BRPI0809543A2

BRPI0809543A2 - Espuma de partícula termoplástica, partícula de polímero termoplástico expansível, e, processo para a produção de espumas de partículas termoplásticas

Info

Publication number: BRPI0809543A2
Application number: BRPI0809543-4A2A
Authority: BR
Inventors: Carsten Schips; Klaus Hahn; Georg Graessel; Daniela Longo; Jens Assmann; Andreas Gietl
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2014-09-16
Also published as: ATE494323T1; ES2358307T3; PL2144959T3; TW200909492A; RU2009141371A; CN101652416B; EP2144959B1; KR101514094B1; DE502008002220D1; US20100143697A1; HRP20110071T1; UA97838C2; CA2681782C; EP2144959A1; CA2681782A1; JP5570413B2; MY147660A; KR20150027221A; KR20100016373A; CO6140063A2

Description

“ESPUMA DE PARTÍCULA TERMOPLÁSTICA, PARTÍCULA DE POLÍMERO TERMOPLÁSTICO EXPANSÍVEL, E, PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE ESPUMAS DE PARTÍCULAS TERMOPLÁSTICAS”

A invenção refere-se a espumas de partículas termoplásticas que têm células que apresentam um tamanho médio da célula na faixa de desde 20 até 500 μηι e em que as membranas da célula têm uma estrutura nanocelular ou fibrosa que tem diâmetros do poro ou da fibra abaixo de 1500 nm e também a processos para a produção das mesmas.

As misturas expansíveis de polímero que compreendem polímeros de estireno, poliolefinas e, se apropriado, solubilizantes tais como copolímeros em bloco de estireno hidrogenado — butadieno são conhecidos, por exemplo, pelas DE 24 13 375, DE 24 13 408 ou DE 38 14 783. Diz-se que as espumas que podem ser obtidas pelas mesmas têm melhores propriedades mecânicas, em particular uma melhor elasticidade e uma fragilidade reduzida a baixas temperaturas e também insensibilidade em relação a solventes tais como acetato de etila e tolueno, comparadas a espumas compostas de polímeros de estireno. No entanto, a capacidade de retenção de agente de sopro e a capacidade de formação de espuma das misturas expansíveis de polímero a baixas densidades não são suficientes para o processamento.

O WO 2005/056652 descreve peças moldadas de espuma de partícula que têm uma densidade na faixa de desde 10 até 100 g/L e podem ser obtidas por fusão de partículas de espuma pré-espumadas produzidas partindo de bolinhas de polímero termoplástico expansível. As bolinhas de polímero compreendem misturas de polímeros de estireno e outros polímeros termoplásticos e podem ser obtidas por impregnação no estado fundido e subsequente granulação debaixo d’água sob pressão.

Além disso, são conhecidas espumas de partícula elástica que compreendem partículas de interpolímero expansíveis (por exemplo, na US 2004/0152795 Al). Os interpolímeros podem ser obtidos pela polimerização de estireno na presença de poliolefinas em suspensão aquosa e formam um reticulado interpenetrante de polímero de estireno e polímero de olefina. No entanto, o agente de sopro se difunde rapidamente para for a das partículas de polímero expansível, de modo que eles precisam ser 5 armazenados a baixas temperaturas e apresentar uma capacidade de formação de espuma satisfatória durante apenas um curto intervalo de tempo.

O WO 2005/092959 descreve espumas de polímero nanoporosas que podem ser obtidas partindo de misturas de polímero em multifase que compreendem agente de sopro e tenham domínios na faixa de 10 desde 5 até 200 nm. Os domínios de preferência compreendem partículas do tipo núcleo-carcaça que podem ser obtidas por polimerização em emulsão e em que a solubilidade do agente de sopro seja de pelo menos o dobro da altura das fases adjacentes.

Era um objetivo da presente invenção fornecer partículas de polímero termoplástico expansíveis que tenham uma baixa perda de agente de sopro e uma grande capacidade de expansão e possam ser processadas para fornecer espumas de partícula que tenham uma grande rigidez e ao mesmo tempo boa elasticidade e também a um processo para a produção das mesmas.

Verificou-se consequentemente as espumas de partículas termoplásticas descritas acima.

As espumas de partículas termoplásticas de preferência têm células que possuem um tamanho médio da célula na faixa de desde 50 até 250 μπι e uma estrutura nanocelular ou uma estrutura de fase dispersa alongada de modo fibroso nas paredes da célula das espumas de partículas 25 termoplásticas que tenha um diâmetro médio do poro ou da fibra na faixa de desde 10 até 1000 nm, particularmente de preferência na faixa de desde 100 até 500 nm.

A estrutura da célula que tem paredes e suportes da célula nanocelular pode ser observada na microfotografia eletrônica de transmissão (TEM). A Figura 1 apresenta uma seção através das células de uma espuma de partícula termoplástica de acordo com a invenção. A Figura 2 apresenta uma seção aumentada IOx da estrutura da célula que tem uma parede da célula nanocelular apresentada na Figura 1.

A matriz de polímero das espumas de partículas termoplásticas

de preferência compreende uma fase contínua que é rica em polímero de estireno e uma fase dispersa rica em poliolefina.

As espumas de partículas termoplásticas particularmente de preferência compreendem uma matriz de polímero que compreende A) desde 45 até 98,9 % em peso, em particular de desde 55 até

89,9 % em peso, de um polímero de estireno, em particular, de poliestireno,

B) desde 1 até 45 % em peso, em particular desde 4 até 37 % em peso, de uma poliolefina, em particular de polietileno e

C) desde 0,1 até 10 % em peso, em particular desde 3 até 8 % em peso, de um copolímero em bloco de estireno-butadieno hidrogenado ou

não hidrogenado.

As espumas de partículas termoplásticas da invenção podem ser obtidas por um processo que compreende

a) produzir uma mistura de polímero que tenha uma fase contínua e uma fase dispersa por misturação de dois polímeros termoplásticos

incompatíveis e, se apropriado, um compatibilizador,

b) impregnar esta mistura com um agente de sopro e granulação da mesma para produzir partículas de polímero termoplásticas expansíveis,

c) pré-espumar as partículas de polímero termoplástico

expansíveis para produzir partículas de espuma e

d) fundir as partículas de espuma pré-espumadas em um molde por meio de ar quente ou de vapor d’água a uma pressão de processamento que é mantida suficientemente baixa para que a estrutura nanocelular ou fibras nas membranas da célula sejam retidas e usualmente estejam na faixa de desde 1,5 até 2,3 bar para produzir peças moldadas de espuma de partícula.

Em uma outra modalidade, a mistura de polímero pode, na etapa b), primeiro ser granulada e os granulados podem subsequentemente ser 5 pós-impregnados com um agente de sopro em uma fase aquosa sob pressão superatmosférica a uma temperatura elevada para produzir partículas de polímero termoplástico expansíveis. Estas podem ser subsequentemente isoladas depois do resfriamento até abaixo do ponto de fusão da matriz de polímero ou podem ser obtidas diretamente como partículas de polímero pré10 espumadas (etapa c) por despressurização.

É sabido pelo campo dos sistemas de polímero em multifase que a maioria dos polímeros são imiscíveis ou apenas levemente miscíveis entre si (Flory), de modo que ocorra a desmisturação das respectivas fases, dependendo da temperatura, da pressão e da composição química. Se os 15 polímeros incompatíveis estiverem covalentemente ligados entre si, a desmisturação não ocorre em uma escala macroscópica, porém somente em uma escala microscópica, isto é, na escala do comprimento das cadeias individuais do polímero. Neste caso, o fenômeno é denominado separação em microfase. Isto resulta em muitas estruturas mesoscóspicas, por exemplo, 20 morfologias de lamela, hexagonais, cúbicas e bicontínuas que têm uma forte relação com as fases liotrópicas.

A mistura de polímero que tem uma fase contínua e uma fase dispersa pode ser produzida misturando-se dois polímeros termoplásticos incompatíveis, por exemplo, em uma extrusora.

A mistura de polímero de preferência compreende desde 45 até

98,9 % em peso, particularmente de preferência desde 55 até 89,9 % em peso, de um polímero teermoplástico A), em particular um polímero de estireno tal como poliestireno de finalidade geral (GPPS) ou poliestireno de alto impacto (HIPS) ou um copolímero de estireno-acrilonitrila (SAN) ou copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (AB S). Especial preferência é dada a graus de poliestireno de finalidade geral que tenham um peso molecular médio na faixa de desde 120 000 até 300 000 g/mol e uma taxa de volume no estado fundido MVR (200° C/5 kg) de acordo com ISO 113 na faixa de desde 1 até 5 10 cm3/10 minutos, por exemplo, PS158K, 168 N ou 148 G da BASF Aktiengesellschaft. Para melhorar a fusão das partículas de espuma durante o processamento para produzir peças moldadas, é possível adicionar graus que escoem facilmente, por exemplo, Empera® 156L (Innovene).

Como outro componente B), a mistura de polímero de preferência compreende desde 1 até 45 por cento em peso, em particular desde 4 até 37 % em peso, de um polímero termoplástico B) similar que seja incompatível com o polímero termoplástico A). Como o polímero B), é dada preferência ao uso de uma poliolefina, por exemplo, homopolímero ou copolímero de etileno e/ou de propileno, em particular de polietileno, especialmente quando for usado um polímero de estireno como o polímero A), como polipropilenos, é possível usar, em particular, graus de moldagem por injeção tal como Adstif® RA 748 T ou graus de impacto modificado tal como Clyrell® EM 2484 de Basell. como polietilenos, é possível usar homopolímero de etileno comercialmente disponível tal como LDPE (graus de moldagem por injeção), LLDPE e HDPE ou copolímero de etileno e propileno (por exemplo, Moplen® RP220 e Moplen® RP320 da Basell), etileno e octeno (Engage®) ou de etileno e acetato de vinila (EVA), acrilatos de polietileno (EA) tais como Surlyn® graus 1901 e 2601 da DuPont ou acrilatos de etileno-butileno (EBA) tal como Lucofin® 1400 HN, 1400 HM da Lucobit AG. O índice de volume no estado fundido MVI (190° C/ 2,16 kg) dos polietilenos está usualmente na faixa de desde 0,5 até 40 g/10 minutos e a densidade está na faixa de desde 0,86 até 0,97 g/cm , de preferência na faixa

Λ

de desde 0,91 até 0,95 g/cm . Além disso, é possível usar mesclas que compreendam poliisobuteno (PIB) (por exemplo, Oppanol® B150 da BASF Aktiengesellschafit).

Como a proporção de poliolefina diminui, a capacidade de reter o agente de sopro aumenta significativamente. Isto melhor significativamente a capacidade de armazenagem e a processabilidade das 5 partículas de polímero termoplástico expansíveis. Na faixa de desde 4 até 20 % em peso de poliolefina como o polímero B), as partículas de polímero termoplástico expansíveis que tenham um período de armazenagem mais longo são obtidas sem que as propriedades elásticas da espuma de partícula produzida sejam prejudicadas. Isto é refletido, por exemplo, em uma menor 10 deformação por compressão Bres na faixa de desde 25 até 35 %.

Para ajustar a morfologia desejada em uma maneira direcionada, usualmente é feito uso de compatibilizadores (componente C) em quantidades de desde 0,1 até 10 % em peso, de preferência desde 3 até 8 % em peso, baseado na matriz do polímero.

O compatibilizador conduz a uma adesão melhorada entre a

fase rica em poliolefina e a fase rica em poliestireno e mesmo em pequenas quantidades melhora significativamente a elasticidade da espuma comparada às espumas de EPS convencionais. Os estudos sobre o tamanho do domínio da fase rica em poliolefina demonstraram que o compatibilizador estabiliza 20 pequenas gotículas por redução de tensão interfacial. Uma microfotografia eletrônica de uma seção através de um agente de sopro expansível que compreende poliestireno/polietileno apresenta domínios dispersos de polietileno na matriz de poliestireno.

Os compatibilizadores adequados são, por exemplo, 25 copolímero em bloco de estireno-butadieno ou de estireno-isopreno hidrogenado ou não hidrogenado. O teor total de dieno está de preferência na faixa de desde 20 até 60 % em peso, particularmente de preferência na faixa de desde 30 até 50 % em peso e o teor total de estireno, consequentemente, está de preferência na faixa de desde 40 até 80 % em peso, particularmente de preferência na faixa de desde 50 até 70 % em peso.

O copolímero em bloco de estireno-butadieno adequado que compreende pelo menos dois blocos de poliestireno S e pelo menos um copolímero em bloco de estireno-butadieno S/B são, por exemplo, copolímeros em bloco ramificado no formato de estrela como descrito acima na EP-A 0654488.

Outros compatibilizadores adequados são copolímeros em bloco que tenham pelo menos dois blocos duros Si e S2 que compreendem monômeros vinil aromáticos juntamente com pelo menos um bloco mole 10 desordenado B/S que compreende monômeros vinil aromáticos e dieno localizado entre os mesmos, com a proporção dos blocos duros estando acima de 40 % em peso, baseado no copolímero em bloco total e o teor de 1, 2-vinila do bloco mole B/S estando abaixo de 20 %, como descrito na WO 00/58380.

O copolímero em bloco linear de estireno-butadieno com a 15 estrutura geral S-(SZB)-S que tenha um ou mais blocos (S/B)deSordenado que tenha uma distribuição aleatória de estireno / butadieno localizada entre os dois blocos S também são adequados como compatibilizadores. Tal copolímero em bloco pode ser obtido por polimerização aniônica em um solvente não polar com adição de um cossolvente polar ou um sal de potássio, 20 como descrito, por exemplo, na WO 95/35335 ou na WO 97/40079.

Para as finalidades da presente invenção, o teor de vinila é a proporção relativa de ligações 1, 2 das unidades de dieno, baseado na soma das ligações 1,2, 1, 4-cis e 1, 4-trans. O teor de 1, 2-vinila do copolímero em bloco de estireno-butadieno (S/B) está de preferência abaixo de 20 %, em 25 particular na faixa de desde 10 até 18 %, particularmente de preferência na faixa de desde 12 até 16%.

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E dada preferência à utilização do copolímero de três blocos de estireno-butadieno-estireno (SBS) que tem um teor de butadieno de desde 20 até 60 % em peso, de preferência de desde 30 até 50 % em peso, que pode ser hidrogenado ou não hidrogenado, como compatibilizadores. Estes são comercialmente disponível, por exemplo, sob os nomes comerciais Styroflex® 2G66, Styrolux® 3G55, Styroclear® GH62, Kraton® D 1101, Kraton® G 1650, Kraton® D 1155, Tuftec® H1043 ou Europren® SOL 5 6414. Estes são copolímeros em bloco de SBS que têm transições nítidas entre os blocos B e S. Uma melhoria na compatibilidade pode adicionalmente ser conseguida por hidrogenação dos blocos de butadieno, por exemplo, dos graus Kraton® G.

Além disso, aditivos, agentes de nucleação, plastificantes, retardadores de chama, corantes e pigmentos inorgânicos e/ou orgânicos solúveis e insolúveis, cargas ou coagentes de sopro podem ser adicionados à mistura de polímero em multifase em quantidades que não forneçam formação de domínio e a estrutura da espuma que resulta dos mesmos.

Como formadores de núcleo ou agentes de nucleação, é possível adicionar adicionalmente, por exemplo, ceras de poliolefina ou talco em quantidades de desde 0 até 5 % em peso, de preferência de desde 0,5 até 3 % em peso, baseado no polímero A) a C).

Como agente de sopro (componente D) na etapa b), é dada preferência à utilização de desde 1 até 15 por cento em peso, de preferência de desde 3 até 10 por cento em peso, baseado em uma mistura de polímero de

A) a C), de um agente físico de sopro tais como C3-Cs-Iiidrocarbonetos, álcoois, cetonas, éteres ou hidrocarbonetos halogenados. E dada preferência à utilização de isobutano, n-butano, isopentano, n-pentano ou isohexano.

Os coagentes de sopro adequados são uns que têm uma menor seletividade da solubilidade na formação de fase dos domínios, por exemplo, gases tais como CO2, N2, hidrocarbonetos fluorados ou gases nobres. Estes são de preferência usados em quantidades de desde 0 até 10 % em peso, baseado em uma mistura de polímero.

Em particular é dada preferência a um processo contínuo em que um polímero termoplástico A) que forma a fase contínua, por exemplo, poliestireno, é fundido em uma extrusora de parafuso duplo e misturada com um polímero B) que forma a fase dispersa e, se apropriado, o compatibilizador C) para produzir uma mistura de polímero na etapa a) e a 5 massa fundida de polímero é transportada subsequentemente através de um ou mais elementos de misturação estáticos e/ou dinâmicos e impregnados com o agente de sopro na etapa b). A massa fundida carregada com agente de sopro pode subsequentemente ser extrusado através de uma matriz apropriada e cortada para fornecer placas de espuma, extrusados ou partículas.

A massa fundida que sai da matriz também pode ser cortada

diretamente por meio de granulação debaixo d’água (UWP) para fornecer partículas de polímero expansível ou partículas de polímero que tinham sido parcialmente espumadas até uma extensão escolhida. O ajuste de uma contrapressão adequada e de uma temperatura adequada no banho aquoso da UWP toma possível desse modo a produção de partículas de espuma.

Para produzir as partículas de polímero expansível, a granulação debaixo d’água é geralmente realizada a pressões na faixa de desde 1,5 até 10 bar. A placa da matriz tem um grande número de ninhos que tem um grande número de orifícios. A um diâmetro do orifício na faixa de 20 desde 0,2 até 1 mm, são obtidas partículas de polímero expansível que tenham os diâmetros médios de partícula preferidos na faixa de desde 0,5 até 1,5 mm. São obtidos de 0,8 mm. As partículas de polímero expansível que têm uma limitada distribuição do tamanho da particular e um diâmetro médio da partícula na faixa de desde 0,6 até 0,8 mm levam a um melhor enchimento das 25 máquinas de moldagem automáticas quando as peças moldadas tiverem um formato finamente estruturado. Além disso, é conseguida uma melhor superfície de moldagem que tenha um menor volume de interstícios.

As partículas redondas ou ovais obtidas são de preferência espumadas até um diâmetro na faixa de desde 0,2 até 10 mm. A sua densidade aparente está de preferência na faixa de desde 10 até 100 g/l.

O diâmetro médio da fase dispersa de uma mistura de polímero produzida na etapa a) está de preferência na faixa de desde 1 até 2000 nm, particularmente de preferência na faixa de desde 100 até 1500 nm.

Uma mistura de polímero preferida na etapa a) é produzida por

misturação

A) de 45 a 98,9 por cento em peso, em particular de 55 a 89,9 % em peso, de um polímero de estireno, em particular, de poliestireno,

B) de 1 a 45 por cento em peso, em particular de 4 a 37 % em peso, de uma poliolefina, em particular de polietileno e

C) de 0,1 até 10 por cento em peso, em particular de 3 até 8 % em peso, de um copolímero em bloco de estireno-butadieno hidrogenado ou não hidrogenado.

A invenção também fornece as partículas de polímero termoplástico expansíveis que podem ser obtidas como produtos intermediários na etapa b) e compreendem uma matriz de polímero que compreende

B) de 1 a 45 por cento em peso, em particular de 4 a 37 % em

peso, de uma poliolefina, em particular de polietileno e

C) de 0,1 até 10 por cento em peso, em particular de 1 a 8 % em peso, de um copolímero em bloco de estireno-butadieno hidrogenado ou não hidrogenado, com a soma de A) a C) sendo de 100 % em peso, e, além

disso,

D) de 1 a 15 por cento em peso, em particular de 3 a 10 % em peso, baseado na matriz de polímero, de um agente de sopro,

E) de 0 a 5, de preferência de 0,3 a 3 % em peso, de um agente

de nucleação. Para melhorar a processabilidade, as partículas de polímero termoplástico expansíveis acabadas podem ser revestidas com ésteres de glicerol, agentes antiestáticos ou antiaglomerantes.

A fusão das contas de espuma pré-espumadas para produzir a peça moldada e as propriedades mecânicas que resultam da mesma são melhoradas, em particular, pelo revestimento das partículas de polímero termoplástico expansíveis com um estearato de glicerila. É dada preferência especial ao uso de um revestimento que compreende desde 50 até 100 % em peso de triestearato de glicerila (GTS), de 0 a 50 % em peso de monoestearato de glicerila (GMS) e desde 0 a 20 % em peso de sílica.

As partículas de polímero termoplástico expansíveis da invenção podem ser pré-espumadas pro meio de ar quente ou de vapor d’água para produzir partículas de espuma que tenham uma densidade na faixa de

■J Λ

desde 8 até 200 kg/m , de preferência na faixa de desde 10 até 50 kg/m e subsequentemente fundias em um molde fechado para produzir peças moldadas de espuma.

Exemplos

Materiais de partida:

Componente A: poliestireno PS 158K da BASF SE

Componente B: polietileno

B1:PE-LLD (LL1201 XV, Exxon Mobil, densidade = 0,925 g/l, MVI = 0,7 g/10 minuto, ponto de fusão = 123° C)

B2:PE-LLD (LL1001 XV, Exxon Mobil, densidade =

0,918 g/l, MVI = 1,0 g/10 minuto, ponto de fusão = 120° C)

Componente C:

C:Styrolux® 3G55, copolímero em bloco de estirenobutadieno da BASF SE,

Componente D: agente de sopro: pentano S (20 % de isopentano, 80 % de n-pentano) Agente de nucleação: talco (HP 320, Omyacarb)

Exemplo 1

22 % em peso de LLDPE (LL1201 XV, Exxon Mobil) foram fundidos juntamente com 69,6 % em peso de poliestireno (PS 158K, BASF) e 4 % em peso de copolímero em bloco de SBS (Styrolux® 3G55, BASF) a 220-240° C em uma extrusora de parafuso duplo ZSK 18 da Leitritz. A massa fundida de polímero foi subsequentemente carregada com 8 % em peso de s-pentano, baseado na matriz do polímero. A massa fundida de polímero foi então homogeneizada em dois misturadores estáticos e resfriada até 180° C. 2,2 % em peso de talco (HP 320, Omyacarb), baseado na matriz do polímero, foram adicionados como agente de nucleação na forma de uma batelada mestra com 2,2 % em peso de poliestireno PS 158 K à corrente principal de massa fundida com o agente de sopro por uma extrusora lateral. Depois da homogeneização por meio de dois outros misturadores estáticos, a massa fundida foi extrusado através de uma placa perfurada aquecida (4 orifícios que tenham um diâmetro de 0,65 mm e temperatura da placa perfurada de 280° C). O filamento de polímero foi cortado por meio de granulação debaixo d’água (pressão debaixo d’água =12 bar, temperatura da água = 45° C) de modo a fornecer minigranulados carregados com agente de sopro e que tenham uma limitada distribuição do tamanho da partícula (d' = 1,2 mm).

Os granulados que compreendem agente de sopro foram préespumadas para fornecer bolinhas de espuma que tenham uma baixa densidade (15 - 25 g/l) em um pré-espumante de EPS e processadas a uma pressão manométrica de 0,7 — 1,1 bar em uma máquina automática para moldagem de EPS para produzir peças moldadas.

Exemplos 2 e 3 e experimento comparativo As misturas termoplásticas expansíveis que têm a composição em partes em peso indicadas na Tabela 1 foram produzidas em uma maneira análoga ao Exemplo 1. A densidade e a contagem de células das partículas de espuma depois da pré-espumação são apresentadas na Tabela 2.

O teor de agente de sopro das minigranulados foi determinado imediatamente depois da produção e depois da armazenagem durante 7 dias sobre papel de filtro à temperatura ambiente e a pressão atmosférica por meio de análise CG.

Foram realizadas várias medidas mecânicas nas peças moldadas para confirmar o esticamento da espuma. A Tabela 3 apresenta a deformação por compressão Sres das peças moldadas de espuma como determinado pela histerese simples a uma deformação de 75 % (taxa de 10 adiantamento = 5 mm/minuto) de acordo com ISO 3386-1. A deformação por compressão Sres é a percentagem pela qual a altura do corpo deformado diminuiu desde a altura original depois de 75 % de deformação. Nos exemplos de acordo com a invenção, é observado um esticamento significativo comparado a EPS puro, como pode ser observado pela 15 recuperação muito alta depois da compressão.

A microfotografia eletrônica de transmissão (TEM) apresenta a estrutura da célula (Figura 1) com as paredes nanocelulares e suportes da célula (Figura 2) que contribuem para o esticamento. Os poros têm um tamanho da ordem de desde 200 até 500 nm e correspondem aos domínios de PE das minigranulados carregados com o agente de sopro.

Tabela 1: Composição das misturas termoplásticas expansíveis (partes em peso)

C Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 PS 158K 97,8 71,8 59,8 46,8 PE 22 33 44 3G55 4 6 8 Talco 2,2 2,2 2,2 2,2 Teor de agente de sopro (s- 6,8 6,5 6,5 8,2 pentano) Teor de agente de sopro (s- 5,7 4,8 4 3 pentano) depois de 7 dias Tabela 2: Propriedades das partículas de espuma C Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Densidade [kg/nr*] 18 18 23 26 Número de células [l/mm] 11,6 4,5 6,0 6,8 Tabela 3: Deformação por compressão set das peças moldadas de espuma a 75 % de deformação

Pressão de C Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 processamento 0,8 bar 60 23 32 0,9 bar 59 26 33 1,0 bar 58 28 49 1,1 bar 60 60 55 55 Exemplos 4 e 5

Para melhorar a fusão das partículas de espuma, 0,3 % em peso de um agente de revestimento foi aplicado à superfície das pelotas que compreende o agente de sopro do Exemplo 1 em um misturador de Lõdige. Depois de um período de tempo de armazenagem de 4 horas, as pelotas revestidas que compreendem o agente de sopro foram pré-espumadas e fundidas para formar peças moldadas como no Exemplo 1.

Como componentes de revestimento, foi usado o triestearato de glicerila (GTS), por exemplo, 4 e uma mistura de 60 % em peso de GTS, 30 % em peso de monoestearato de glicerila (GMS) e 10 % em peso de sílica, por exemplo, 5. O agente de revestimento tinha um efeito positive sobre a fusão das bolinhas de espuma pré-espumadas para produzir a peça moldada. A resistência à flexão das peças moldadas obtidas nos Exemplos 4 e 5 podia ser aumentada até 220 e 227 kPa, respectivamente, comparada a 150 kPa para as peças moldadas obtidas no Exemplo 1.

Exemplos 6 a 12

Os componentes AaC foram fundidos a 220 - 240° C/l30 bar em uma extrusora de parafuso duplo ZSK 18 da Leitritz. 8 partes em peso de pentano S (20 % de isopentano, 80 % de n-pentano) foram subsequentemente injetadas como agente de sopro na massa fundida de polímero e incorporados homogeneamente à massa fundida de polímero por meio de dois misturadores estáticos. A temperatura foi subsequentemente reduzida até 180 ° - 185 °C por meio de um resfriador. 2,2 partes em peso de talco (HP 320, Omyacarb) como agente de nucleação foram medidas na forma de uma batelada mestra de poliestireno com uma concentração de 50 % em peso através de uma 5 extrusora lateral na corrente principal de massa fundida com o agente de sopro. Depois de homogeneização por meio de dois outros misturadores estáticos, a massa fundida foi extrusado a 4 kg/hora através de uma placa perfurada aquecida (4 orifícios que têm um diâmetro de 0,65 mm e uma temperatura da placa perfurada de 280° C). O filamento de polímero foi 10 cortado por meio de uma granulação debaixo d’água (pressão debaixo d’água = 12 bar, temperatura da água = 45° C) de modo a fornecer minigranulados carregadas com o agente de sopro e que têm uma limitada distribuição do tamanho da partícula (d’ = 1,1 mm). As proporções em peso dos componentes AaC são apresentadas na tabela 4.

Exemplo 13:

Em uma extrusora de parafuso duplo ZE 40 da Leitritz, os componentes AaC foram fundidos a 240 - 260° C/l40 bar e misturados com 2,2 partes em peso de talco (HP 320, Omyacarb) como agente de nucleação. 8 partes em peso de pentano S (20 % de isopentano, 80 % de n-pentano) foram 20 subsequentemente injetados como agente de sopro na massa fundida de polímero e incorporadas homogeneamente na massa fundida de polímero por meio de dois misturadores estáticos. A temperatura foi subsequentemente reduzida até 180 ° - 195° C por meio de um resfriador. Depois de homogeneização adicional por meio de dois outros misturadores estáticos, a 25 massa fundida de polímero foi prensada a 50 kg/h e 200 - 220 bar através de uma placa perfurada mantida a 240 - 260° C (diâmetro do orifício de 0,6 mm com 7 ninhos x 7 orifícios ou diâmetro do orifício de 0,4 mm com 7 ninhos x 10 orifícios). O filamento de polímero foi cortado por meio de uma granulação debaixo d’água (pressão debaixo d’água = 11-10 bar, temperatura da água = 40° C - 50° C) de modo a fornecer minigranulados carregados com agente de sopro e que tenha uma limitada distribuição do tamanho da partícula (d’ = 1,1 mm a um diâmetro do orifício de 0,6 mm e 0,8 mm a um diâmetro do orifício de 0,4 mm). A proporção em peso dos componentes A a C são apresentadas na tabela 4.

Os granulados que compreendem agente de sopro foram préespumadas a bolinhas de espuma que têm uma baixa densidade (15 - 25 g/l pré-espumadas) em um pré-espumador EPS e processadas a uma pressão manométrica de 0,7 - 1,1 bar em uma máquina para moldagem automática EPS para produzir peças moldadas.

Foram realizadas várias medidas mecânicas nas peças moldadas para confirmar o esticamento da espuma. A Tabela 4 apresenta a deformação por compressão Cres das peças moldadas de espuma como determinado pela histerese simples a 75 % de deformação (taxa de 15 adiantamento = 5 mm/minuto) de acordo com ISO 3386-1. A deformação por compressão Bres é a percentagem pela qual a altura do corpo deformado diminuiu da altura original depois de 75 % de deformação. Nos exemplos de acordo com a invenção, é observado esticamento significativo comparado a EPS puro, como pode ser observado pela recuperação muito grande depois da 20 compressão.

A microfotografia eletrônica de transmissão (TEM) apresenta a distribuição dispersa do polietileno nos minigranulados que compreendem o agente de sopro, o que contribui para o esticamento da espuma depois da espumação. Os domínios de PE dos minigranulados carregados com agente de sopro têm um tamanho da ordem de desde 200 até 1000 nm.

70 % em peso de triestearato de glicerila (GTS) e 30 % em peso de monoestearato de glicerila (GMS) foram usados como componentes para revestimento. O agente para revestimento tinha um efeito positive sobre a fusão das bolinhas de espuma pré-formadas para produzir a peça moldada. A resistência à flexão das peças moldadas obtidas nos Exemplos 4 e 5 podia ser aumentada até 220 e 227 kPa, respectivamente, comparada a 150 kPa para as peças moldadas obtidas no Exemplo 1.

A resistência à flexão das peças moldadas podia ser aumentada até 250 ou 310 kPa comparada a 150 kPa para as peças moldadas obtidas partindo das pelotas não revestidas.

Os pequenos tamanhos da partícula de 0,8 mm apresentaram uma melhoria na processabilidade para produzir a moldagem em relação aos tempos de retirada do molde e do desempenho de enchimento da ferramenta.

Além disso, a superfície da peça moldada se tomou mais homogêneo do que no caso de partículas que tenham um diâmetro de 1,1 mm.

Tabela 4: Composição das partículas de polímero expansível (EPS) em proporções em peso e das propriedades das peças moldadas de

espuma

Exemplo 6 7 8 9 10 11 12 13 Composição das partículas expansíveis Componente A) 48 61 74 76,9 89,2 93 95,2 76,9 Componente BI) 44 33 22 19,6 9,1 6,2 4,1 Componente B2) 19,6 Componente C) 8 6 4 3,5 1,7 1 0,8 3,5 Propriedades da peça moldada de espuma Densidade da espuma [g/l] 27,5 25,3 20,2 20,0 19,9 20,1 20,4 20,1 Densidade mínima [g/l] 23,9 21,7 16,7 17,0 15,5 15,0 14,5 17,0 Resistência à compressão alO % 84 97 97 96 98 93 93 91 [kPa] Resistência à flexão [kPa] 180 230 223 261 230 226 236 296 Trabalho de entortamento [Nm] 2,1 5,8 3,4 3,9 3,7 3,2 2,8 4,0 Deformação por compressão [%] 55 44 28 30 31 28 29 31 15

Claims

1. Espuma de partícula termoplástica com células que possuem um tamanho médio da célula na faixa de desde 20 até 500 μηι, caracterizada pelo fato de que as membranas da célula têm uma estrutura nanocelular ou fibrosa que tem diâmetros do poro ou de fibra abaixo de 1500 nm.

2. Espuma de partícula termoplástica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o diâmetro médio do poro ou da fibra da estrutura nanocelular ou fibrosa está na faixa de desde 10 até 1000 nm.

3. Espuma de partícula termoplástica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a matriz de polímero compreende uma fase contínua que é rica em polímero de estireno e uma fase dispersa rica em poliolefina.

4. Espuma de partícula termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a matriz de polímero compreende A) de 45 a 98,9 por cento em peso de polímero de estireno, B) de 1 a 45 por cento em peso de poliolefina e C) de 0,1 a 10 por cento em peso de um copolímero em bloco de estireno-butadieno hidrogenado ou não hidrogenado.

5. Partícula de polímero termoplástico expansível, caracterizada pelo fato de que compreende A)de 45 a 98,9 por cento em peso de polímero de estireno, B)de 1 a 45 por cento em peso de poliolefina e C)de 0,1 a 10 por cento em peso de um copolímero em bloco de estireno-butadieno hidrogenado ou não hidrogenado, com a soma de A) a C) sendo de 100 % em peso, e, além disso, D) de 1 a 15 por cento em peso, baseado na matriz do polímero, de um agente de sopro, E) de 0,3 a 5 por cento em peso, baseado na matriz de polímero de um agente de nucleação.

6. Partícula de polímero termoplástico expansível de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende um estearato de glicerila.

7. Processo para a produção de espumas de partículas termoplásticas como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende a) produzir uma mistura de polímero que tem uma fase contínua e uma fase dispersa por misturação de dois polímeros termoplásticos incompatíveis, b) impregnar esta mistura com um agente de sopro e granular a mesma para produzir partículas de polímero termoplástico expansíveis, c) pré-espumar as partículas de polímero termoplástico expansíveis para produzir partículas de espuma, e d) fundir as partículas de espuma pré-espumadas em um molde por meio de ar quente ou de vapor d’água a uma pressão de processamento que seja mantida suficientemente baixa para que a estrutura nanocelular ou fibrosa nas membranas da célula sejam retidas para produzir peças moldadas de espuma de partícula.

8. Processo para a produção de espumas de partículas termoplásticas como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende a) produzir uma mistura de polímero que tem uma fase contínua e uma fase dispersa por misturação de dois polímeros termoplásticos incompatíveis, b) granular esta mistura e pós-impregnar a mesma com um agente de sopro em uma fase aquosa sob pressão superatmosférica a temperatura elevada para produzir partículas de polímero termoplástico expansíveis, c) pré-espumar as partículas de polímero termoplástico expansíveis para produzir partículas de espuma, e d) fundir as partículas de espuma em um molde por meio de ar quente ou de vapor d’água a uma pressão de processamento que seja mantida suficientemente baixa para que a estrutura nanocelular ou fibrosa nas membranas da célula sejam mantidas para produzir peças moldadas de espuma.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o diâmetro médio da fase dispersa de uma mistura de polímero está na faixa de desde 1 até 1500 nm.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que é produzida uma mistura de polímero na etapa a) por misturação A)de 45 a 98,9 por cento em peso de polímero de estireno, B)de 1 a 45 por cento em peso de poliolefina e C)de 0,1 a 10 por cento em peso de um copolímero em bloco de estireno-butadieno hidrogenado ou não hidrogenado.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que são usados de 1 a 10 por cento em peso, baseado na mistura de polímero, de um Cs-Cs-hidrocarboneto como agente de sopro na etapa b).