunto com os desenhos associados daqui:

FIG. 1 é uma ilustração gráfica de uma comparação dos valores de R e das densidades das pranchas de espuma extrusados formados produzidos utilizando HCFC-142b e HFC-134;

FIG. 2 é uma ilustração gráfica do efeito da nanografita nos valores de R das pranchas de espuma extrusados produzidos utilizando 11% em peso de HCFC-142b; e FIG. 3 é uma ilustração gráfica do efeito da nanografita nos valores R das pranchas

de espuma extrusados utilizando 7,5% em peso de HFC-134.

DESCRIÇÃO DETALHADA E MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

A não ser que seja definido de outra forma, todos o termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado que aqueles comumente compreendidos por uma 10 pessoa normalmente versada na técnica à qual a invenção pertence. Embora quaisquer métodos e materiais similares ou equivalentes àqueles aqui descritos possam ser usados na prática ou testagem da presente invenção, os métodos e materiais preferidos são aqui descritos. Todas as referências aqui citadas, incluindo os pedidos de patente americanas ou estrangeiras publicados ou correspondentes, patentes americanas ou estrangeiras deposi15 tadas e quaisquer outras referências são cada uma incorporada por referência nas suas totalidades, incluindo todos os dados, tabelas, figuras e texto representado nas referências citadas.

A presente invenção se refere a uma espuma polimérica e aos produtos de espuma poliméricos, tais como espumas de poliestireno extrusadas ou expandidas, que contêm nanografita como um agente atenuador de infravermelho e adjuvante de processamento e

1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) como o agente de expansão. Particularmente, a espuma da invenção contêm um material polimérico espumável, nanografita e 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134). A espuma é livre de outros agentes de sopro convencionais tipicamente utilizados no preparo de um produto espumado. Além disso, a espuma pode ser livre de aditivos 25 que sejam tipicamente incluídos em composições de espuma convencionais e/ou produtos de espuma para conferir propriedades ou características desejadas À espuma ou produtos de espuma. A composição de espuma da invenção produz espumas extrusadas que têm valores de isolamento (valores R) que são iguais a ou menores do que as espumas extrusadas convencionais produzidas com 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b). Particularmente, a 30 composição de espuma produz papelões de espuma polimérica de células fechadas e rígidas preparados por um processo de extrusão. A adição de nanografita melhora as propriedades térmicas e mecânicas, assim como as propriedades de desempenho de fogo do produto espumado final.

O material polimérico espumável é a estrutura da formulação e proporciona força, flexibilidade, resistência e durabilidade ao produto final. O material polimérico espumável não é particularmente limitado, e geralmente qualquer polímero capaz de ser espumado pode ser usado como o polímero espumável na mistura de resina. O material polimérico espumável pode ser termoplástico ou termoajustável. O material polimérico particular pode ser selecionado para proporcionar força mecânica suficiente e/ou o processo utilizado para formar produtos poliméricos espumados finais. Além disso o material polimérico espumável é preferivelmente quimicamente estável, isto é, geralmente não-reativo, dentro da faixa de temperatura esperada durante a formação e subsequente uso em uma espuma polimérica. Exemplos não-limitativos de materiais poliméricos espumáveis adequados incluem polímeros alquenil aromáticos, cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinila clorado (CPVC), polietileno, polipropileno, policarbonato, poliisocianuratos, polieterimidas, poliamidas, poliésteres, policarbonatos, polimetilmetacrilato, poliuretanos, fenólicos, poliolefinas, estirenoacriΙοί 0 nitrila, acrilonitrilobutadienoestireno, terpolímero em bloco de acrílico/estireno/acrilonitrila (ASA), polissulfona, poliuretano, polifenilenossulfeto, resinas de acetal, poliamidas, poliaramidas, poliimidas, ésteres do ácido poliacrílico, copolímeros de etileno e propileno, copolímeros de estireno e butadieno, copolímeros de acetato de vinila e etileno polímeros modificados de borracha, misturas poliméricas termoplásticas e suas combinações. Poliolefinas adequadas incluem polietileno e polipropileno, e copolímeros de etileno.

Preferivelmente, o material polimérico espumável é um material polimérico alquenilaromático. Materiais poliméricos alquenil aromáticos adequados incluem homopolímeros alquenil aromáticos e copolímeros de compostos alquenil aromáticos e comonômeros insaturados etilenicamente copolimerizáveis. Além disso, o material polimérico alquenil aromáti20 co pode incluir proporções menores de polímeros não-alquenil aromáticos. O material polimérico alquenil aromático pode ser formado de um ou mais homopolímeros alquenil aromáticos, de um ou mais copolímeros alquenil aromáticos, de uma mistura de um ou mais de cada um dos homopolímeros e copolímeros alquenil aromáticos ou suas misturas com um polímero não-alquenil aromático. Apesar dos componentes da composição, o material poli25 mérico alquenil aromático pode incluir mais do que 50 e preferivelmente mais do que 70 por cento em peso de unidades monoméricas alquenil aromáticas. Em uma modalidade preferida da invenção, o material polimérico alquenil aromático é formado totalmente de unidades monoméricas alquenil aromáticas.

Exemplos de polímeros alquenil aromáticos incluem, porém não estão limitados, 30 àqueles polímeros alquenil aromáticos derivados de compostos alquenil aromáticos tais como estireno, α-metilestireno, etilestireno, vinil benzeno, vinil tolueno, cloroestireno e bromoestireno. Um polímero alquenil aromático preferido é o poliestireno. Quantidades menores de compostos monoetilenicamente insaturados tais como alquil ácidos C2 a C6 e ésteres, derivados ionoméricos e dienos C2 a C6 podem ser copolimerizados com compostos alquenil 35 aromático. Exemplos não-limitativos de compostos copolimerizáveis incluem ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido maleico, ácido itacônico, acrilonitrila, anidrido maleico, acrilato de n-butila, acrilato de etila, acrilato de isobutila, metacrilato de metila, acetato de vinila e butadieno. Preferivelmente, o(s) polímero(s) tem/têm um peso molecular de peso médio de 190.000 a 270.000 e mais preferivelmente de 200.000 a 260.000. Polímeros reciclados com um peso de peso médio molecular de 100.000 a 180.000, preferivelmente de 124.000 a 155.000 podem também ser utilizados na composição da invenção.

Os produtos espumados podem ser formados substancialmente de (por exemplo,

de mais do que 95 por cento), e mais preferivelmente, formados totalmente de poliestireno. O material polimérico espumável pode estar presente na composição em uma quantidade de 80% a 99% em peso, preferivelmente em uma quantidade de 90 a 99% em peso. Conforme aqui utilizado, o termo “% em peso” é tencionado a indicar uma porcentagem baseada em 100% de peso seco total da composição.

As propriedades da espuma extrusada ou do produto de espuma podem ser modificadas pela seleção do peso molecular do polímero. Por exemplo, a preparação dos produtos de espuma extrusados de densidade mais baixa pode ser facilitada pelo uso de polímeros de peso molecular mais baixo. Por outro lado, a preparação de produto de espuma ex15 trusados com densidade mais alta pode ser facilitada pelo uso de pesos moleculares mais elevados ou de resinas com maior viscosidade.

A composição de espuma também contém nanografita. A nanografita pode ser multilaminada por expansão em elevada temperatura de forno a partir de grafite natural tratado com ácido ou expansão por aquecimento em microondas a partir de grafita natural saturada 20 com umidade. Desejavelmente, a nanografita é uma nanografita multilaminada a qual tem pelo menos uma dimensão com uma espessura menor do que 100 nm. Em algumas modalidades exemplares, a grafita pode ser mecanicamente tratada, tal como por moinho de injeção de ar para pulverizar as partículas de nanografita. A pulverização das partículas assegura que os flocos de nanografita e outras dimensões das partículas são menores do que 20 25 mícrons, mais provavelmente menores do que 5 mícrons.

A nanografita não é quimicamente ou superficialmente modificada e é preferivelmente composta em um copolímero de polietilenometilacrilato (EMA), o qual é usado tanto como meio e quanto como carreador para a nanografita. Outros veículos possíveis para a nanografita incluem veículos poliméricos tais como, porém sem se limitar, ao metacrilato de 30 polimetila (PMMA), poliestireno, álcool polivinílico (PVOH) e acetato de polivinila (PVA). A nanografita pode ser composta no polímero em uma quantidade de até 60% de carga. Desejavelmente, a nanografita é composta no polímero em uma quantidade de 15 a 60% de carga, e mais preferivelmente de 20 a 40% de carga. Em pelo menos uma modalidade exemplar, a nanografita é composta em EMA com 40% de carga.

É desejável que a nanografita seja substancialmente uniformemente distribuída por

toda a espuma. Conforme aqui utilizada, a frase “substancialmente uniformemente distribuída” é tencionada a indicar que a substância (por exemplo, nanografita) é uniformemente distribuída ou quase que uniformemente distribuída na espuma. A temperatura de mistura pode ser de 150 0C a 300 0C1 preferivelmente de 225 0C para carga de EMA. Um tempo de mistura de 0 a 3 minutos, tipicamente menor do que um minuto para um veículo EMA contendo 40 por cento em peso de nanografita é desejável para dispersar efetivamente a nano5 grafita por todo o polímero. A mistura pode ser efetuada por qualquer método padrão conhecido na técnica, tal como por métodos de extrusão ou de composição. Preferivelmente, os componentes são misturados usando um misturador Banbury.

A nanografita atua como um agente nucleador, intensificador do valor de R, atenuador de infravermelho, lubrificante, absorvedor de UV, adjuvante de processamento e coran10 te. É para ser percebido que a presença de nanografita na espuma da invenção elimina a necessidade por agentes nucleadores convencionais tais como carbonato de cálcio, estearato de bário, talco, barro, dióxido de titânio, sílica, terra diatomácea e/ou misturas de ácido cítrico e bicarbonato de sódio. A nanografita está presente na composição de espuma em uma quantidade de 0,05 a 5,0% em peso seco da composição total, preferivelmente em uma 15 quantidade de 0,25 a 3,5% em peso seco.

É para ser percebido que embora a nanografita seja preferida, está dentro do campo de ação da invenção incluir a troca dos agentes atenuadores de infravermelho (IAAs) no lugar da nanografita com expectativa de que tal substituição dos agentes atenuadores de infravermelho possa produzir resultados semelhantes ou de outro modo satisfatórios, se 20 possível superiores. Exemplos de tais agentes atenuadores de infravermelho que podem ser alternativamente utilizados incluem, porém não estão limitados, ao negro de carbono, asfalto granulado, vidro moído, fitas de fibra de vidro, mica, óxido de ferro preto, flocos metálicos tais como flocos de alumínio e suas combinações.

Conforme discutido acima, com exceção de 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134), o material de espuma da invenção é livre de agentes de sopro convencionais. Agentes de sopro convencionais incluem agentes inorgânicos, agentes de sopro orgânicos e agentes de sopro químicos. Exemplos específicos de agentes de sopro inorgânicos incluem dióxido de carbono, nitrogênio, argônio, água, ar, nitrogênio e hélio. Agentes de sopro orgânicos convencionais incluem, porém não estão limitados, a hidrocarbonetos alifáticos com de 1 a 9 átomos de carbono, alcoois alifáticos com de 1 a 3 átomos de carbono e hidrocarbonetos alifáticos totalmente ou parcialmente halogenados com 14 átomos de carbono. Hidrocarbonetos alifáticos incluem metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, neopentano e éter dimetílico (DME). Alcoois alifáticos incluem metanol, etanol, npropanol e isopropanol. Hidrocarbonetos alifáticos totalmente ou parcialmente halogenados incluem fluorcarbonos, clorocarbonos, clorofluorcarbonos e ciclopentano. Exemplos nãolimitativos de fluorcarbonos incluem fluoreto de metila, perfluormetano, etil fluoreto (HFC1610, fluoreto de etila, 1,1 -difluoretano (HFC-152a), 1,1,1-trifluoretano (HFC-143a), 1,1,1,2- tetrafluoretano (HFC-134a), pentafluoretano (HFC-125), difluormetano (HFC-32), perfluoretano, 2,2-difluorpropano (HFC-272fb), 1,1,1-trifluorpropano (HFC-263fb), perfluorpropano,

1.1.1.3.3-pentafluorbutano (HFC-365mfc), 1,1,1,3,3-pentafluorpropano (HFC 245fa),

1.1.1.2.3.3.3-heptafluorpropano (HFC-227ea), dicloropropano, difluorpropano, perfluorbutano e perfluorciclobutano. Clorocarbonos parcialmente halogenados e clorofluorcarbonos

incluem cloreto de metila, cloreto de metileno, cloreto de etila, 1,1,1-tricloroetano, 1,1- dicloro-1-fluoretano, (HCFC-141b), 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b), clorodifluormetano (HCFC-22), 1,1-dicloro-2,2,2-trifluoretano (HCFC-123) e 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoretano (HCFC-124) e semelhantes. Clorofluorcarbonos totalmente halogenados incluem tricloromo10 nofluormetano (CFC-11), diclorodifluormetano (CFC-12), triclorotrifluoretano (CFC-113), 1,1,1-trifluoretano, pentafluoretano, diclorotetrafluoretano (CFC-114), cloroeptafluorpropano e dicloroexafluorpropano. Agentes de sopro químicos convencionais incluem azodicarbonamida, azodiisobutironitrila, benzenossulfoidrazida, 4,4-oxibenzenossulfonilsemicarbazida, ptoluenossulfonilsemicarbazida, azodicarboxilato de bário e N,N’-dimetil-N,N’15 dinitrosotereftalamida e triidrazinotriazina.

O agente de expansão, 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) pode estar presente na composição em qualquer quantidade de 3,0 a 12% em peso seco da composição total. Preferivelmente, o 1,1,2,2-tetrafluoretano está presente na composição espumável em uma quantidade de 6,0 a 10,0% em peso.

Embora a composição de espuma da invenção seja desejavelmente livre de quais

quer aditivos que sejam tipicamente incluídos em aplicações de espumas convencionais para impor propriedades desejadas ou características à composição espumante e/ou ao produto espumado final, aditivos tais como estabilizantes de UV, absorventes de UV1 plastificantes, antioxidantes, adjuvantes de processamento, adjuvantes de extrusão, agentes an25 tiestáticos, estabilizantes, retardadores de chama, pigmentos, tinturas e/ou corantes podem ser adicionadas em pequenas quantidades á composição de espuma em algumas modalidades exemplares. Esses aditivos opcionais podem ser incluídos em quantidades necessárias para obter características desejadas do gel espumável ou produtos de espuma extrusados resultantes. Particularmente, a quantidade total de aditivo que pode estar presente na 30 composição em tamanho pode ser de 0 a 5,0% em peso seco da composição total, e em algumas modalidades, os aditivos podem ser adicionados em uma quantidade de 0,5 a 3,8% em peso seco da composição total. Preferivelmente, aditivos opcionais são adicionados à mistura resinosa porém podem ser adicionados de modos alternativos ao processo de produção de espuma extrusada.

Produtos espumados de acordo com a presente invenção podem ser preparado por

qualquer método conhecido pelas pessoas versadas na técnica, tal como com um extrusor (duplo ou individual), um misturador ou um liquidificador. Preferivelmente, os produtos espumados são feitos por um processo de extrusão convencional ou por um processo em lote. Em um processo de extrusão, o polímero (por exemplo, poliestireno), a nanografita nãomodificada (com ou sem ser composta em um copolímero de polietilenometilmetacrilato) juntamente com quaisquer aditivos, caso desejado, são aquecidos até uma primeira tempe5 ratura suficiente para fundir o(s) polímero(s) (isto é, a temperatura de mistura do fundido) e misturados para formar um material polimérico fundido (isto é, uma mistura de nanografita/polímero). A temperatura de mistura do fundido deve ser suficiente para plastificar ou fundir o polímero. Consequentemente, a temperatura de mistura do fundido é uma temperatura que está em ou acima da temperatura de transição de vidro ou ponto de fusão do polímero. 10 Em uma modalidade preferida, a temperatura de mistura do fundido varia de 200 a 250 0C, e mais preferivelmente de 220 a 240 0C, dependendo da quantidade de nanografita presente no material polimérico fundido.

O agente de expansão, 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) é a seguir adicionado ao material polimérico fundido sob uma primeira pressão para dispersar de modo geral o agente de expansão homogeneamente no material polimérico fundido e permitir a mistura completa do agente de expansão e do material polimérico fundido durante a prevenção de uma pré-espumação do material polimérico fundido. Conforme o agente de expansão é adicionado ao fundido polimérico, o agente de expansão se torna solúvel, isto é, se dissolve no fundido polimérico. O agente de expansão plastifica o fundido polimérico, o qual facilita a processabilidade do sistema. Uma vez que o agente de expansão é incorporado e totalmente misturado com o material polimérico fundido, a composição resultante é tipicamente referida como um gel espumável. A pressão do molde deve ser suficiente para evitar a préespumação do gel espumável, e inclui pressões variando de 45 a 80 bar (4,5 x 106 Pa a 8,0 x 106 Pa), mais preferivelmente de 50 a 75 bar (5,0 x 106 Pa a 7,5 x 106 Pa). A préespumação é a espumação prematura indesejável do gel espumável antes da extrusão em uma zona de pressão reduzida.

O gel espumável é a seguir esfriado até uma segunda temperatura (isto é, a temperatura de fusão do molde) e é extrusado em uma zona de pressão reduzida (uma segunda pressão), resultando na espumação do gel e na formação do produto espumado extrusado 30 desejado. A zona da pressão reduzida está em uma pressão abaixo daquela na qual o gel espumável p mantido antes da extrusão pelo molde. A pressão mais baixa pode ser superatmosférica, atmosférica ou subatmosférica (isto é, um vácuo), porém está preferivelmente em um nível subatmosférico. É para ser percebido que a temperatura de fusão do molde é geralmente mais baixa do que a temperatura da mistura fundida para melhorar as caracte35 rísticas físicas do produto espumado. Adicionalmente, a temperatura de fusão do molde está tipicamente a 30 0C da temperatura de mistura do fundido. Em uma modalidade preferida, a temperatura de fusão do fundido é de 110 0C até 145 0C, e mais preferivelmente de 120 a 140 0C.

Durante a espumação, nanografita multilaminada atua como um nucleador e lubrificante, assim como sua ação deslizante torna o fluxo do polímero fundido no extrusor mais fácil, e proporciona uma superfície suave para a prancha de espuma. Além disso, a nano5 grafita multilaminada reduz a quantidade de estática presente durante o processo de espumação devido à condutividade elétrica aumentada da pele das pranchas de espuma polimérica de nanografita. Além disso, a nanografita pode ser uniformemente ou quase que uniformemente misturada pelo processo de extrusão polimérico, resultando em um produto de espuma homogêneo.

Espumas extrusadas têm uma estrutura celular com células definidas pelas mem

branas celulares e suportes. Os suportes são formados na interseção das membranas celulares, com as membranas celulares cobrindo as janelas celulares que se interconectam entre os suportes. Na presente invenção, a composição da invenção preferivelmente produz uma espuma celular substancialmente próxima com uma densidade média de 1,35 lbs/ft3 (21,62 Kg/m3) até 3,5 lbs/ft3 (56,06 Kg/m3), preferivelmente de 1,6 lbs/ft3 (25,63 Kg/m3) até 2,6 lbs/ft3 (41,65 Kg/m3) e um tamanho de célula de 50 mícrons até 400 mícrons (0,050 mm até 0,40 mm), o que torna a espuma especialmente útil para isolamento térmico. É para ser percebido que a frase “célula substancialmente fechada” é tencionada a indicar que a espuma contém todas as células fechadas ou quase todas as células na estrutura celular estão fechadas. É desejável que não mais do que 5,0% das células sejam células abertas ou, de outro modo, células “não-fechadas”. A estrutura celular fechada ajuda a aumentar o valor de R de um produto isolante formado. O valor de R por polegada pode ser de 4,5 a 5,8. Em uma modalidade mais preferida, o valor de R por polegada está entre 4,9 e 5,8. É para ser percebido que está dentro do campo de ação da presente invenção produzir uma estrutura de célula aberta, embora tal estrutura de célula aberta não seja uma modalidade preferida.

Outro aspecto das espumas da invenção extrusadas é eu elas possuem um alto nível de estabilidade dimensional. Por exemplo, a alteração na dimensão em qualquer direção é de 5% ou menos. Além disso, a espuma formada pela composição da invenção é desejavelmente monomodal e as células têm um tamanho de célula médio relativamente uniforme. 30 Conforme aqui utilizado, o tamanho de célula médio é uma média dos tamanhos celulares conforme determinado pelas direções X, Y e Z. Particularmente, a direção “X" é a direção de extrusão, a direção “Y” é a direção da máquina cruzada, e a direção “Z” é a espessura. Na presente invenção, o impacto mais alto no aumento da célula está nas direções X e Y, o que é desejável de uma perspectiva de orientação e de valor de R. A espuma da invenção extru35 sada pode ser usada para fazer produtos isolantes tais como papelões isolantes rígidos, espuma isolante, produtos de empacotamento, produtos de almofada, papelões de cobertura e papelões de assoalho. Conforme discutido acima, os produtos espumados podem ser feitos por um processo em lote. Em um processo em lote, partículas de resina discretas e a nanografita, tais como péletes de resina granulados, são suspensos em um meio líquido. É desejável que os péletes de resina sejam substancialmente insolúveis no meio líquido para formar um meio 5 de suspensão (isto é, o meio líquido contendo os péletes de resina). Em modalidades preferidas, o meio líquido é água. O meio de suspensão é então impregnado com 1,1,2,2- tetrafluoretano (HFC-134) pela introdução de 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) no meio líquido em uma pressão e temperatura elevadas em uma autoclave ou outro recipiente pressurizado. O meio de suspensão é a seguir esfriado em uma tentativa de manter um nível 10 suficiente do agente de expansão nas pérolas. Essas pérolas podem ser então carregadas em um molde, reaquecidas e espumadas em um formato predeterminado para formar um produto espumado final.

Existem várias vantagens do uso da composição da presente invenção para formar produtos espumados. Por exemplo, o agente de expansão utilizado na formulação da inven15 ção tem uma alta solubilidade no polímero espumável (por exemplo, poliestireno). Consequentemente poucos problemas de processamento, tais como pressão de molde insuficiente (o que resulta em pré-espumação) aparecem durante a produção do produto espumado. Além disso, a composição da invenção contém somente um agente de expansão, HFC-134, e não requer um agente de co-expansão tipo muitas espumas contendo HFC convencionais. 20 Adicionalmente, a não-flamabilidade de HFC-134 elimina necessidades fundamentais relacionadas com a instalação do equipamento adequado para manusear agentes de expansão inflamáveis. Também 1,1,2,2-tetafluoretano (HFC-134) tem um potencial de depleção de ozônio igual a zero e um potencial de aquecimento global menor do que o HCFC-142b. Consequentemente, a espuma da invenção cria menos preocupações ambientais do que as 25 espumas produzidas utilizando HCFC-142b como um agente de expansão. Além disso, a nanografita é adicionada ao fundido polimérico de um modo convencional. Portanto, não há necessidade de modificar os equipamentos existentes ou alterar as linhas de produção para fabricar uma espuma ou produto de espuma utilizando a composição da invenção.

Além disso, foi surpreendentemente descoberto que o uso de 1,1,2,2- 30 tetrafluoretano (HFC-134) e nanografita produz espumas que possuem propriedades isolantes térmicas superiores. Por exemplo, a espuma da invenção produz produtos de espuma extrusados que têm valores de isolamento que são iguais a ou melhores do que os produtos de espuma extrusados convencionais produzidos com 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC142b).

35 Tendo descrito de modo geral esta invenção, um outro entendimento pode ser obti

do por referência a certos exemplos específicos ilustrados abaixo, os quais são fornecidos somente para fins de ilustração e não são tencionados a serem todos inclusivos ou Iimitantes, a não ser que seja especificado o contrário.

EXEMPLOS

Nos exemplos a seguir, todos as pranchas de espuma são papelões de espuma de poliestireno extrusado. As pranchas de espuma rígida foram preparados por um extrusor de dupla hélice com um molde plano e placa modeladora e foram extrusados em uma zona atmosférica ou subatmosférica.

Exemplo 1. Comparação dos valores de R da prancha de espuma para HCFC-142b e HFC-134 sem nanografita.

Composições contendo poliestireno, seja 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) ou ΙΙΟ cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b) e talco, conforme revelado na Tabela 1, foram formadas de acordo com o método de extrusão descrito acima em detalhes. Particularmente, o poliestireno e talco foram aquecidos até uma temperatura de mistura de fusão de 150 0C a 180 0C para formar um material polimérico fundido, 1,1,2,2-tetrafluoretano foi então misturado no fundido polimérico em uma primeira pressão de 210 a 230 bar para dispersar de modo geral o agente de expansão homogeneamente no material polimérico fundido e formar um gel espumável. O gel espumável foi então esfriado até uma temperatura de 125 0C a 135 0C. O gel espumável foi extrusado em um extrusor de dupla hélice e por um molde para uma região de pressão reduzida (14,0 psi absoluto - 5,0 psi absoluto) (96526 Pa - 34473 Pa) para produzir as pranchas de espuma rígidos. Conforme utilizada nos exemplos, a frase “% em peso” é a % em peso seco do componente à base da composição total. S condições do processo estão estabelecidas na Tabela 2.

Tabela 1 - Composições de Papelões Espumados

Agente de ex¬ Agente de Ex¬ Talco (% em pe¬ Poliestireno (% pansão pansão (% em so) em peso) peso) Controle HCFC-142b 11 0,5 98,8 Amostra 1 HFC-134 7,5 0,25 98,8 Amostra 2 HFC-134 9,0 0,25 99 Tabela 2 - Condições de Processo Pressão do Extrusor, psi 1950-2400 Temperatura de Mistura do Fundido (0C) 150-180 Temperatura de fusão do molde (0C) 117-123 Pressão do molde, psi 790 - 950 Velocidade da linha, pé/min CD I CO cn Produção, Kg/h 160 Intervalo do molde, mm OO I M O Vácuo, polegada de mercúrio

0 a 16

As pranchas espumados extrusados e rígidos foram a seguir envelhecidos por 180 dias sob condições ambientais. O valor de R/polegada foi medido de acordo com os procedimentos estabelecidos em ASTM C-518. A densidade foi medida pela pesagem da prancha espumado e dividindo-se o peso total (massa) pelo volume total da prancha. Os resultados estão demonstrados na Tabela 3 e na FIG. 1

Tabela 3 - Densidade e Valores de R Envelhecidos

Agente de ex¬ Agente de ex¬ Valor de R Densidade pansão pansão (% em /polegada em 180 (lbs/ft3) peso) dias (efetivos) Controle HCFC-142b 11 5,55 1,86 Amostra 1 HFC-134 7,5 5,05 1,94 Amostra 2 HFC-134 9,0 5,15 1,96 O Exemplo 1 foi efetuado para determinar o efeito da quantidade de 1,1,2,2- tetrafluoretano (HFC-134) nos valores de R envelhecidos em comparação com o produto atualmente comercializado o qual utiliza 1-cloro-1,1-difluoretano a 11% (HCFC-142b) como o agente de expansão. Conforme mostrado na Tabela 3 e na FIG. 1, embora as Amostras 1 e 2 tenham valor de R menor do que o controle (11% de 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC142b)), o aumento da porcentagem de HFC-134 na composição de espuma aumentou o valor de % da borda da espuma. O uso de níveis mais altos de HFC-134, isto é, 9,0% em peso vs. 7,5%em peso, melhorou o valor de R/polegada de 180 dias (efetivo) de 5,05 para 5,15, com densidades quase idênticas. Sabe-se na técnica que o aumento da densidade de uma espuma aumenta o valor de R do produto espumado. Devido ao fato das densidades permanecerem quase a mesma coisa quando 7,5% em peso e 9,0% em peso de HFC-134 foram usados para preparar a prancha de espuma, o aumento no valor de R é devido ao acréscimo na quantidade de HFC-134 contida na composição. Deste modo, o aumento em 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) de 7,5% em peso para 9,0% em peso resultou numa melhoria de 2% aproximada no valor de R.

Além disso, pode ser visto que a amostra de controle contendo HCFC-142b tinha uma densidade menor, porém um valor de R maior do que as Amostras 1 e 2 da invenção contendo HFC-134. Geralmente, uma densidade mais alta é correlacionada com um valor 25 de R aumentado, porém neste caso, o valor de R aumentado é devido à condutividade térmica mais baixa do gás e à maior quantidade de agente de expansão utilizada (HCFC-142b 11%).

Exemplo 2: Efeito da nanografita nos valores de R para papelões espumados formados com HCFC-142b 11% em peso. Composições contendo poliestireno, 1-cloro-1,1-difluoretano (HCFC-142b) e nanografita conforme demonstrado na Tabela 4 foram formadas de acordo com o método de extrusão descrito detalhadamente acima. Particularmente, o poliestireno e a nanografita foram aquecidos até uma temperatura de mistura de fundido de 150 0C - 180 0C para formar um material polimérico fundido. 1-cloro-1,1-difluoretano foi a seguir misturado no fundido polimérico em uma primeira pressão de 210 a 230 bar (2,10 x 107 Pa a 2,30 x 107 Pa) para dispersar de modo geral o 1-cloro-1,-difluoretano homogeneamente no material polimérico fundido e formar um gel espumável. O gel espumável foi a seguir esfriado até uma temperatura de 125 0C até 135 0C (a temperatura de fusão do molde). O gel espumável foi extrusado em um extrusor de hélice dupla e utilizando um molde para uma região de pressão reduzida (14,0 psi absoluto - 5,0 psi absoluto) (1,4 x 106 Pa - 5 x 105 de psi absoluto. As condições do processo estão estabelecidas na Tabela 4.

Agente de Agente de Expan¬ Nanografita (% Poliestireno (% expansão são (% em peso) em peso) em peso) Amostra 1 HCFC-142b 11 0 98,3 Amostra 2 HCFC-142b 11 1,0 96,3 Amostra 3 HCFC-142b 11 2,0 93,8 As pranchas espumados extrusados e rígido foram então envelhecidos por 180 dias sob condições ambientes O valor de R/polegada efetivo foi medido em 180 dias de acordo com os procedimentos estabelecidos em ASTM C-518. A densidade foi medida pesando-se a prancha espumado e dividindo o peso total (massa) pelo volume total da prancha. Os resultados estão estabelecidos na Tabela 5 e na FIG. 2.

Tabela 5 - Valores de R e Densidade Efetivos

HCFC-142 (% Valor de Nanografita (% Densidade em peso) R/polegada de 180 em peso) (efeti¬ (lbs/ft3) / dias (Efetivo) vo) (Kg/m3) Amostra 1 11 5,35 0 1,55 / 24,83 Amostra 2 11 5,71 1 1,61/25,79 Amostra 3 11 5,68 2 1,60/25,63 Exemplo 2 foi efetuado para determinar os efeitos das quantidades de nanografita na composição de espuma nos valores de R envelhecidos efetivos das pranchas de espuma extrusados convencionais contendo 11% de HCFC-142b. Conforme mostrado a partir das amostras acima, a adição de 1,0% de nanografita causou um aumento no valo de R/polegada efetivo de 5,35 com adição de 0% em peso de nanografita até 5,7 (1,0% em peso de adição de nanografita), assim como um aumento na densidade de 1,55 lbs/ft3 (24,83 Kg/m3) até 1,61 lbs/ft3 (25,79 Kg/m3). Quantidades adicionais de nanografita adicionadas à composição e espuma não resultaram em uma alteração substancial nos valores de R, conforme é demonstrado pelas Amostras 2 - 3 na Tabela 5 e FIG. 2. Foi concluído a partir desses resultados que a adição de nanografita aa prancha de espuma produzido com HCFC-142b aumentou os valores de isolamento (valores R) das pranchas de poliestireno extrusados. Foi ainda determinado a partir dos resultados mostrados na Tabela 4 e na FIG. 2 que a quantidade ótima de nanografita no processo de espumação necessária para melhorar o valor de R das pranchas de espuma extrusados foi de O até 1,0% de nanografita. Foi verificado que as quantidades adicionais de nanografita adicionadas na Amostra 3 não resultaram em um aumento substancial no valor de R.

Exemplo 3: Efeitos da Nanografita nos Valores de R de Papelões Espumados formados com 7,5% em peso de HFC-134

Composições contendo poliestireno 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) e nanografita, conforme demonstrado na Tabela 5, foram formadas de acordo com o método de extrusão descrito em detalhes acima. Particularmente, o poliestireno e a nanografita foram aquecidos até uma temperatura de mistura de fusão de 150 0C - 180 0C para formar um material polimérico fundido. 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) foi a seguir misturado no fundido polimérico em uma primeira pressão de 210 - 230 bar (2,1 x 107 - 2,3 x 107 Pa) para dispersar de um modo geral o 1,1,2,2-tetrafluoretano homogeneamente no material polimérico fundido e formar um gel espumável. O gel espumável foi a seguir esfriado até uma temperatura de 125 0C - 135 0C (a temperatura de fusão do molde). O gel espumável foi extrusado em um extrusor de dupla hélice e através do molde para uma região de pressão reduzida (14,0 psi absoluto - 5,0 psi absoluto) (96526 Pa - 34473 Pa) para produzir o papelões de espuma rígidos. As condições do processo estão estabelecidas na Tabela 6.

Tabela 6 - Composições das pranchas Espumados

Agente de Agente de Expan¬ Nanografita (% Poliestireno (% Expansão são (% em peso) em peso) em peso) Amostra 1 HFC-134 7,5 0 98,8 Amostra 2 HFC-134 7,5 1,0 96,5 As pranchas espumados extrusados e rígidos foram a seguir envelhecidos por 180 dias sob condições ambiente. O valor de R/polegada efetivo foi medido em 180 dias de acordo com os procedimentos estabelecidos em ASTM C-518. A densidade foi medida pesando-se a prancha espumado e dividindo o peso total (massa) pelo volume total da prancha. Os resultados estão estabelecidos na Tabela 7 e na FIG. 3. Tabela 7 - Valores de R e densidade Envelhecidos Efetivos

HFC-134 (% Valor de Nanografita (% Densidade em peso) R/polegada de em peso) (Efe¬ (lbs/ft3) (Kg/m3) 180 dias (Efetivo) tivo) Amostra 1 7,5 5,0 0 2,07/33,16 Amostra 2 7,5 5,41 1,0 2,1 / 33,64 Foi surpreendentemente descoberto que o uso de 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134) e de nanografita produz espumas e produtos de espuma que possuem propriedades de isolamento térmico superiores. Os resultados resumidos na Tabela 7 e na FIG. 3 demonstram a 5 vantagem da adição de quantidades baixas de nanografita (<1,0% em peso) para aumentar os valores de isolamento (Valores de R) e reduzir a condutividade térmica da prancha de espuma de poliestireno extrusada. Conforme demonstrado na Tabela 7, a adição de 1,0% em peso de nanografita à composição de espuma melhoro o valor de R efetivo de 5,0 para 5,41, uma melhoria de aproximadamente 8% no valor de R.

A invenção deste pedido foi descrita acima tanto genericamente quanto em relação

às modalidades específicas. Embora a invenção tenha sido estabelecida no que se acredita ser as modalidades preferidas, uma ampla variedade de alternativas conhecida pelas pessoas versadas na técnica pode ser selecionada na descoberta genérica. A invenção não é de outro modo limitada, exceto pela declamação das reivindicações estabelecidas abaixo.

Claims

1. Composição para formar uma espuma de polímero termoplástico, CARACTERIZADA pelo fato de compreender: um material polimérico espumável; 1,1,2,2-tetrafluoretano como um agente de expansão; e nanografita, em que a referida composição é livre de outros agentes de expansão tipicamente utilizados no preparo de espumas poliméricas.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida composição é livre de aditivos tipicamente incluídos em composições de espuma convencionais para impor as propriedades desejadas ou características às referidas composições de espuma.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido material polimérico espumável é um material polimérico alquenil aromático.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo ato de que o referido material polimérico espumável é selecionado de poliestireno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinila clorado, polietileno, polipropileno, policarbonatos, poliisocianuratos, polieterimidas, poliamidas, poliésteres, policarbonatos, polimetilmetacrilato, poliuretanos, fenólicos, poliolefinas, estirenoacrilonitrila, acrilonitrilobutadienoestireno, terpolímero em bloco de acrílico/estireno/acrilonitrila, polissulfona, poliuretano, polifenilenossulfeto, resinas de acetal, poliamidas, poliaramidas, poliimidas, ésteres do ácido poliacrílico, copolímeros de etileno e propileno, copolímeros de estireno e butadieno, copolímeros de acetato de vinila e etileno, polímeros modificados de borracha, misturas poliméricas termoplásticas e suas combinações.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido material polimérico espumável está presente na referida composição em uma quantidade de 80% a 99% em peso seco da composição total, o referido 1,1,2,2- tetrafluoretano está presente na referida composição em uma quantidade de 3,0 a 12% em peso seco da composição total, e a referida nanografita está presente na referida composição em uma quantidade de 0,05 a 5,0% em peso da composição total.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida nanografita não é quimicamente ou superficialmente modificada.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida nanografita é composta em um veículo selecionado dentre copolímero de polietilenometilacrilato, metacrilato de polimetila, poliestireno, álcool polivinílico e acetato de polivinila.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida composição ainda compreende aditivos tipicamente incluídos em composições de espuma convencionais para impor propriedades desejadas ou características às referidas composições de espuma.

9. Produto isolante de espuma polimérica, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma espuma polimérica extrusada moldada com uma composição consistindo de: um material polimérico espumável; I,1,2,2-tetrafluoretano como um agente de expansão; e nanografita.

10. Produto isolante de espuma polimérica, de acordo com a Reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido material polimérico espumável é um material polimérico alquenil aromático.

11. Produto isolante de espuma polimérica, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo ato de que a referida espuma polimérica extrusada tem uma densidade de 1,35 lbs/ft3 (21,62 Kg/m3) até 3,5 lbs/ft3 (56,06 Kg/m3).

12. Produto isolante de espuma polimérica, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida espuma polimérica extrusada tem uma estrutura celular substancialmente fechada.

13. Produto isolante de espuma polimérica, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida espuma polimérica extrusada tem um valor de R maior do que ou igual a um valor de R de uma espuma polimérica extrusada produzida com 1-cloro-1,1-difluoretano como um agente de expansão.

14. Produto isolante de espuma polimérica, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o valor de R da referida espuma polimérica extrusada é entre 4,5 e 5,8.

15. Produto isolante de espuma polimérica, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido produto isolante é uma prancha de espuma rígida.

16. Método de formação de um produto de isolamento espumado, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: compor nanografita em um veículo polimérico em uma quantidade de até 60% de carga da referida nanografita para formar uma nanografita composta; e formar um produto espumado por um processo selecionado de um processo de extrusão e um processo em lote.

17. Método, de acordo com a Reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido passo de formação compreende um processo de extrusão, o referido processo de extrusão incluindo: o aquecimento da referida nanografita composta e de um material polimérico espumável até uma primeira temperatura suficiente para fundir o referido material polimérico espumável e formar uma mistura fundida; adicionar 1,1,2,2-tetrafluoretano à referida mistura fundida sob uma primeira pressão para formar um gel espumável; esfriar o referido gel espumável até uma segunda temperatura, a referida segunda temperatura sendo menor do que a referida primeira temperatura para formar um gel espumável esfriado; e extrusar o referido gel espumável esfriado em uma segunda pressão para formar o referido produto de isolamento espumado.

18. Método, de acordo com a Reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido material polimérico espumável é um material alquenilaromático polimérico.

19. Método, de acordo com a Reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido veículo polimérico é selecionado dentre copolímero de polietilenometilacrilato, polimetilmetacrilato, poliestireno, álcool polivinílico e acetato de polivinila.

20. Método, de acordo com a Reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido produto isolante espumado tem um valor de R maior do que ou igual a um valor de R de um produto de isolamento espumado produzido com 1-cloro-1,1-difluoretano como um agente de expansão.