ES2197358T3 - Procedimiento de produccion rapida de espumas extrusionadas de polimero de propileno de baja densidad y con alveolos cerrados. - Google Patents

Abstract

UN HOMOPOLIMERO O COPOLIMERO DE PROPILENO, O UNA MEZCLA DE LOS MISMOS, QUE POSEEN TANTO ENDURECIMIENTO POR DEFORMACION SUFICIENTE, UN COMPORTAMIENTO VISCOELASTICO COMO UNA DUCTILIDAD EN FUSION, SE CALIENTA, FUNDE Y MEZCLA EN UN EXTRUSOR CON UN AGENTE DE SOPLADO FISICO ORGANICO O INORGANICO, O UNA MEZCLA DE AGENTES DE SOPLADO FISICOS ORGANICOS E INORGANICOS, Y CON AGENTES DE COMPATIBILIZACION, AGENTES DE NUCLEACION, ESTABILIZADORES Y ADITIVOS MISCELANEOS OPCIONALES. ESTA MEZCLA SE PRESURIZA Y POSTERIORMENTE SE REFRIGERA A UNA TEMPERATURA APROPIADA A UNA PRESION ELEVADA Y SE EXTRUYE A TRAVES DE UNA MATRIZ EA VELOCIDADES EN EXCESO DE 1000 KG/H PARA OBTENER UNA ESPUMA DE POLIMERO DE PROPILENO DE ALVEOLOS PREDOMINANTEMENTE CERRADOS, DIMENSIONALMENTE ESTABLES CON UNA DENSIDAD DE ENTRE 10 KG/M 3 Y 150 KG/M 3 , Y CON UN GROSOR EN EXCESO DE 1,3 CM. LA ESTRUCTURA ALVEOLAR RESULTANTE SE CARACTERIZA PORQUE POSEE UN INDICE DE ESPUMABILIDAD SUPERIOR A 1,0 Y UN TIEMPO DE EBULLICION INFERIOR A 2,0 X 10 -4)SEGUNDOS.

Description

Procedimiento de producción rápida de espumas extrusionadas de polímero de propileno de baja densidad y con alvéolos cerrados.

Campo de la invención

La invención se refiere en términos generales a un procedimiento para la manufactura de un material termoplástico de espuma. Más específicamente se refiere a la producción de espumas de polímero de propileno de baja densidad de sección gruesa, que tienen combinaciones de tamaños de célula y densidades de espuma que previamente habían sido clasificadas como no factibles en la técnica.

Antecedentes de la invención

Durante muchos años se han fabricado espumas poliolefínicas de baja densidad con una densidad inferior a aproximadamente 150 kg/m^{3}, en particular las que tienen una resina base termoplástica conteniendo más del 50 por ciento de polietileno de baja densidad (LDPE). La mayor parte de estas espumas a base de LDPE se han hecho con un agente de insuflado físico utilizando un procedimiento de extrusión de espuma convencional. Los agentes de insuflado físico son aquellos compuestos químicos que pueden incorporarse al fundido termoplástico mientras está dentro de la extrusora a altas presiones, típicamente de 10 a 20 MPa, y que pueden quedar contenidos por la estructura de polímero cuando la mezcla de termoplástico/agente de insuflado enfriada se reduce rápidamente a la presión atmosférica ambiente. Se consideran procedimientos de obtención de espuma convencionales aquellos en los que (1) la resina se mezcla primero en forma sólida con un agente de nucleación (agente de control del tamaño de célula) que es o un compuesto inorgánico o una sal metálica de un ácido orgánico, o es una mezcla de ellos, típicamente en forma de polvo, (2) la mezcla sólida se funde entonces y se somete a presión, (3) se inyecta un agente de insuflado físico en la mezcla de polímero fundido/agente nucleante a alta presión con una relación de la tasa del flujo en peso del agente de insuflado a polímero inferior a aproximadamente 40 por ciento y (4) la mezcla gas/fundido resultante, subsiguientemente se mezcla y enfría extensamente a alta presión antes de ser descargada a través de la boquilla.

En un procedimiento convencional de obtención de espuma, la capacidad de producir una espuma de células cerradas dimensionalmente estable está controlada por la resistencia del fundido del polímero requerida para contener los vapores del agente de insuflado físico que se expanden a alta temperatura. El alto grado de cristalinidad de los polipropilenos comunes contribuye a una pobre resistencia del fundido. Según esto, estos procesos convencionales de extrusión de espuma para producir espumas poliolefínicas que son predominantemente polipropileno quedan limitadas por la resistencia del fundido de los polipropilenos comunes. Como consecuencia de ello, solo han estado comercialmente disponibles las espumas poliolefínicas de procesos convencionales para los que la resina termoplástica base es principalmente polipropileno desde la aparición del polipropileno de "alta resistencia del fundido" a mediados de la década de 1980, y estas espumas son aún de uso limitado.

La Patente U.S. No. 3.637.458 (Parrish) describe un procedimiento para producir una lámina de espuma de baja densidad de células cerradas de forma polihédrica que tienen un diámetro medio de al menos 500 micras, utilizando un polímero cristalino termoplástico que se rompe mucho al trabajar tal como polipropileno isotáctico. El procedimiento de la descripción de Parrish supone un proceso de extrusión instantáneo no-convencional, y se limita a la producción de láminas de espuma de menos de aproximadamente 0,2 cm de espesor. El intervalo de operación preferido para el citado procedimiento es, según se publica, de menos de 15 kg/m^{3}.

La Patente U.S. No. 4.217.319 (Komori) describe un procedimiento para producir espumas de poliolefina con varios compuestos orgánicos volátiles como agentes de insuflado físico. Las Patentes U.S. Nos. 5.290.822 (Rogers y col. y 5.225.451 (Rogers y col.) describen procedimientos de producción de espuma de densidad ultrabaja utilizando mezclas de polímero que comprenden principalmente polietileno.

La Patente U.S. No. 4.323.528 (Collins) describe un método y un aparato para producción de una lámina de espuma poliolefínica de baja densidad y gran tamaño que tiene un espesor por encima de 25 mm, sin limitación del agente de insuflado físico. El procedimiento intermitente descrito en la patente de Collins se modifica para aceptar un polipropileno de alta resistencia del fundido, y proporciona el principal modo de realización para la presente invención.

La patente U.S. No. 4.522.955 (Fukushima y col.) describe un método para producir una espuma de polipropileno muy expandida por utilización de una resina de polipropileno que tiene una tensión de fundido especificada. La patente de Fukushima y col. señala que la tensión de fundido de la resina base de polipropileno es el factor de control principal en la producción de una espuma de polipropileno de células cerradas. El trabajo está enfocado principalmente sobre la producción de espumas que tienen una densidad inferior a aproximadamente 40 kg/m^{3} con un diámetro de célula de aproximadamente 0,3 a 0,6 mm de diámetro.

La Patente U.S. No. 4.882.108 (Nakajima y col.) describe un método para producir un artículo de espumado uniforme, reticulada, que está hecha a partir de una resina de copolímero que es principalmente polipropileno pero que contiene 2 a 10 por ciento en peso de polietileno y que utiliza un agente de reticulacion que se descompone en la parte frontal de una boquilla de gran espaciado, diseñada específicamente, con un agente de formación de espuma que se descompone en la parte de atrás de la misma boquilla.

Las patentes U.S. Nos. 5.116.881 (Park y col.), 5,149.579 (Park y col. y 5.180.751 (Park y col.) describen un procedimiento y una composición para producir láminas de espuma de polipropileno a partir de polipropileno de alta resistencia de fundido, pero las láminas que se producen están limitadas a tener densidades por encima de 42 kg/m^{3}) con un espesor por debajo de 5,0 mm. Estas espumas se utilizan principalmente en aplicaciones de termo- conformado de pequeñas piezas, tales como, por ejemplo platos, tazas y recipientes desechables.

La Patente U.S. No. 5.348.795 (Park) describe un procedimiento para producir una espuma de polipropileno de células abiertas, dimensionalmente estable, que tiene más de un 20 por ciento de contenido de células abiertas, utilizando agentes orgánicos de insuflado físico. La patente U.S. No. 5,527.573 (Park. y col.) describe un procedimiento de producción de una estructura de espuma de polipropileno de células cerradas que tiene más de un 80 por ciento de células cerradas a partir de una resina de polipropileno que tiene un índice de espumabilidad definido que es inferior a 1,8 unidades (2,9x10^{-2} kg/m^{2}). La Patente Internacional No. WO 93/15132 (Park) describe una espuma de polipropileno dimensionalmente estable con un agente de insuflado inorgánico. Aunque se puede aplicar tanto a espumas de células cerradas como abiertas, el procedimiento con agentes inorgánicos de insuflado está limitado a combinaciones de tamaños de célula y densidades que dan lugar a espesores de paredes de las células dentro de un intervalo especificado.

Además, en la patente WO-A-9413460 se describen espumas de polipropileno de células abiertas, de baja densidad.

En la década de 1990 han sido registradas patentes para varios procedimientos que suponen la utilización de gases atmosféricos para producir tanto espumas de polietileno como de polipropileno. Por ejemplo, la Patente U.S. No. 5.416.129 (Chaudhary y col.) describe un procedimiento para preparar espuma de polímero etilénico sin reticular utilizando un polímero de tensión de fundido definida ya sea con argón, con dióxido de carbono, o con mezclas de ellos, La invención de Chaudhary y col. indica que las mezclas de argón y dióxido de carbono pueden funcionar como agentes de insuflado físico con materiales etilénicos que tienen una tensión de fundido específica, pero los datos asociados indicados sugieren también dificultad para mantener una calidad de espuma satisfactoria a largo plazo.

Los procedimientos patentados para la purificación de gases efluentes de hidrocarburos han utilizado la solubilidad potenciada de gases ácidos en ciertos poliéteres tales como éter dimetílico de tetraetilen glicol. La Patente U.S. No. 4.421.535 (Mehra) y la Patente U.S. No. 4.695.672 (Bunting) describen procedimientos que utilizan disolventes físicos tales como éter dimetílico de tetraetilen glicol para eliminar gases ácidos tales como dióxido de carbono desde corrientes de gas de hidrocarburos. Estas descripciones demuestran la elevada afinidad del enlace químico de éter para ciertos gases.

Compendio de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un medio por el cual se puede emplear una técnica sencilla, fiable y de bajo coste para producir una espuma de polímero de propileno de baja densidad que puede ser utilizada en aplicaciones de mayor resistencia y más altas temperaturas en servicio que las espumas de polietileno existentes. Un segundo objeto de la invención es proporcionar un medio por el que se puede aplicar una técnica fiable para producir un material de alta densidad que absorbe energía, para protección frente a impacto de alta velocidad. Un tercer objeto de la invención es proporcionar un medio por el que se puede utilizar una técnica sencilla y fiable, de bajo coste, para producir espuma de polímero de propileno de baja densidad que no contiene compuestos químicos que hayan demostrado efectos adversos sobre la concentración de ozono estratosférico. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un medio de preparar materiales rígidos de poco peso para utilizarlos como materiales núcleo en estructuras compuestas, y en estructuras acústicas y que absorben energía. Un objeto adicional de la invención es la incorporación de agentes de insuflado que eliminan la necesidad de dispositivos de protección complicados para la seguridad y/o una elaborada tecnología de control de emisiones. Otro objeto de la invención es producir una estructura de espuma estable, cuyas propiedades físicas no se deterioran significativamente con el curso del tiempo. Otro objeto adicional de la invención es producir un material de espuma que no afecta adversamente las características de superficie de otros materiales con los que la espuma puede ser colocada en íntimo contacto. Otros objetos y ventajas de la invención se señalan aquí o cualquier especialista puede deducir fácilmente.

Los objetos y ventajas de la invención se consiguen por el procedimiento de la invención.

La invención supone, en general, un procedimiento para la fabricación de un material termoplástico de espuma que contiene más del 50 por ciento en peso de polímero de propileno. Más específicamente, la invención supone un procedimiento para producir espumas de polímero de propileno de sección transversal grande que tienen combinaciones estructurales de tamaños de células y densidades que hasta ahora se habían señalado como impracticables en la técnica. Esto se consigue por extrusión a alta velocidad, a través de una boquilla, de un homopolímero o un copolímero de propileno fundido, o con mezclas de ellos, que posee suficiente resistencia a esfuerzos, comportamiento viscoelástico y ductilidad del fundido, mezclado con un agente de insuflado físico.

Según los objetos antes mencionados, esta invención proporciona un método para producir una espuma de polímero de propileno a partir de una mezcla de resina polimérica termoplástica que es al menos 50 por ciento polipropilénica y que contiene una fracción principal de polipropileno de alta resistencia del fundido, utilizándose al mismo tiempo un agente de insuflado físico que puede ser un compuesto químico orgánico o inorgánico o una mezcla de ellos.

También según los objetos de la presente invención, el procedimiento descrito puede incluir opcionalmente el empleo de un agente de compatibilización con los agentes de insuflado inorgánicos en la porción más baja del intervalo de densidades. El agente de compatibilización, si se incluye, consiste en uno o más materiales seleccionados entre los compuestos químicos que contienen múltiples enlaces éter y puede contener grupos hidroxilo múltiples, que plastificarán suficientemente el extrudato termoplástico y mantendrán las temperaturas del fundido de la boquilla lo suficientemente bajas para producir una estructura de espuma de células cerradas. Los agentes de compatibilización se utilizan para materiales inorgánicos específicos con la resina de polipropileno para rebajar más el límite más bajo de densidad eficaz del procedimiento con el agente de insuflado físico específico.

En los procedimientos de extrusión de espuma poliolefínica tradicionales, se mezclan los trozos de resina termoplástica con un agente de nucleación de fase sólida y, se funden entonces en una extrusora calentada donde la combinación de plástico y agente nucleante se mantiene a altas presión y temperatura. El agente de insuflado físico que generalmente se disuelve en el fundido de polímero dentro de la extrusora, y que tendrá una fase de transición a gas a las temperaturas de fundido en la boquilla y presión atmosférica, se añade al polímero fundido a presión. Dentro del extrudato fundido, el agente de insuflado tiende a actuar como un plastificante para reducir la viscosidad y rebajar así el nivel de temperatura necesario para mantener el estado de fundido en caliente de la mezcla de material termoplástico y agente nucleante. El agente de insuflado se mezcla con el plástico fundido y el agente nucleante, y la combinación subsiguientemente, se enfría a una temperatura de extrusión adecuada para obtener la espuma. Frecuentemente se añade un agente modificador de la permeación, que normalmente es o bien un éster de un ácido graso que tiene una cadena de 16 a 22 átomos de carbono o un compuesto tal como estearil estearamida, para evitar el colapso de la estructura de espuma resultante con el tiempo. La combinación enfriada es empujada a través de una boquilla por el gradiente de presión, y cuando pasa a la presión atmosférica, el agente de insuflado físico se expande para formar burbujas de gas en los lugares de nucleación establecidos por las partículas de agente nucleante dispersas uniformemente. Un ejemplo particular utiliza polietileno de baja densidad como plástico, isobutano como agente de insuflado, sílice cristalina como agente nucleante, y monoestearato de glicerilo como modificador de la permeación.

En el procedimiento de la invención descrito, se cargan las bolas de polímero de propileno, y opcionalmente de copolímeros de propileno, en su forma sólida en una tolva de extrusión. El contenido total de polipropileno está por encima de 50 por ciento en peso de unidades de monómero de propileno. Las resinas de polipropileno preferidas tienen índices de flujo de fundido entre 0,1 y 10 gramos por 10 minutos a 230ºC (Condición L de ASTM). Los copolímeros de propileno tienen hasta 20 por ciento en peso de comonómero polimerizado. No se necesita modificador de permeación. Las bolas se introducen entonces como alimentación en una extrusora junto con 0 a 2,0 por ciento en peso de agente nucleante activo y, opcionalmente, con estabilizantes, pigmentos y potenciadores del proceso adicionales. La mezcla de bolas es transportada a través de la sección de alimentación de la extrusora, calentándose y fundiéndose hasta obtener un fundido termoplástico. Los agentes de insuflado físico o mezclas de agentes de insuflado (sean orgánicos o inorgánicos o una combinación de compuestos orgánico e inorgánico) se inyectan en el fundido plastificado, en una cantidad entre 0,025 y 0,5 kg-moles de gas por 100 kilogramos en peso de polímero. Opcionalmente se añade un agente de compatibilización que es un líquido o un éter de poliglicol licuado o un poliglicol líquido o licuado o una solución acuosa al 20 a 80 por ciento en peso de poliglicerina, en particular una que es predominantemente triglicerina, a la mezcla de polímero/agente de insuflado, ya sea por separado o directamente con la adición de agente de insuflado, al portillo de inyección de la extrusora en una relación molar adecuada para alimentación de agente de insuflado físico, o se añade un agente de compatibilización que es un óxido de polietileno de peso molecular entre 200.000 y 1.000.000 con la alimentación de resina mientras se añade agua como agente de insuflado físico, o se añaden mezclas de estos diferentes agentes de compatibilización. El polímero fundido se mezcla dentro de la extrusora, a continuación se enfría a una temperatura de formación de espuma apropiada, y se extruye a través de una boquilla calibrada para producir la deseada dimensión del producto a una velocidad instantánea superior a 1000 kg/hora. Al extrudato, se le da entonces la forma deseada y se enfría por transferencia de calor, por convección, conducción o radiactiva, con el entorno ambiental.

Los polímeros de propileno preferidos presentan resistencia a la deformación en la fase fundido, una buena capacidad de extenderse del fluido, y tienen una alta tensión del fundido. Una condición necesaria pero no suficiente para la formación de espuma dimensionalmente estable es que el polímero de propileno o la mezcla de polímeros presente una tangente de pérdidas (tan L) (que se define como la relación de módulo de pérdida de viscosidad de un polímero a su modo de almacenamiento elástico) de menos de 1,2 a 190ºC y una frecuencia de 1 radian por segundo. Estos datos viscoelásticos se miden sobre un espectrómetro mecánico dinámico utilizando una muestra de 25 mm de diámetro, 1,75 a 2,5 mm de espesor de la muestra, y un 10 por ciento de deformación máxima.

Entre los agentes de insuflado permisibles se incluyen gases inorgánicos e inertes a temperatura ambiente, tales como nitrógeno, argon, helio y dióxido de carbono. Además, también el agua es un agente de insuflado aceptable, sola o unida a otros agentes de insuflado. Los agentes de insuflado orgánicos permitidos incluyen hidrocarburos alifáticos tales como metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano y neopentano. Agentes de insuflado orgánicos que también se permiten son los hidrocarburos halogenados, tales como HFC, HCFC y CFC. Entre los ejemplos de agentes de insuflado de hidrocarburo halogenado se incluyen 1,1,1,2,2-pentafluoroetano (HFC-125), 1,1,1,2- tetrafluoroetano (HFC-134 a), 1-cloro-1,2-difluoroetano (HCFC- 142b), 1,1,1- trifluoroetano (HFC-143 a) y 1,1-difluoroetano (HFC-152 a)

Una diferenciación clave con la técnica es el desplazamiento en la velocidad de formación de espuma causado por la alta velocidad de la extrusión instantánea del procedimiento intermitente empleado para obtener la espuma. Las velocidades por encima de 4000 kg/hora dan lugar a un orden de magnitud más alto de la velocidad de deformación, lo que origina una tangente de pérdidas más baja y una tensión del fundido más alta que se traduce en la capacidad de producir espumas de propileno dimesionalmente estables de baja densidad de tamaños de células pequeños y grandes, consideradas como imposibles en las técnicas citadas. Las características reológicas citadas como pronóstico de capacidad de formación de espumas aceptables son:

(I) Un Indice de Espumabilidad (FI) por encima de 1,9 (3,0x10^{-2} kg/m^{2}) tal como se define en la Patente U.S. 5.527.573 (Park y col.) por la relación:

FI = p^{*}D^{*} (tan L)^{0,75}

donde FI es el índice de formación de espuma,

\rho es la densidad de la espuma en libras/pie^{3},

D es el tamaño medio de célula en milímetros

y tan L es G''/G', donde

G'' es el módulo de pérdida de la mezcla de polímero de propileno, y

G' es el módulo de almacenamiento de la mezcla de polímero de

propileno,

medidas, tanto G'' como G, a una frecuencia de oscilación de 1 radian/segundo, 190ºC, diámetro de la muestra de 25 mm, espesor de la muestra 1,75 mm, y deformación máxima del 10 por ciento.

(2) Un tiempo de ebullición de menos de 2,4x10^{-4} definido por la siguiente ecuación:

ET = 3,6x10^{-3*} (\rho/C)^{*}tan L/(Q/A)

donde ET es el tiempo de ebullición en segundos

C es la densidad lineal de conteo de células de la espuma resultante en

células/cm,

Q es la velocidad instantánea de extrusión en la boquilla en Kg/hora,

A

es el área de la sección transversal abierta de la boquilla en cm^{2}

\rho

es la densidad de la espuma resultante en kg/m^{3}, y

tan L es tal como se ha definido antes en la ecuación anterior del Indice de Espumabilidad

Hay que hacer notar que C (la densidad lineal de conteo de células) está relacionada con D (el tamaño medio de células) por la ecuación:

C = 10^{*}(4/ \Pi)^{2}/D

En sentido amplio, la invención se refiere a un procedimiento para producción de una espuma de resina polimérica predominantemente de propileno, de sección transversal gruesa, de baja densidad, de células cerradas que tiene una densidad de 10 kg/m^{3} a 150 kg/m^{3}, que comprende:

(a) mezclar un homopolímero o copolímero de propileno, o mezclas de ellos, que tiene al menos 50 por ciento de unidades de monómero propileno y posee suficiente endurecimiento a la deformación, comportamiento viscoelástico y características de ductilidad del fundido con agente nucleantes, y que tiene estabilizantes, pigmentos y potenciadores del procesado, opcionales;

(b) plastificación de la mezcla en una extrusora;

(c) incorporación a presión de una cantidad eficaz de al menos un agente de insuflado orgánico o inorgánico, o mezclas de ellos, al fundido para formar una composición espumable;

(d) incorporación opcional de una cantidad eficaz de un poliglicol, un éter poliglicólico, un óxido de polietileno o una solución acuosa al 20 a 80 por ciento en peso de una poliglicerina, que es predominantemente triglicerina, a la composición espumable;

(e) enfriamiento de la composición espumable a una temperatura eficaz para la expansión de una espuma de polímero de propileno de baja densidad; y

(f) extrusión o eyección de la composición espumable a través de la boquilla a una velocidad de deformación suficientemente elevada para formar la espuma en forma de espuma de resina polimérica de propileno de baja densidad.

El procedimiento incluye variaciones y modos, que además del polímero y el agente de modulación, tienen otros componentes y agentes de insuflado como se recogen en la siguiente tabla:

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|c|c|c|c|}\hline
 Agente inorgánico  \+ Agente orgánico  \+ Agente de  \+ Modificador
\\  de insuflado  \+ de insuflado  \+ compatibilización  \+
polimérico \\\hline  X \+ \+ \+ \\\hline   \+ X \+ \+ \\\hline  X 
\+ X \+ \+ \\\hline  X  \+  \+ X \+ \\\hline  X  \+ X  \+ X \+
\\\hline  X  \+  \+  \+ X \\\hline   \+ X  \+  \+ X \\\hline  X  \+
X  \+  \+ X \\\hline  X  \+  \+ X  \+ X \\\hline  X  \+ X  \+ X  \+
X
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

El procedimiento de la invención incluye los siguientes modos o variaciones, por ejemplo:

A. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, y donde el agente de insuflado está en 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg de polímero de propileno total, de agente de insuflado inorgánico, libre de halógeno.

B. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, y donde el agente de insuflado es 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg de polímero de propileno total, de un agente de insuflado hidrocarburo parcialmente fluorado.

C. El procedimiento en el que la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, y donde el agente de insuflado es un total de 0,5 kg-moles por 100 kg de polímero propilénico total, de un agente de insuflado inorgánico, libre de halógeno, mezclado con un agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado.

D. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado es 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno, y donde el agente de compatibilización que es 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol, un éter poliglicólico, un óxido de polietileno, o una solución acuosa al 20 a 80 por ciento en peso de una poliglicerina que es predominantemente triglicerina, se incorpora a la composición espumable.

E. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado que supone un total de hasta 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total de una mezcla de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno, y un agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado y donde el agente de compatibilización, que es 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol, un éter poliglicólico, un óxido de polietileno, una solución acuosa al 20 a 80 por ciento en peso de una poliglicerina que es predominantemente triglicerina, se incorpora a la composición espumable.

F. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado es de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno.y donde se añade más de 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico (basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno) a la alimentación resina.

G. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado es de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total de un agente de insuflado orgánico alifático o agente de insuflado hidrocarburo parcialmente fluorado y donde se añade más de 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico (basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno) a la alimentación resina.

H. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado es de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total de una mezcla de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno, y un agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado y donde se añade más de 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico (basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno) a la alimentación resina.

I. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado es de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno, donde se añade más de 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico (basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno) a la alimentación resina y donde el agente de compatibilización que es 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol, éter poliglicólico, óxido de polietileno, o un 20 a 80 por ciento en peso de solución acuosa de una poliglicerina que consiste principalmente en triglicerina se incorpora a la composición espumable.

J. El procedimiento donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50% en peso de polímero de propileno ramificado, donde el agente de insuflado es un total de hasta 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total, de mezcla de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno y agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado, donde se añade más de 1% en peso y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico (basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno) a la alimentación resina y donde el agente de compatibilización con 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol, éter poliglicólico, óxido de polietileno, o un 20 a 80 por ciento en peso de solución acuosa de una poliglicerina que consiste principalmente en triglicerina se incorpora a la composición espumable.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es un gráfico de la tangente de pérdidas para un polipropileno; y

La Figura 2 es un gráfico que compara los datos de la invención con los de técnicas anteriores respecto a la ecuación del Indice de espumamabilidad.

Descripcion detallada de la invención

La resina de polímero de propileno utilizada en el procedimiento de la invención puede ser cualquiera de las obtenidas por polimerización de propileno, o polimerización de propileno con otras poliolefinas alifáticas tales como etileno, 1-buteno, 1-penteno, 3-metil-1-buteno, 4-metil-1-penteno, 4-metil- 1-hexeno, 5- metil-1-hexeno y mezclas de ellos, o con varios otros monómeros polimerizables.

El término "resina (o material) de polímero de propileno", tal como aquí se emplea, incluye no solamente homopolímeros de propileno sino también copolímeros de propileno compuestos de al menos 50 moles por ciento (preferiblemente al menos 70 moles por ciento) de una unidad de propileno y una proporción menor de un monómero copolimerizable con propileno, y mezclas de al menos 50 por ciento en peso (preferiblemente al menos 60 por ciento en peso) del homopolímero de propileno con otro polímero.

También son posibles mezclas de resina de polímero de propileno con uno o más "modificadores poliméricos", como los aquí utilizados, entre los que se incluyen polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de densidad media (MDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno lineal de densidad baja (LLDPE), elastómeros de poliolefina, plastómeros de poliolefina, cauchos de copolímero al azar y de bloque de estireno-butadieno saturado e insaturado, poliamidas, etilen acrilato de etilo (EEA), etilen acrilato de metilo (EMA), ácido etilen acrílico (EAA), ácido etilen metacrílico (EMAA), alcohol etilen vinílico (EVOH), acetato etilen vinílico (EVA), cauchos de copolímero de monómeros de etileno propileno dieno (EPDM), y ionómeros olefínicos, tales que las unidades de monómero de propileno en total estén por encima de 50 por ciento en peso.

La mezcla de polímeros de propileno preferida contiene al menos 50 por ciento en peso de polipropileno de "alta resistencia del fundido" que tiene una tangente de pérdidas inferior o igual a 1,2 a una frecuencia de 1 radian/segundo y 190ºC, una densidad de aproximadamente 900 a 910 kg/m^{3} y un índice de flujo de fundido en el intervalo de 2,2 a 3,8 g por 10 minutos. En general, el polímero de propileno deberá tener un índice (flujo) de fundido de menos de aproximadamente 10 gramos por 10 minutos. El índice (flujo) de fundido (D1238 de ASTM) es la velocidad de flujo nominal a 230ºC y 298,2 kPa y se expresa en gramos por 10 minutos. El polipropileno de alta resistencia de fundido utilizado en el proceso de la invención tiene una estructura molecular ramificada, que proporciona una complejidad molecular incrementada.

Fundamentalmente, la producción de espumas de células cerradas, dimensionalmente estables, depende de varios factores físicos y reológicos. Una espuma estable se crea cuando las paredes de las células y los puntales de las células de la espuma son tales que pueden ser soportes estructurales de sí mismos mientras el polímero está aún fundido durante el proceso de expansión, mientras se enfría subsiguientemente, y mientras tiene lugar la difusión del agente de insuflado con el entorno que le rodea. Este soporte estructural queda determinado por la cantidad de polímero presente, su velocidad de enfriamiento, su distribución entre las paredes de las células y los puntales de las células, la resistencia del polímero tanto mientras está fundido como después que se solidifica, y las deformaciones orientacionales impartidas al polímero durante el proceso de expansión. Además, también es importante la ductilidad del fundido del polímero o el límite de deformación elongacional del fundido del polímero para determinar si la estructura celular que se desarrolla permanece cerrada o se hace abierta.

Por lo general, la cantidad de material polímero en las paredes y puntales de las células se determina por la expansión total de la espuma, es decir, su densidad y el tamaño de célula. Más específicamente, el espesor de la pared de la célula puede calcularse por multiplicar el producto de la densidad y tamaño de células por una constante. Por lo tanto, para una densidad dada, las células de mayor tamaño tienen paredes de célula más espesas.

La resistencia de las paredes de las células después de la solidificación está determinada principalmente por la selección del polímero y su resistencia a la tensión así como su módulo de flexión. Sin embargo, la resistencia del polímero fundido en las paredes celulares durante la expansión queda determinada en gran medida por su comportamiento viscoelástico. Este comportamiento viscoelástico se calcula frecuentemente por medidas de tensión de fundido monoaxil, y se determina midiendo la fuerza requerida para enrollamiento de una hebra de polímero a una velocidad constante de enrollamiento después de su descarga, a una temperatura y velocidad establecidas, desde una boquilla capilar. La Patente U.S. No. 4.522.955 (Fukushima y col.) señala un proceso para producir una espuma de polipropileno altamente expandida utilizando una resina de polipropileno que tiene una tensión de fundido por encima de un valor especificado. En la presente invención, la alta tensión del fundido es también una propiedad necesaria. Sin embargo, la alta tensión de fundido sola no es garantía suficiente de una estructura celular cerrada dimensionalmente estable. Además, la tensión del fundido, medida como antes, queda limitada a una porción muy estrecha del dominio tiempo-temperatura y, por lo tanto, es una caracterización inadecuada de la respuesta viscoelástica tiempo-temperatura de un polímero.

Otro método para medir el comportamiento viscoelástico de polímeros fundidos es por determinación cuantitativa de la tangente de pérdidas (tan L) del material utilizando un espectrómetro mecánico dinámico. La espectroscopia mecánica dinámica comprende la medida del par de torsión resultante de una deformación oscilatoria inducida sobre una muestra de polímero fundido. Específicamente, el procedimiento comprende la colocación de una muestra en forma de disco de 25 mm de diámetro y entre 1,75 mm y 2,5 mm de espesor entre superficies espaciadas axilmente de manera que el espacio axil entre las superficies quede completamente lleno con la muestra de polímero fundido. Una vez que se calienta la muestra a la temperatura deseada para el ensayo, se hace girar una superficie respecto a la otra de manera oscilatoria, colocando la muestra de ensayo en efecto de cizalla dinámico. La deformación máxima sobre la muestra queda limitada normalmente a un 10 por ciento para evitar que los efectos inducidos por la deformación influyan en los resultados. Se mide el par de torsión dependiente del tiempo desde la deformación inducida. Tanto la magnitud del par de torsión como el grado en que su respuesta está fuera de fase con la deformación inducida se utilizan para determinar G'' (el componente viscoso o de pérdidas) y G' (el componente elástico o de almacenamiento). El parámetro 'tan L' para la presente invención se calcula dividiendo G'' por G'. Utilizando el principio de superposición tiempo-temperatura, se pueden crear curvas patrón de módulo de almacenamiento, módulo de pérdidas, y tangentes de pérdidas en función de la frecuencia a una temperatura especificada a partir de una compilación de datos de ensayo dinámicos individuales. El principio de la superposición de tiempo- temperatura sugiere que es posible interrelacionar la dependencia de tiempo y temperatura de propiedades viscoelásticas de polímeros. Por ejemplo, un polímero que presenta características de caucho bajo una serie de condiciones dadas puede ser inducido para que muestre un comportamiento vítreo por reducción de la temperatura o por aumento de la velocidad de ensayo o de la frecuencia. Como resultado de ello, las propiedades viscoelásticas de un polímero se pueden desplazar en un continuum tiempo-temperatura para crear curvas patrón que representen la respuesta característica del polímero. Esta curva patrón para la tangente de pérdidas para Polypropylene PF814 Montell (desplazada a 190ºC) se muestra en la Figura 1 dada después.

Frecuentemente, la respuesta de un material particular se caracterizará por un valor de tan \sigma determinado a una frecuencia particular tal como 1 radian/segundo. La Patente U.S. No. 5.527.573 (Park y col.) utiliza este parámetro del material para definir el factor de espumabilidad. El factor de capacidad de espumabilidad, citado también como índice de espumabilidad, combina las propiedades de resina de propileno con las propiedades de la espuma de polímero de propileno finales para definir la posibilidad de una estructura de espuma de polímero de propileno de células cerradas. Según la Patente U.S. No. 5.527.573, solamente cuando el factor de espumabilidad es inferior o igual a 1,8 es posible una espuma de polímero de propileno de células cerradas.

Sin embargo, el método de caracterización de la respuesta viscoelástica de un polímero por especificación de un valor de tan \sigma a una sola frecuencia y temperatura ignora la respuesta dependiente del tiempo del polímero. Además, le falta tener en cuenta dominios de tiempo y temperatura cambiantes inherentes al proceso de formación de espuma durante la expansión, enfriamiento y estabilización de un polímero fundido que sale de la boquilla. En lo referente a la curva patrón para el polipropileno de la Figura 1, y aplicando el principio de superposición de tiempo-temperatura, el polímero de propileno que se trabaja hasta formación de la espuma se someterá a una cierta frecuencia de deformación inicial, desplazada a 190ºC. Con el tiempo, su respuesta viscoelástica progresará hacia la derecha de la curva, a medida que el polímero se expande, se enfría y se estabiliza.

La presente invención da detalles de un proceso en un marco de tiempo corto (es decir mayor frecuencia) para producir espumas de polímero de propileno de células cerradas. Las altas velocidades de la extrusión instantánea en la boquilla por encima de 1000 kg/hora desplazan la frecuencia de deformación inicial experimentada por el polímero más a la derecha en la curva patrón. La evidencia de este desplazamiento de la frecuencia es la velocidad de expansión de la espuma más alta observada cuando se incrementa la velocidad de extrusión. Como resultado de ello, el polímero de propileno gasta un tiempo medio más largo durante el proceso de expansión de espuma a una tan \sigma más baja. Por lo tanto, una elasticidad más alta a componente de respuesta viscoso del polímero a esta frecuencia permite la estabilización de paredes de células más espesas. Dada la ecuación descrita anteriormente entre espesor de pared de células, densidad y tamaño de células, es posible producir espumas de polímero de propileno de células cerradas cuyo producto de densidad y tamaño medio de célula, cuando se combinan con la tan \sigma característica de la resina, da sorprendentemente un índice de capacidad de formación de espuma claramente por encima del límite superior de 1,8 (2,9 x 10^{-2} Kg/m^{2}) señalado en técnicas anteriores.

La Figura 2 muestra una representación gráfica de espumabilidad recogidos en la Tabla 1 para varias muestras de espuma de polímero de propileno producidas a partir de mezclas de polímeros de propileno con una tan \sigma igual a 1,2. Queda claro que los datos para todas las muestras producidas con una serie de agentes de insuflado caen por encima del factor de espumabilidad Park 1,8, una región de operación que hasta la presente invención se creía imposible para la producción de espumas de polímero de propileno de células cerradas.

TABLA 1 Datos de las operaciones del proceso de la invención

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 ID  \+ Tipo de  \+ P  \+ C  \+ Tan  \delta   \+ Tipo  \+ A  \+ Q 
\+ Índice  \+  Tiempo \\  opera-  \+ agente de  \+ (densidad  \+
(densi-  \+ (tan-  \+ de  \+ (Área  \+  (veloci-  \+  Park de  \+ de
\\  ción  \+ insuflado  \+ de   \+ dad de  \+ gente  \+ boqui-  \+
de la  \+ dad  de  \+ espuma-  \+  ebulli- \\   \+  \+ espuma) \+
células  \+ de  \+ lla  \+ sec-  \+ extru-  \+ bilidad  \+  ción \\ 
 \+  \+ (kg/m  ^3 )  \+ lineal)  \+ pérdi-  \+  \+ ción de  \+ sión
ins-  \+   \+(10  ^{-4}  \\   \+  \+  \+(cel./cm)  \+ das) \+  \+
boquilla  \+ tantánea  \+  \+ seg.) \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+(cm
 ^2 )  \+ en la \+ \+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ boquilla) \+
\+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ (kg/hora) \+ \+ \\\hline  960625-
 \+ isobutano  \+ 39,4  \+ 7,1  \+ 1,2  \+ 2  \+ 7,810  \+ 3402  \+
6,49   \+ 0,55 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960626- 
\+ isobutano  \+ 38,6  \+ 6,7  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 3402  \+ 
6,73  \+ 0,88 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960626- 
\+ isobutano  \+ 62,2  \+ 6,7  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 4309  \+ 
10,83  \+ 1,12 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960627- 
\+ isobutano  \+ 80,1  \+ 5,5  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 4082  \+ 
16,95  \+ 1,85 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960627- 
\+ isobutano  \+ 92,3  \+ 8,3  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 4082  \+ 
13,02  \+ 1,42 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960627- 
\+ isobutano  \+ 96,1  \+ 6,7  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 4082  \+ 
16,75  \+ 1,83 \\  S3 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960709- 
\+ CO _2   \+ 70,5  \+ 11,0  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 5298  \+ 
7,46  \+ 0,63 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960709-  
\+ CO _2   \+ 68,9  \+ 11,8  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 5298  \+ 
6,80  \+ 0,57 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960710- 
\+ CO _2   \+ 67,3  \+ 11,0  \+  1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 5298  \+ 
7,12  \+ 0,60 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960710- 
\+ CO _2   \+ 59,3  \+ 3,9  \+ 1,2  \+ 3  \+ 12,060  \+ 5298  \+
17,56   \+ 1,48 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960715- 
\+ isobutano  \+ 72,9  \+ 8,7  \+ 1,2  \+ 4  \+ 14,130  \+ 4429  \+ 
9,82  \+ 1,16 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960715- 
\+ isobutano  \+ 70,5  \+ 8,7   \+ 1,2  \+ 4  \+ 14,130  \+ 4429  \+
 9,49  \+ 1,12 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 1 Datos de las operaciones del proceso de la invención (continuación)

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 ID  \+ Tipo de  \+ P  \+ C  \+ Tan  \delta   \+ Tipo  \+ A  \+ Q 
\+ Índice  \+  Tiempo \\  opera-  \+ agente de  \+ (densidad  \+
(densi-  \+ (tan-  \+ de  \+ (Área  \+  (veloci-  \+  Park de  \+ de
\\  ción  \+ insuflado  \+ de   \+ dad de  \+ gente  \+ boqui-  \+
de la  \+ dad  de  \+ espuma-  \+  ebulli- \\   \+  \+ espuma) \+
células  \+ de  \+ lla  \+ sec-  \+ extru-  \+ bilidad  \+  ción \\ 
 \+  \+ (kg/m  ^3 )  \+ lineal)  \+ pérdi-  \+  \+ ción de  \+ sión
ins-  \+   \+(10  ^{-4}  \\   \+  \+  \+(cel./cm)  \+ das) \+  \+
boquilla  \+ tantánea  \+  \+ seg.) \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+(cm
 ^2 )  \+ en la \+ \+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ boquilla) \+
\+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ (kg/hora) \+ \+ \\\hline  960715-
 \+ isobutano  \+ 41,6  \+ 8,7  \+ 1,2  \+ 4  \+ 14,130  \+ 5649  \+
 5,61  \+ 0,52 \\  S3 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960716- 
\+ isobutano  \+ 96,1  \+ 14,6  \+ 1,2  \+ 4  \+ 14,130  \+ 4772  \+
 7,70  \+ 0,84 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960716- 
\+ isobutano  \+ 81,7  \+ 8,7  \+ 1,2  \+ 4  \+ 14,130  \+ 4772  \+ 
11,00  \+ 1,21 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960717- 
\+ isoburtano  \+ 32,0  \+ 9,1  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 3856  \+
4,13  \+ 0,38 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960717- 
\+ isobutano  \+ 28,8  \+ 9,1  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4491  \+ 
3,71  \+ 0,29 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 960717-  \+
isobutano  \+ 27,2  \+ 10,2  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4491  \+ 
3,10  \+ 0,24 \\  S3 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960717- 
\+ isobutano  \+ 22,4  \+ 9,4   \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4491  \+ 
2,77  \+ 0.22 \\  S4 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960717- 
\+ CO _2   \+ 94,8  \+ 25,2  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 5122  \+
4,39   \+ 0,24 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960718- 
\+ isobutano  \+ 39,4  \+ 13,4  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4237  \+ 
3,43  \+ 0,28 \\  S1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960718- 
\+ isobutano  \+ 33,6  \+ 12,6  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4237  \+ 
3,12  \+ 0,26 \\  S2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960718- 
\+ isobutano  \+ 30.4   \+ 12,6  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4237  \+
 2,82  \+ 0,23 \\  S3 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960718- 
\+ isobutano  \+ 22,4  \+ 14,2  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4218  \+ 
1,85  \+ 0,15 \\  S4 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 1 Datos de las operaciones del proceso de la invención (continuación)

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 ID  \+ Tipo de  \+ P  \+ C  \+ Tan  \delta   \+ Tipo  \+ A  \+ Q 
\+ Índice  \+  Tiempo \\  opera-  \+ agente de  \+ (densidad  \+
(densi-  \+ (tan-  \+ de  \+ (Área  \+  (veloci-  \+  Park de  \+ de
\\  ción  \+ insuflado  \+ de   \+ dad de  \+ gente  \+ boqui-  \+
de la  \+ dad  de  \+ espuma-  \+  ebulli- \\   \+  \+ espuma) \+
células  \+ de  \+ lla  \+ sec-  \+ extru-  \+ bilidad  \+  ción \\ 
 \+  \+ (kg/m  ^3 )  \+ lineal)  \+ pérdi-  \+  \+ ción de  \+ sión
ins-  \+   \+(10  ^{-4}  \\   \+  \+  \+(cel./cm)  \+ das) \+  \+
boquilla  \+ tantánea  \+  \+ seg.) \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+(cm
 ^2 )  \+ en la \+ \+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ boquilla) \+
\+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ (kg/hora) \+ \+ \\\hline  960718-
 \+ CO _2   \+ 83,9  \+ 5,5  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 3266  \+
17,77   \+ 1,49 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960-T2  \+ CO _2   \+ 62,6  \+ 6,3  \+ 1,2  \+ 1  \+
7,409  \+ 3266  \+ 11,60  \+  0,97 \\\hline  960718-  \+ CO _2   \+
48,5  \+ 11,0  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 3266  \+ 5,14   \+ 0,43 \\
 T3 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960718-  \+ CO _2   \+ 42,0
 \+ 17,3  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 3266  \+ 2,83   \+ 0,24 \\  T4
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960722-  \+ isobutano  \+ 36,8 
\+ 10,6  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 3822  \+  4,04  \+ 0,37 \\  S1
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960722-  \+ isobutano  \+ 35,2 
\+ 8,7  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 3822  \+  4,75  \+ 0,44 \\  S2 \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ isobutano  \+ 35,2  \+
11,8  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 3822  \+  3,48  \+ 0.32 \\  S1 \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ isobutano  \+ 30,4  \+
10,2  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4108  \+  3,47  \+ 0,30 \\  S2 \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ isobutano  \+ 35,2  \+
10,2  \+ 1,2  \+ 5  \+ 9,480  \+ 4134  \+  4,02  \+ 0,34 \\  S3 \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ CO _2   \+ 47,4  \+
7,9  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6961  \+ 7,03  \+  0,28 \\  T1 \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ CO _2   \+ 45,8  \+ 10,2 
\+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6961  \+ 5,22   \+ 0,21 \\  T2 \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ CO _2   \+ 46,0  \+ 10,2  \+
1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6961  \+ 5,24   \+ 0,21 \\  T3 \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960723-  \+ CO _2   \+ 42,0  \+ 13,4  \+
1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6961  \+ 3,66   \+ 0,14 \\  T4 \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960724-  \+ CO _2   \+ 45,8  \+ 11,8  \+
1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6974  \+ 4,53   \+ 0,18 \\  T1 \+ \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960724-  \+ CO _2 /H _2 O  \+ 45,0  \+ 10,2
 \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6974   \+ 5,13  \+ 0,20 \\  T2 \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960725-  \+ CO _2 /N _2   \+ 57,8  \+
20,5  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 7103  \+  3,30  \+ 0,13 \\  T1 \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960725-  \+ CO _2 /N _2   \+ 56,5 
\+ 15,0  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 7103  \+  4,41  \+ 0,17 \\  T2
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960731-  \+ CO _2   \+ 47,9  \+
7,1  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 7047  \+ 7,89  \+  0,31 \\  T1 \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960801-  \+ CO _2 /  \+ 42,1  \+ 12,6
 \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 7133  \+ 3,90   \+ 0,15 \\  T1  \+
PEG8000 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  960801-  \+ C0 _2 /  \+
38,0  \+ 15,7  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 7133  \+ 2,81   \+ 0,11 \\
 T2  \+ PEG8000 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA 1 Datos de las operaciones del proceso de la invención (continuación)

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}\hline
 ID  \+ Tipo de  \+ P  \+ C  \+ Tan  \delta   \+ Tipo  \+ A  \+ Q 
\+ Índice  \+  Tiempo \\  opera-  \+ agente de  \+ (densidad  \+
(densi-  \+ (tan-  \+ de  \+ (Área  \+  (veloci-  \+  Park de  \+ de
\\  ción  \+ insuflado  \+ de   \+ dad de  \+ gente  \+ boqui-  \+
de la  \+ dad  de  \+ espuma-  \+  ebulli- \\   \+  \+ espuma) \+
células  \+ de  \+ lla  \+ sec-  \+ extru-  \+ bilidad  \+  ción \\ 
 \+  \+ (kg/m  ^3 )  \+ lineal)  \+ pérdi-  \+  \+ ción de  \+ sión
ins-  \+   \+(10  ^{-4}  \\   \+  \+  \+(cel./cm)  \+ das) \+  \+
boquilla  \+ tantánea  \+  \+ seg.) \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+(cm
 ^2 )  \+ en la \+ \+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ boquilla) \+
\+ \\   \+  \+  \+  \+  \+  \+  \+ (kg/hora) \+ \+ \\\hline  960801-
 \+ CO _2 /  \+ 37,8  \+ 13,4  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 7133  \+
3,29   \+ 0,13 \\  T3  \+ PEG8000 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960805-  \+ CO _2    \+ 106,4  \+ 23,6  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
7047  \+ 5,25  \+  0,20 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960805-  \+ CO _2   \+ 81,1  \+ 20,05  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
7047  \+ 4,62   \+ 0,18 \\  T2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960806-  \+ CO _2   \+ 90,5  \+ 23,6  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
7133  \+ 4,47   \+ 0,17 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960806-  \+ CO _2   \+ 116,8  \+ 23,6  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
7133  \+ 5,77   \+ 0,22 \\  T2 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960806-  \+ CO _2   \+ 96,4  \+ 22,0  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
7133  \+ 5,10   \+ 0,20 \\  T3 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960807-  \+ C0 _2   \+ 66,6  \+ 22,0  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
7181  \+ 3,53   \+ 0,13 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960815-  \+ CO _2 /Ar  \+ 54,0  \+ 22,0  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
6662  \+  2,86  \+ 0,12 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
960828-  \+ isobutano  \+ 44,1  \+ 10,2  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+
4657  \+  5,02  \+ 0,30 \\  T1 \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline 
961002-  \+ CO _2 H _2 O  \+ 38,4  \+ 11,0  \+ 1,2  \+ 5  \+ 7,409 
\+ 63,15   \+ 4,07  \+ 0,18 \\  S1  \+ /poligli- \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \+ \\   \+ cerina \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  961002-  \+
CO _2 H _2 O  \+ 32,4  \+ 9,4  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6315  \+ 
4,00  \+ 0,17 \\  S2  \+/poligli- \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\   \+
cerina \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  961002-  \+ CO _2 H _2 O 
\+ 28,7  \+ 10,2  \+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 4227  \+  3,27  \+ 0,19
\\  S3  \+ /poligli- \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\   \+ cerina \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  961003-  \+ CO _2 H _2 O  \+ 32,7  \+ 14,2 
\+ 1,2  \+ 1  \+ 7,409  \+ 6398  \+  2,69  \+ 0,12 \\  S2  \+
/poligli- \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\   \+ cerina \+ \+ \+ \+ \+ \+
\+ \+ \\\hline  961009-  \+ CO _2 H _2 O  \+ 30,4  \+ 10,2  \+ 1,2 
\+  1  \+ 7,409  \+ 6051  \+  3,47  \+ 0,16 \\  S2  \+ /poligli- \+
\+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \\    \+ cerina \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline  961108-  \+ CO _2 H _2 O  \+ 44,9  \+ 13,4  \+ 1,2  \+ 1 
\+ 7,409  \+ 8165  \+  3,91  \+ 0,13 \\  S1  \+ /poligli- \+ \+ \+
\+ \+ \+ \+ \+ \\   \+ cerina \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Nota:

Tipos de boquilla

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Dimensiones de boquilla radial \+ Dimensiones de boquilla A 
 Smile \cr  Anchura = 19,1 cm \+ Anchura = 20,3  cm\cr 
Profundidad = 5,7 cc \+ Hueco = 0,556 cm\cr  Hueco = 0,318 cm \+
Área = 14,1300 cm ^{2} \cr  Dimensiones de boquilla de \+
Dimensiones de boquilla B  Smile \cr  ranura pequeña\+\cr 
Anchura = 19,7 cm \+ Anchura = 20,3 cm\cr  Hueco = 0,318 cm \+ Hueco
= 0,397 cm\cr  Área = 7,8100 cm ^{2}  \+ Área = 9,4800 cm ^{2} \cr 
Dimensiones de boquilla de ranura grande\+\cr  Anchura = 20,0
cm\+\cr  Huevo = 0,476 cm\+\cr  Área = 12,0600
cm ^{2} \+\cr}

La Figura 2 es una comparación de los datos del proceso de la invención recogidos en la Tabla 1 con la ecuación del Indice de Espumabilidad indicado en la Patente U.S. No. 5.527.573 (Park y col.). Los puntos de círculos huecos sobre el gráfico indican datos de la muestra para marchas de prueba donde el agente de insuflado era dióxido de carbono calidad comercial al 100 por ciento. Los puntos de rombos llenos indican datos para muestras hechas de isobutano comercial al 100%. Los puntos de triangulos sombreados indican datos para muestras hechas de un agente de insuflado distinto al dióxido de carbono comercial al 100% o isobutano de calidad comercial al 100%, tal como con una mezcla de dióxido de carbono y nitrógeno. La línea entera representa el límite superior de la región de células cerradas definida por la ecuación del Indice de Espumabilidad Park para una mezcla de polímero de propileno con una tangente de pérdidas (tan L) igual a una frecuencia de 1,2 a 1,0 radianes/segundo y 190ºC.

La Tabla 1 recoge los datos para una diversidad de operaciones de prueba del proceso de la invención. La tabla indica los parámetros de prueba de la densidad de espuma medida (D) en kg/m^{3}, densidad lineal del conteo de células medida (c) en células/cm, la Tangente de Pérdidas (tan L) para la resina, el área de salida de la boquilla (A) en cm^{2} y la velocidad de extrusión de la boquilla medida (Q) en kg/hora. La Tabla 1 proporciona también el Indice de Espumabilidad según la ecuación definida en la Patente U.S. No. 5,527.573 (Park y col.) en unidades pcf-mm utilizando la conversión generada en el método de ensayo D3576 de ASTM para medida de tamaños de célula. Adicionalmente, la Tabla 1 indica el Tiempo de ebullición calculado para cada operación de prueba de la muestra.

El procedimiento de la invención de un marco de tiempo corto para producir espumas de polímero de propileno de baja densidad de células cerradas extruidas tiene dos factores de predicción para una formación de espuma deseable. Las propiedades reológicas del polímero y las características estructurales constituyen el primer factor de predicción, el Indice de Espumabilidad (FI) por encima de 1,9 (3,0x10^{-2} kg/m^{2}) como se ha definido anteriormente. Como se he señalado antes, la respuesta dependiente del tiempo del proceso también es importante en la presente invención. Un tiempo de formación de espuma fundamental, llamado Tiempo de Ebullición, es el segundo factor de predicción. La formación de espuma deseable tiene lugar cuando el Tiempo de Ebullición (ET) es inferior a 2,0x10^{-4} segundos, como se ha definido antes. Preferiblemente el Indice de Espumabilidad está por encima de 3,0 (4,8 x 10^{-2} kg/m^{2}) y el tiempo de ebullición es menor de 1,5x10^{-4} segundos.

El agente de nucleación (o agente de control de tamaño de célula) puede ser cualquier agente de nucleación convencional o útil. El agente de tamaño de célula se utiliza preferiblemente en cantidades de 0,1 a 2,0 por ciento en peso, dependiendo del tamaño de célula deseado, y se basa en el peso de la resina de polímero de propileno. Entre los ejemplos de agentes de control de tamaño de célula están materiales inorgánicos (en forma de pequeñas partículas), tales como, arcilla, talco, sílice y tierra de diatomeas. Entre los ejemplos adicionales se incluyen agentes orgánicos de control de tamaño de célula que se descomponen o reaccionan a la temperatura de calentamiento dentro del extrudato para desprender gas, tales como una combinación de una sal de metal alcalino de un ácido policarboxílico, tal como hidrogeno tartrato de sodio, hidrogenosuccinato de potasio, citrato de sodio, citato de potasio y oxalato de sodio (o un ácido policarboxílico tal como ácido cítrico), con un carbonato o bicarbonato, tal como carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, carbonato de potasio y carbonato de calcio. Un ejemplo lo constituye una combinación de una sal de mono-metal alcalino de un ácido policarboxílico, tal como citrato de mono- sodio y tartrato de mono-sodio con un carbonato o bicarbonato. Los agentes de control del tamaño de célula preferidos son talco o una mezcla estequiométrica de ácido cítrico y bicarbonato de sodio (la mezcla que tiene una concentración de 1 a 100 por ciento donde el vehículo es un polímero adecuado tal como polietileno o polipropileno de baja densidad). Se pueden emplear mezclas de más de un tipo de agente de control de tamaño de célula.

Se pueden incluir aditivos y modificadores adicionales tales como uno o más estabilizantes, pigmentos o potenciadores del procesado. "Estabilizantes" son aquellos materiales que pueden impartir absorción de luz ultravioleta o retardo a la inflamación o que pueden servir como antioxidantes. Los estabilizantes se añaden por lo general como concentrados hechos con vehículos de resina poliolefínica. Las cargas habituales son de hasta 5 por ciento en peso del estabilizante activo en la alimentación de polímero de propileno. Entre los ejemplos de absorbedores de UV aceptables se incluyen aminas impedidas y benzotriazoles. Entre los ejemplos de antioxidantes aceptables se incluyen difosfitos de pentaeritrita y compuestos fenólicos impedidos de elevado peso molecular. Entre los ejemplos de retardantes de la inflamación aceptables se incluyen mezclas de trióxido de antimonio-oligómero de epóxido bromado, óxidos de bromodifenilo y trihidrato de alúmina. "Pigmentos" son aquellos materiales que imparten color o sirven principalmente como modificadores de las propiedades en la matriz de espuma. Estos materiales se añaden también por lo general como concentrados hechos con vehículos de resinas poliolefínicas y se añaden en cargas de hasta un 15 por ciento en peso de componente activo a la alimentación de resina de polímero de propileno. Entre los ejemplos se incluyen dióxido de titanio, mica, negro de carbono y diversos pigmentos orgánicos. El tamaño de partícula de cada uno de estos diversos aditivos se elige de manera que se haga mínima o se elimine la nucleación en el proceso de formación de espuma. "Potenciadores de proceso" son aquellos materiales que mejoran la estabilidad de la extrusión, la caída de las presiones más baja, modifican los fenómenos inducidos por un efecto cizalla indeseable tal como fractura del fundido, o imparten características deseables a la plancha de espuma extruida. Estos materiales se añaden a cargas de hasta un 2 por ciento en peso ya sea directamente como sólidos o como concentrados. Entre los ejemplos de potenciadores de procesado se incluyen ceras poliolefínicas de bajo peso molecular, ácido esteárico, estearatos metálicos, glicéridos, fluoropolímeros en polvo y varios derivados de silicona.

En el procedimiento de la invención se pueden utilizar tanto los agentes de insuflado orgánicos e inorgánicos libres de halógeno como sus mezclas. Los agentes de insuflado inorgánicos libres de halógeno son aceptables medioambientalmente e ininflamables. Los agentes de insuflado orgánicos son aceptables medio-ambientalmente pero pueden ser clasificados como inflamables.

Los agentes de insuflado inorgánicos preferidos son los gases atmosféricos inorgánicos y aquellos otros compuestos que son químicamente no- reactivos en las condiciones de la extrusora. Entre los ejemplos de agentes de insuflado inorgánicos preferidos se incluyen argon, dióxido de carbono, agua, nitrógeno, neon, helio, cripton, óxido nitroso y hexafluoruro de azufre (pero no, por ejemplo, oxígeno, ozono, dióxido de azufre u óxido nítrico). Los agentes de insuflado inorgánicos preferidos en primer lugar son dióxido de carbono y argon. Las mezclas de agentes de insuflado inorgánicos que contienen una fracción mayor de dióxido de carbono son las mezclas de agentes de insuflado más preferidas. Cuando se utilizan dos o más agentes de insuflado, éstos preferiblemente se inyectan individualmente en portillos de inyección separados, pero se pueden inyectar juntos en un mismo portillo de inyección de la extrusora de mezclado. Cuando el agente de insuflado es argon, se utiliza en una proporción de 0,1 a 4 por ciento en peso (pero preferiblemente una proporción de 0,1 a 2,0 por ciento en peso) del flujo total de la extrusora. Cuando el agente de insuflado es dióxido de carbono, este se utiliza en una proporción de 0,5 a 7,0 por ciento en peso (pero preferiblemente en una proporción del 0,5 a 5,0 por ciento en peso) del flujo total de la extrusora. Cuando el agente de insuflado es nitrógeno en combinación con dióxido de carbono, se puede emplear en una proporción de 0,1 a 1,5 por ciento del flujo total de la extrusora.

Los agentes de insuflado orgánicos incluyen tanto hidrocarburos completamente hidrogenados como hidrocarburos parcialmente fluorados, conocidos como HFCs, HCFCs o CFCs. El empleo de la mayor parte de CFCs y algunos HCFC están prohibidos por las actuales leyes Federales en productos que pueden hacerse con este procedimiento y, por tanto, su aplicación en el procedimiento de la invención habrá de ser restringida. Sin embargo, se pueden utilizar HCFCs para productos de aislamiento hechos por el procedimiento de la invención.

Los agentes de insuflado de hidrocarburos totalmente hidrogenados preferidos son los miembros iniciales de la serie de alcanos de hidrocarburos que contienen hasta cinco átomos de carbono y que no están regulados por agencias gubernamentales como específicamente tóxicos para la vida humana o de las plantas a una exposición normal. Es decir, los agentes de insuflado de hidrocarburos completamente hidrogenados preferidos son metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano e isopentano (pero no neopentano). El neopentano podría utilizarse en el procedimiento de la invención, pero su toxicidad para la vida humana necesita la utilización de una tecnología de control elaborada y queda por tanto eliminado de la lista de agentes de insuflado preferidos. El agente orgánico de insuflado preferido es isobutano. El isobutano se puede utilizar en una proporción de 1 a 18 por ciento en peso del flujo total de la extrusora, pero es preferible utilizarlo en una proporción de 3 a 15 por ciento en peso del total de flujo de la extrusora.

Los agentes de insuflado hidrocarburo parcialmente fluorado preferidos son aquellos que tienen moléculas que contienen hasta 3 átomos de carbono y que no contienen ningún otro átomo de halógeno, tales como 11- difluoroetano (HFC-152 a), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143 a), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134 a), y 1,1,2,3,3-pentafluoropropano (HFC-245 a). El agente de insuflado hidrocarburo parcialmente fluorado preferido en primer lugar es HFC-134 a. El HFC-134 a se utiliza en una proporción de 1,0 a 5,0 por ciento en peso del flujo total de la extrusora.

La mezcla de agentes de insuflado orgánico e inorgánico preferida contiene dióxido de carbono como agente de insuflado inorgánico. La mezcla de agente de insuflado orgánico e inorgánico preferida en primer lugar es la de isobutano con dióxido de carbono.

El término "agente de compatibilización", tal como aquí se emplea, abarca aquellos materiales que se emplean en unión de uno u otro agente de insuflado inorgánico, mezcla de agentes de insuflado inorgánicos, o mezcla de agente de insuflado inorgánico y agente de insuflado orgánico (1) para plastificar suficientemente el extrudato termoplástico dentro de la extrusora así como para mantener las temperaturas del fundido lo suficientemente bajas para producir una estructura de espuma de células cerradas y (2) que tenga suficiente afinidad para el agente inorgánico de insuflado físico para limitar la subsiguiente velocidad de formación de espuma en la boquilla de extrusión con el agente de insuflado físico o mezcla de agentes de insuflado. Se ha encontrado que los compuestos químicos que satisfacen estos criterios con las espumas de polímero de propileno producidas por esta invención son aquellos materiales que tienen una estructura con múltiples enlaces éter y que pueden contener también múltiples enlaces hidroxilo. Entre los agentes compatibilizantes de la invención se incluyen compuestos orgánicos tales como poliglicoles, éteres de poliglicol, óxidos de polietileno y poliglicerinas.

Entre los poliglicoles se incluyen los que son polímeros de cadena corta de óxido de etileno, que puede tener una estructura molecular ramificada o lineal con un peso molecular inferior a aproximadamente 20000. Los poliglicoles con estructura lineal incluyen polietilen glicoles, tales como trietilen glicol, tetraetilen glicol, pentaetilen glicol, hexaetilen glicol. Los poliglicoles con una estructura ramificada se citan por lo general junto con su peso molecular medio. Los poliglicoles ramificados preferidos tienen un peso molecular entre aproximadamente 200 y aproximadamente 20000, siendo el más preferible el polietilen glicol con un peso molecular de aproximadamente 8000, que se abrevia aquí como "PEG-8000". El polietilen glicol se puede preparar, para utilizarlo en esta invención, por licuación calentando a presión ambiente en recipiente abierto por encima de aproximadamente 63ºC.

Entre los éteres poliglicólicos se incluyen los éteres monometílicos o dimetílicos de aquellos polímeros de óxido de etileno, que pueden tener estructura ramificada o lineal con un peso molecular inferior a aproximadamente 10000. Los éteres poliglicólicos con estructura lineal incluyen éter dimetílico de tetraetilen glicol, éter dimetílico de tripropilen glicol, éter dibutílico de dietilen glicol y éter dimetílico de poli(etilen glicol). Un éter poliglicólico lineal preferido es éter dimetílico de tetraetilen glicol. Los éteres poliglicólicos con una estructura ramificada se citan en general como metoxi éter o dimetoxi éter de un polietilen glicol de un peso molecular medio específico. Los éteres poliglicólicos ramificados específicos son metoxi éteres de polietilen glicol que tienen un peso molecular medio entre aproximadamente 350 y aproximadamente 5000. Un éter poliglicólico ramificado más preferido es metoxi éter de polietilen glicol con un peso molecular medio de aproximadamente 5000.

Los polímeros de óxido de etileno de cadena más larga se conocen por lo general como óxidos de polietileno o PEOs. Muchos de los óxidos de polietileno disponibles comercialmente tienen una estructura lineal y un peso molecular superior a aproximadamente 200.000. Los óxidos de polietileno permisibles en el procedimiento de la invención tienen un peso molecular entre aproximadamente 200.000 y aproximadamente 1.000.000. Los óxidos de polietileno funcionan en la invención cuando se incluye agua como parte de la mezcla de agentes de insuflado físico. Un óxido de polietileno preferido para utilizarlo en la invención tiene un peso molecular medio de aproximadamente 300.000.

Las poliglicerinas utilizadas en la invención incluyen los polímeros de glicerina de cadena corta que por lo general tienen estructura lineal. A diferencia del poliglicol o éteress poliglicólico, y a semejanza de los óxidos de polietileno, se ha visto que las poliglicerinas funcionan en el procedimiento de la invención cuando se incluye agua en la composición espumable extruida. Las poliglicerinas preferidas tienen un peso molecular medio de menos de aproximadamente 800. Un medio preferido de adición de la poliglicerina es en forma de solución acuosa que tiene una concentración en el intervalo de aproximadamente 25 a 75 por ciento en peso de la poliglicerina, preferiblemente aproximadamente 50 por ciento en peso de la poliglicerina. Una cantidad preferida de agente compatibilizante empleado es de aproximadamente 0,2 a 1,0 por ciento en peso del total de tasa de flujo de la extrusora. Una poliglicerina típica contiene 50 por ciento o más de triglicerina(4,8-dioxa-1,2,6,10,11-undecanopentol).

Las soluciones de poliglicerina preferidas incluyen una solución acuosa al 20 a 80 por ciento en peso de una poliglicerina que tiene un peso molecular medio entre 230 y 250 y que contiene más de un 50 por ciento en peso de triglicerina y una solución acuosa al 20 a 80 por ciento en peso de una poliglicerina con un peso molecular medio entre 380 y 400 y que contiene más del 60 por ciento en peso de hexaglicerina.

De las cuatro categorías de agentes de compatibilización antes descritas, la categoría de agente compatibilizante preferida en primer lugar, para utilizar con un agente de insuflado físico que es predominantemente dióxido de carbono, es una solución acuosa de 48-52 por ciento en peso de una poliglicerina de peso molecular medio de aproximadamente 240 y que contiene al menos 50 por ciento de triglicerina.

El procedimiento puede llevarse a la práctica en un modo de operación intermitente para producir una espuma grande o gruesa de polímero de propileno (por ejemplo planchas) empleando un sistema de acumulador- extrusora, tal como el descrito en la Patente U.S. No. 4,323.528 (Collins), cuyas partes correspondientes se incorporan aquí. En primer lugar, se prepara una mezcla espumable en la zona de mezclado de una extrusora. La mezcla espumable se enfría a una temperatura próxima al punto de fusión de la mezcla de polímero de propileno, y se introduce en la zona de mantenimiento de un acumulador. La zona de mantenimiento se tiene a una temperatura dentro del intervalo preferido de 170ºC a 180ºC y a una presión en el intervalo de 2,7 a 10,3 MPa, condiciones que no permiten formar espuma a la mezcla espumante. La zona de mantenimiento va equipada con una boquilla de salida que tiene un orificio que se abre a una zona de presión más baja, tal como la atmosférica. El orificio de la boquilla puede abrirse o cerrarse, preferiblemente por una puerta externa a la zona de mantenimiento. El movimiento de la puerta no perturba en forma alguna ni afecta físicamente a la mezcla espumable dentro de la zona de mantenimiento, siendo únicamente para liberarlo a la atmósfera cuando se abre la puerta.

La velocidad de eyección, es decir el tiempo necesario para vaciar la cámara de mantenimiento del acumulador puede variar mucho. Se pueden emplear velocidades de eyección tan bajas como 1000 kg/hora a aproximadamente 8500 kg/hora, preferiblemente 2500 kg/hora a aproximadamente 7300 kg/hr. Las velocidades de eyección dependen de muchos factores, que incluyen factores de composición, tales como, la formulación de resina de polímero de propileno termoplástico particular que se emplea, el agente de insuflado particular y la cantidad del mismo empleada, la cantidad de agente nucleante utilizada, y la cantidad de otros aditivos que se emplean con propósitos especiales. Las velocidades de eyección están influidas también por la temperatura de la mezcla espumable fundida, la presión en la cámara de mantenimiento, la fuerza y velocidad con la que se mueve el pistón, y el tamaño y forma del orificio de la boquilla. La velocidad óptima de eyección para producir el deseado cuerpo celular con las características y tamaño deseados se puede conseguir fácilmente para cualquier composición particular de mezcla espumable fundida y para cualquier equipo particular haciendo unas cuantas operaciones de ajuste.

La mezcla espumable fundida comienza a expandirse tan pronto como sale del orificio de la boquilla del acumulador y entra en la zona de presión más baja. Preferiblemente, el cuerpo celular está soportada por un sistema transportador de cualquier tipo (por ejemplo una cinta transportadora o un rodillo transportador) desde el momento que comienza la eyección hasta el momento que termina la eyección. La mezcla espumable fundida eyectada continúa expandiéndose a través de toda la operación de eyección, que normalmente dura desde menos de un segundo hasta unos cuantos segundos, y continúa expandiéndose incluso después de haberse completado la operación de eyección. La expansión del cuerpo celular continúa durante varios a unos pocos minutos después de completada la eyección, lo que indica que el cuerpo es aún deformable. Cuando está en estado de expansión o estado deformable, se le puede dar forma, por ejemplo por moldeo de transferencia o simplemente por alteración de una o más o todas las superficies del cuerpo celular expandido. Al cabo de un período de tiempo, el cuerpo celular cesa de expandirse más, lo que indica que ha tenido lugar el enfriamiento en la medida que el cuerpo no es ya totalmente deformable.

El procedimiento se puede llevar a la práctica también por un modo de realización continuo utilizando un sistema convencional de extrusión de espuma de gran tamaño que puede proporcionar un tiempo de residencia y enfriamiento del fundido suficientes y un tiempo de ebullición de menos de aproximadamente 2,0x10^{-4} segundos con la configuración de la boquilla que se emplea.

Las espumas de polímero de propileno producidas por el procedimiento de la invención tienen suficiente resistencia del fundido para evitar el colapso de las células durante la expansión de la espuma.

Los cuerpos celulares de polímero de propileno termoplástico producidos por esta invención tienen por lo general una densidad por debajo de 150 kg/m^{3} y se consideran de baja densidad. Los cuerpos celulares de polímero de propileno producidos por el procedimiento de la invención son de sección transversal sustancialmente consistente a través de toda su longitud. La longitud de estos cuerpos en el procedimiento intermitente puede variar de aproximadamente 1 metro a 15 metros o más dependiendo del tamaño y capacidad del equipo, en particular, dependiendo del tamaño y capacidad de la cámara de mantenimiento y del sistema de transporte. Los cuerpos celulares de polímero de propileno de la invención se pueden producir con propiedades físicas consistentemente uniformes de una operación a otra en un equipo de producción comercial.

Los cuerpos celulares de polímero de propileno proporcionado por la invención son ligeros de peso y son útiles como materiales de almohadillado para empaquetar artículos delicados, tales como por ejemplo ordenadores, cristalerías, televisores, muebles y cualquier artículo que necesite ser protegido de choques, trabajo con gubia, o de arañazos o grietas en la superficie.

Los cuerpos celulares de polímero de propileno proporcionados por la invención son también fuertes, tienen una alta tenacidad, y proporcionan un substrato que absorbe energía que puede utilizarse para producción de piezas para casos en que se produce impacto de alta velocidad en automóviles y otras piezas de vehículos.

La combinación de poco peso y rigidez hace que el material celular de polímero de propileno sea útil para un amplio intervalo de aplicaciones, tales como tablas de surf de competición, productos para aislamiento y estructuras acústicas.

El modo de realización preferido de la invención se explica a continuación con más detalle.

Se introducen como co-alimentación bolas de resina de polipropileno de alta resistencia del fundido que tiene una densidad en el intervalo de 900 a 910 kg/m^{3} y un índice de flujo de fundido en el intervalo de 2,0 a 4,0 g/10 minutos (Condición L de ASTM) en la tolva de una extrusora con 0,5 a 2,0 bolas por ciento en peso de un concentrado de sílice cristalina como ingrediente activo al 20 por ciento nominal basado en polietileno de baja densidad. La mezcla de bolas se funde en una extrusora de un solo tornillo de longitud:diámetro (L:D) 32:1 y es comprimida por el tornillo a una presión de aproximadamente 1,25 MPa. A través de un portillo de inyección, colocado a aproximadamente 16 longitudes del diámetro corriente abajo de la garganta de alimentación de bolas a la extrusora, el dióxido de carbono que ha sido sometido a presión de 1,75 MPa se regula a través de una válvula de control para suministrar aproximadamente 3 a 6 por ciento del total de flujo de la extrusora, dependiendo de la densidad objetivo. Si la densidad objetivo está por debajo de aproximadamente 45 kg/m^{3}, una solución acuosa que contiene 50 por ciento en peso de una poliglicerina, que tiene un peso molecular medio de aproximadamente 240 y que está formada por al menos 50 por ciento en peso por triglicerina, se somete a presión y se regula en la extrusora a una proporción de 1 a 1,5 por ciento del total de flujo de la extrusora a través de un portillo de inyección separado que está colocado radialmente a 90º ó 180º del portillo utilizado para el dióxido de carbono.

Inmediatamente corriente abajo del portillo de inyección, el tornillo de la extrusora va equipado con una sección de mezclado que contiene al menos cuatro longitudes de diámetro del tornillo de aletas segmentadas múltiples calibradas. Se mezclan el dióxido de carbono, agua, y la poliglicerina en el material fundido a presión en la zona de mezclado. El extrudato fundido se comprime en las etapas finales de la extrusora a 14,1 a 14,5 MPa y, a continuación, se introduce como alimentación a través de una tubería calentada a una extrusora secundaria.

La extrusora secundaria es cualquiera que haya sido específicamente diseñada para aceptar alimentaciones de polímero fundido. Deberá tener una longitud del tornillo con aletas en longitud equivalente a al menos 24 diámetros del tornillo, con una equivalencia de 32 diámetros como longitud preferida. La relación de diámetro de tornillo de la extrusora secundaria a diámetro de tornillo de la primera extrusora es, preferiblemente, mayor de 1,25. El diseño de tornillo preferido para un enfriamiento óptimo del fundido tiene cuatro aletas paralelas espaciadas radialmente a 90º, con un segmento de corte transversal con una longitud de aproximadamente un tercio del diámetro del tornillo que desaparece desde cada aleta y con una longitud repetida equivalente a cuatro diámetros de tornillo.

En la segunda extrusora secundaria, las temperaturas del barril de la extrusora se mantienen para proporcionar una temperatura de fundido en el intervalo de 150ºC a 170ºC, dependiendo la temperatura de fundido ideal de la mezcla de polímero de propileno empleada. La presión en la cabeza de la extrusora deberá mantenerse entre 9,3 y 11,3 MPa si hay una bomba de engranajes o será de aproximadamente 17,5 a 19,5 MPa si no hay bomba de engranajes.

La mezcla de polímero de polipropileno, dióxido de carbono, agua y poliglicerina fundida a presión, enfriada, se bombea a través de una tubería a una cámara de pistón sometida a presión hidráulica establecida para mantener la presión del fundido a aproximadamente 12,4 MPa. Las diversas zonas de la cámara se enfrían externamente por convección forzada de aire en el intervalo de 160 a 165ºC.

En la Patente U.S. No. 4,323.528 (Collins) se dan detalles específicos del proceso con el émbolo. En resumen, cuando el volumen de la mezcla fundida llena toda la cámara del pistón, éste se mueve. Cuando el pistón se mueve una distancia previamente definida, un interruptor acciona tanto el sistema motriz como el sistema de puertas para el cilindro. En el procedimiento de la invención, el mecanismo motriz se fija de manera que se mueva el pistón a una velocidad pre-definida, para expeler el material a través de la boquilla radial a una velocidad de aproximadamente 7000 kg/hora. El material descargado se expande rápidamente en las tres direcciones a medida que deja la boquilla, pero queda capturado en una tabla de transportador equipada para mover la masa expandida la superficie tanto para dejar libre la boquilla como para controlar la expansión del material en espesor y direcciones de la máquina. El bloque de espuma resultante se deja en la tabla el suficiente tiempo para el siguiente avance del pistón, El bloque de espuma se coloca sobre perchas de enfriamiento adicionales y se deja enfriar lo suficiente su manejo, típicamente durante 15 minutos a una hora.

Los siguientes ejemplos no-limitativos son para ilustrar la invención. El Ejemplo 1 da los detalles de un modo de realización preferido de la invención para un proceso intermitente que puede producir una espuma de polímero de propileno de sección transversal grande con dióxido de carbono a una densidad de aproximadamente 45 kg/m^{3}. El Ejemplo 2 es similar al Ejemplo 1, pero el objetivo es una mayor densidad, de aproximadamente 96 kg/m^{3}, con una estructura celular moderadamente fina. El Ejemplo 3 muestra los resultados de una operación con una mezcla de dióxido de carbono y nitrógeno. El Ejemplo 4 proporciona los resultados de la operación cuando se emplea 50 por ciento en peso de solución acuosa de una poliglicerina de peso molecular medio de aproximadamente 240 para producir espuma con dióxido de carbono a una densidad objetivo más baja que la del Ejemplo 1, pero en una extrusora diferente. El Ejemplo 5 es similar al Ejemplo 4, pero añade un óxido de polietileno de peso molecular medio de 300.000. Los Ejemplos 6, 7, 8 y 9 dan los detalles de varias operaciones hechas con isobutano como agente de insuflado y con diferentes mezclas de homopolímero de propileno con otras resinas.

Ejemplo 1

Se calientan bolas de Polipropileno PF814 Montell (peso específico 0,90 a 0,91 g/cm^{3}; indice de fundido 2 a 4 gramos /10 minutos) mezcladas con concentrado de sílice cristalina Schulman F20V sobre base de polietileno de baja densidad en una extrusora de un solo tornillo de L:D 32:1,Berlyn, (63,5 mm) que trabaja a una velocidad de tornillo de 48,3 rpm. Se inyecta dióxido de carbono de calidad comercial y de una pureza del 99,8%, que ha sido sometido a presión, a una presión de inyección de 13,1 MPa, a una velocidad de 1,6 kg/hora. La mezcla de los tres componentes, se somete subsiguientemente a una presión de 9,4 MPa a la descarga de la extrusora, y se hace pasar a través de una tubería calentada a una segunda extrusora de enfriamiento de un solo tornillo, mayor, (89 mm). La mezcla se enfría en la extrusora de enfriamiento a una temperatura del fundido de aproximadamente 172ºC, a 7,0 MPa. La presión en la cabeza de la extrusora secundaria se regula con un sistema de bomba de engranajes Normag 2200. La bomba de fundido aumenta la presión del fundido a 7,43 MPa para proporcionar un suministro de 37 kg/hora a la cámara de pistón sometida a presión hidráulica enfriada. Cuando el llenado del material mueve el pistón a una distancia predefinida, un interruptor acciona tanto el sistema motriz como el sistema de puertas para el cilindro, para expulsar el material a través de la boquilla radial a una velocidad de aproximadamente 6975 kg/hora. Las muestras del bloque de espuma resultante tienen una densidad en fresco de 45,8 kg/m^{3} y una densidad de células lineal de aproximadamente 12 células/cm. La espuma tiene menos de 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un índice de Espumabilidad de 4,53 (7,26x10^{-2}) kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 0,18 x 10^{-4} segundos.

Ejemplo 2

Se calientan bolas de Polipropileno PF814 Montell mezcladas con concentrado de Talco Techmer 1901-T sobre base de polietileno de baja densidad en una extrusora Berlyn de un solo tornillo de L:D 32:1 (63,5 mm) que trabaja a una velocidad de tornillo de 47,9 rpm. Se inyecta dióxido de carbono de calidad comercial y de una pureza del 99,8%, que ha sido sometido a presión, a una presión de inyección de 13,1 MPa, a una velocidad de 0,54 kg/hora. La mezcla de los tres componentes, se somete subsiguientemente a una presión de 11,4 MPa a la descarga de la extrusora, y se hace pasar, a través de una tubería calentada, hasta una segunda extrusora de enfriamiento de un solo tornillo de mayor tamaño (89 mm). La mezcla se enfría en la extrusora de enfriamiento a una temperatura del fundido de aproximadamente 177ºC, a 8,2 MPa. La presión en la cabeza de la extrusora secundaria se regula con un sistema de bomba de engranajes Normag 2200. La bomba de fundido mantiene la presión del fundido a 8,2 MPa para proporcionar un suministro de 37 kg/hora a la cámara de pistón enfriada sometida a presión hidráulica. Cuando el llenado del material mueve el pistón a una distancia predefinida, un interruptor acciona tanto el sistema motriz como el sistema de puertas para el cilindro, para expulsar el material a través de la boquilla radial a una velocidad de aproximadamente 7135 kg/hora. Las muestras del bloque de espuma resultante tienen una densidad en fresco de 96,4 kg/m^{3} y una densidad de células lineal de aproximadamente 22 células/cm. La espuma tiene menos de 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un índice Espumabilidad de 5,10 (8,17x10^{-2} kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 0,20x10^{-4} segundos.

Ejemplo 3

Se calientan bolas de Polipropileno PF814 Montell en una extrusora Berlyn de un solo tornillo de L:D 32:1 (63,5 mm) que trabaja a una velocidad de tornillo de 47,9 rpm. Se inyecta dióxido de carbono de calidad comercial y de una pureza del 99,8%, que ha sido sometido a presión, a una presión de inyección de 13,1 MPa, a una velocidad de 0,91 kg/hora. Se inyecta nitrógeno de calidad comercial y una pureza de 99,8%, que ha sido sometido a presión, a una presión de inyección de aproximadamente 13,1 MPa, a una velocidad de 0,68 kg/hora. La mezcla de los tres componentes, se somete subsiguientemente a una presión de 11,4 MPa a la descarga de la extrusora, y se hace pasar, a través de una tubería calentada, a una segunda extrusora de enfriamiento de un solo tornillo de mayor tamaño (89 mm). La mezcla se enfría en la extrusora de enfriamiento a una temperatura del fundido de aproximadamente 174ºC, a 9,3 MPa. La presión en la cabeza de la extrusora secundaria se regula con un sistema de bomba de engranajes Normag 2200. La bomba del fundido aumenta la presión del fundido a 12,8 MPa para proporcionar un suministro de 36 kg/hora a la cámara de pistón enfriada sometida a presión hidráulica. Cuando el llenado del material mueve el pistón a una distancia predefinida, un interruptor acciona tanto el sistema motriz como el sistema de puertas para el cilindro, para expulsar el material a través de la boquilla radial a una velocidad de aproximadamente 7105 kg/hora. Las muestras del bloque de espuma resultante tienen una densidad en fresco de 56,5 kg/m^{3} y una densidad lineal de células de aproximadamente 15 células/cm. La espuma tiene menos de 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un Indice de Espumabilidad de 4,41 (7,06x10^{-2}) kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 0,17x10^{-4} segundos.

Ejemplo 4

Se calientan bolas de Polipropileno PF814 Montell mezcladas con Talco Techmer 1901-T en una extrusora Wilmington de un solo tornillo de L:D 32:1 (63,5 mm) que trabaja a una velocidad de tornillo de 47 rpm. Se añade dióxido de carbono. de calidad comercial y que ha sido sometido a presión a 14,5 MPa, al polímero fundido a través de un portillo de inyección en la segunda zona de la extrusora a 2,2 partes por ciento en peso de polímero. A través de un portillo de inyección separado que está situado a 90º radialmente del utilizado para el dióxido de carbono, se somete a presión una solución de premezcla que contiene iguales pesos de poliglicerina Incorporated Hexapol G-3 l de Hexagon Enterprises, y agua del grifo y se añade en una proporción de 0,62 por ciento en peso de la cantidad de extrudato de espuma. Se mezclan el agente de insuflado de dióxido de carbono y la solución acuosa de agente compatibilizante poliglicerina con la mezcla de polímero fundido y a continuación se enfría a una temperatura de fundido de 159ºC. La presión en la cabeza de la extrusora se regula con un sistema de bomba de engranajes Normag 2200 que a continuación suministra el fundido a temperatura controlada a una cámara de pistón sometida a presión hidráulica a una presión de 9,0 MPa. Cuando el material que llena la cámara mueve el pistón una distancia pre-definida, un interruptor de límite activa el sistema motriz y el sistema de puertas dejando que el cilindro expulse el material a través de la boquilla radial que tiene un área de sección transversal de 7.409 cm^{2}, a una velocidad de 6315 kg/hora. Las muestras de la plancha de espuma resultante tienen un densidad en fresco de 32,4 kg/m^{3} y una densidad lineal de conteo de células de 9,4 células/cm. La espuma tiene menos de un 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un Indice de Espumabilidad de 4,0 (6,4 x10^{-2}kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 0,17x10^{-4} segundos.

Ejemplo 5

En esta variación del Ejemplo 4 se añade a la formulación Poly-Ox WSR-N-750 de Union Carbide. La proporción en la inyección del dióxido de carbono se incrementa en 2,6 partes por cien partes en peso del polímero. Se mezclan el agente de insuflado dióxido de carbono, la combinación poliglicerina acuosa/ agente compatibilizante óxido de polietileno y mezcla del polímeros fundida y a continuación se enfrían a una temperatura de fundido de 148ºC. La velocidad de inyección a través de la boquilla se incrementó a una velocidad de 6685 kg/hora. Las muestras de la plancha de espuma resultante tenían una densidad en fresco de 30,4 kg/m^{3} y una densidad de conteo de células lineal de 10,2 células/cm. La espuma tiene menos de 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por el Indice de capacidad de Espumabilidad de 3,47 (5,56x10^{-2} kg/m^{2} y un tiempo de ebullición de 0,16x10^{-4} segundos.

Ejemplo 6

Se añadió una mezcla de resina de 90 por ciento en peso de Polipropileno HMS PF814 de Montell, 10 por ciento en peso de Copolímero de etileno-propileno KS351P de Montell (10 a 20 por ciento en peso de monómero de etileno, peso específico de aproximadamente 0,903 g/cm^{3}; y un índice de fundido de aproximadamente 3 gramos/10 minutos) y 0,65 partes por ciento de un concentrado de talco al 50 por ciento basado en polietileno de baja densidad a una tolva de alimentación de una extrusora de un solo tornillo de L:D 48:1, Wilmington, 76 mm, que trabaja a 37 rpm. Se añade isobutano, a presión de 13,8 MPa al polímero fundido a través de un portillo de inyección en la segunda zona de la extrusora a 1,25 partes por ciento en peso del polímero. Se mezclan el agente de insuflado de isobutano y la mezcla de polímero fundida y, a se enfrían a una temperatura de fundido de 155ºC. La presión de la cabeza de la extrusora se regula por un sistema de bomba de engranajes Normag 2200 que a continuación suministra el fundido a una cámara de pistón sometida a presión a una presión de 6,2 MPa. Cuando el material que llena la cámara mueve el pistón una distancia pre-definida, un interruptor de límite activa el sistema motriz y el sistema de puertas de la boquilla dejando que el cilindro expulse el material a través de la boquilla de ranura recta en forma de hueso de perro que tiene un área de sección transversal de 12,06 cm^{2}, a una velocidad de 4082 kg/hora. Las muestras de la plancha de espuma resultante tienen una densidad en fresco de 92,3 kg/m^{3} y una densidad lineal de conteo de células de 8,3 células/cm. La espuma tiene menos de un 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un índice de espumabilidad de 13,0 (2,08 x10^{-1}kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 1,42x10^{-4} segundos.

Ejemplo 7

En esta variación del Ejemplo 5 se añade a la tolva de alimentación una mezcla de resinas de 70 por ciento en peso de Polipropileno PF814 HMS de Montell, 30 por ciento en peso de copolímero de etileno-propileno KS351P de Montell y 0,65 partes por ciento del concentrado de talco al 50 por ciento. Se añade isobutano a 2,13 partes por ciento en peso de los polímeros y la mezcla se enfría a temperatura de fundido de 159,4ºC. Las muestras de la plancha de espuma resultante tenían una densidad en fresco de 75,3 kg/m^{3} y una densidad lineal de conteo de células de 5,1 células/cm. La espuma tiene menos de un 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por el índice de espumabilidad de 17,2 (2,76x10^{-1} kg/m^{2} y un tiempo de ebullición de 1,88x10^{-4} segundos.

Ejemplo 8

Se añade una mezcla de resina de 90 por ciento en peso de Polipropileno HMS PF814 de Montell, 10 por ciento en peso de Copolímero de etileno-propileno KS351P de Montell y 1,00 parte por ciento de un concentrado de talco al 50 por ciento sobre base de polietileno de baja densidad a una tolva de alimentación de una extrusora de un solo tornillo de L:D 48:1, Wilmington, (76 mm), que trabaja a una velocidad de tornillo de 37 revoluciones por minuto. Se mezclan el agente de insuflado isobutano a una presión de 13,8 MPa al polímero fundido a través del portillo de inyección en la segunda zona de la extrusora a 6,25 partes por cien partes de polímero y la mezcla de polímero fundido y, a continuación se enfrían a una temperatura de 151,7ºC. La presión de cabeza de la extrusora se regula por un sistema de bomba de engranajes Normag 2200 que a continuación suministra el fundido a una temperatura controlada a una cámara de pistón sometida a presión hidráulica a una presión de 5,8 MPa. Cuando el material que llena la cámara mueve el pistón una distancia pre-definida, un interruptor de límite activa el sistema motriz y el sistema de puertas dejando que el cilindro expulse el material a través de la boquilla curva en forma de hueso de perro que tiene un área de sección transversal de 9,48 cm^{2}, a una velocidad de 4222 kg/hora. Las muestras de la plancha de espuma resultante tienen un densidad en fresco de 30,4 kg/m^{3} y una densidad lineal de conteo de células de 12,6 células/cm. La espuma tiene menos de un 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un índice de espumabilidad de 2,82 (4,52 x10^{- 2}kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 0,23x10^{-4} segundos.

Ejemplo 9

En esta variación del Ejemplo 7, se añaden a la tolva de una extrusora una mezcla de resinas de 72 por ciento en peso de Polipropileno HMS PF814 de Montell, 10 por ciento en peso de Copolímero de propileno-etileno Montell KS351P, 18 por ciento en peso de Dow Polyolefin Elastomer Engage EG8100 (elastómero de polietileno de densidad ultrabaja, hecho con un catalizador especial; densidad aproximadamente 0,86 a 0,89 g/cm^{3}), y 1,00 parte por ciento de concentrado de talco al 50 por ciento. Se añade isobutano a 6,25 partes por ciento en peso de polímero, y la mezcla se enfría a una temperatura de fundido de 148,3ºC, y es expulsada a través de la boquilla a 4138 kg/hora. Las muestras de la espuma resultante tienen un densidad en fresco de 30,4 kg/m^{3} y una densidad lineal de conteo de células de 10,2 células/cm. La espuma tiene menos de un 10 por ciento de células abiertas. La espuma se caracteriza por un Indice de Espumabilidad de 3,47 (5,56 x10^{-2}kg/m^{2}) y un tiempo de ebullición de 0,30x10^{-4} segundos.

Claims (30)

1. Un procedimiento de producción de espuma por extrusión en un marco de tiempo corto para producir una espuma de polímeo de propileno de células cerradas, que comprende las etapas de:

(a) alimentación de una resina de polímero de propileno a una extrusora, donde la resina de polímero de propileno presenta una tangente de pérdidas (tan L) (que se define como la relación de módulo de pérdidas viscoso de un polímero a su módulo de almacenamiento elástico) de menos de 1,2 a 190ºC y una frecuencia de 1 radian por segundo;

(b) adición de un agente nucleante a la alimentación de resina;

(c) plastificación de la mezcla en una extrusora para formar un fundido polimérico;

(d) incorporación de al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en al menos un agente orgánico de insuflado, al menos un agente inorgánico de insuflado y mezclas de ellos, al fundido polimérico para formar una composición espumable;

(e) mezclado uniforme y enfriamiento de la composición espumable a una temperatura eficaz para la expansión la espuma de polímero de propileno de baja densidad; y

(f) extrusión o eyección de la mezcla de composición espumable a través de una boquilla a una velocidad suficientemente alta para formar una espuma de polímero de propileno de células cerradas, de baja densidad, caracterizada por un Indice de Espumabilidad superior a 1,9 (3,0x10^{-2} kg/m^{2}) y un Tiempo de Ebullición inferior a 2,0x10^{-4}, donde la espuma de baja densidad tiene una densidad de 10 kg/m^{3} a 150 kg/m^{3}, donde las células cerradas tienen menos de un 20 por ciento de células abiertas y donde la citada espuma de polímero de propileno de células cerradas comprende al menos 50% en peso de polímero de propileno.

2. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la espuma de polímero de propileno tiene una densidad entre 10 y 150 kg/m^{3}.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la espuma de polímero de propileno tiene un espesor superior a 1,3 cm.

4. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno tiene más del 50 por ciento en peso de polipropileno de estructura molecular ramificada.

5. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina polimérica de propileno tiene un peso específico de 900 a 910 kg/m^{3} con un índice de fundido en el intervalo de 0,6 a 10,0 gramos por 10 minutos.

6. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina polimérica de propileno es menos del 50 por ciento en peso de un copolímero de propileno- etileno que contiene menos del 20 por ciento en peso de etileno.

7. El procedimiento según la reivindicación 1 donde se añade un modificador polimérico a la alimentación de resina.

8. El procedimiento según la reivindicación 7 donde el modificador polimérico se selecciona del grupo que consiste en (i) un polímero de polietileno que tiene una densidad inferior a 0,90 g/cc, (ii) un polímero de polietileno que tiene u peso molecular por encima de 600.000, (iii) un copolímero de estireno- butadieno, y (iv) un caucho de copolímero de monómeros de etileno-propileno dieno, de manera que el contenido de monómero de propileno es superior al 70 por ciento en peso.

9. El procedimiento según la reivindicación 1 donde el agente nucleante se añade en un 0,1 a 2,0 por ciento en peso, basado en el polímero de propileno total y dependiendo del tamaño de célula deseado, y se selecciona del grupo que consiste en (i) sílice cristalina, (ii) talco, e (iii) una mezcla estequiométrica de ácido cítrico y bicarbonato de sodio donde la mezcla está sobre un vehículo en un 1 a un 100% de la concentración total.

10. El procedimiento según la reivindicación 1 donde el agente de insuflado es un agente de insuflado físico y el agente de insuflado físico se añade en una proporción de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg de alimentación de polímero y se selecciona del grupo que consiste en (i) dióxido de carbono, (ii) isobutano, (iii) una mezcla de argon con más de un 50 por ciento de dióxido de carbono, (iv) una mezcla de nitrógeno con más del 60 por ciento en peso de dióxido de carbono, (v) una mezcla de dióxido de carbono e isobutano, (vi) un hidrocarburo parcialmente fluorado que se selecciona del grupo que consiste en 1,1,1,2,2- pentafluoroetano (HFC-125), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134 a), 1-cloro-1,2- difluoroetano (HCFC-142b), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143 a) y 1,1-difluoroetano (HFC-152 a).

11. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la composición de espuma comprende al menos un agente de compatibilización que se selecciona del grupo que consiste en poliglicol, éter poliglicólico, óxido de polietileno, poliglicerina y mezclas de ellos.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, donde el citado agente de compatibilización es poliglicerina.

13. El procedimiento según la reivindicación 7 donde la composición de espuma comprende al menos un agente de compatibilización que se selecciona del grupo que consiste en poliglicol, éter poliglicólico, óxido de polietileno, poliglicerina y sus mezclas.

14. El procedimiento según la reivindicación 1 donde el procedimiento de formación de la espuma de polímero de propileno en la boquilla es semi-contínuo o intermitente.

15. El procedimiento según la reivindicación 1 donde el procedimiento de formación de la espuma de propileno en la boquilla es continuo.

16. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la espuma de polímero de propileno de células cerradas de baja densidad tiene un Indice de Espumabilidad que es superior a 3,0 (4,8x10^{2}) y un Tiempo de Ebullición que es inferior a 1,5 x 10^{-4} segundos.

17. El procedimiento según la reivindicación 1 donde se añade al menos un miembro del grupo que consiste en estabilizante, pigmento y potenciador del proceso a la alimentación de resina.

18. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, y el agente de insuflado es 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg de polímero de propileno total, de un agente inorgánico de insuflado, libre de halógeno.

19. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, y el agente de insuflado es de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg de polímero del propileno total de un agente de insuflado de hidrocarburo orgánico alifático o parcialmente fluorado.

20. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímero de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado y el agente de insuflado supone un total de hasta 0,5 kg-moles por 100 kg del total de polímero de propileno, de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno mezclado con un agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado.

21. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos un 50 por ciento en peso del polímero de propileno ramificado, el agente de insuflado es 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg de total de polímero de propileno, de un agente de insuflado inorgánico, libre de halógeno, y se incorpora un agente de compatibilización que supone el 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol o un éter poliglicólico o un óxido de polietileno o una poliglicerina a la composición espumable.

22. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos un 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, el agente de insuflado supone hasta 0,5 kg-moles por 100 kg de total del polímero de propileno de una mezcla de agente de insuflado inorgánico libre de halógeno mezclado con un agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado, y se incorpora un agente de compatibilización que es 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol o un éter poliglicólico o un óxido de polietileno o una poliglicerina a la composición espumable.

23. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímeros de propileno ramificado, el agente de insuflado es 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del total de polímero de propileno, de un agente de insuflado inorgánico, libre de halógeno, y a la alimentación de resina se añade más de un 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico, basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno.

24. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, el agente de insuflado de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del total de polímero de propileno, de un agente de insuflado orgánico, alifático o parcialmente fluorado, y a la alimentación de resina se añade más de un 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico, basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno.

25. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, el agente de insuflado es un total de hasta 0,5 kg-moles por 100 kg del total de polímero de propileno, de una mezcla de un agente de insuflado inorgánico libre de halógeno y un agente de insuflado orgánico, alifático o parcialmente fluorado, y a la alimentación de resina se añade más de un 1 por ciento y menos de un 30 por ciento en peso de un modificador polimérico, basado en el contenido en peso de resina de polímero de propileno.

26. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, el agente de insuflado es de 0,025 a 0,5 kg-moles por 100 kg del total de polímero de propileno, de un agente de insuflado inorgánico, libre de halógeno, se añade a la alimentación de resina más de un 1 por ciento en peso y menos de 30 por ciento en peso de un modificador polimérico, basado en el contenido en peso de la resina de polímero de propileno, y se incorpora un agente de compatibilización que supone un 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol o un éter poliglicólico o un óxido de polietileno o una poliglicerina a la composición espumable.

27. El procedimiento según la reivindicación 1 donde la resina de polímero de propileno es una mezcla de polímeros de propileno que contiene al menos 50 por ciento en peso de polímero de propileno ramificado, el agente de insuflado es un total de hasta 0,5 kg-moles por 100 kg del polímero de propileno total, de un agente de insuflado inorgánico, libre de halógeno mezclado con un agente de insuflado orgánico alifático o parcialmente fluorado, se añade más de un 1 por ciento en peso y menos de 30 por ciento en peso de un modificador de polímero, basado en el contenido en peso de resina de polímero a la alimentación de resina, y se incorpora un agente de compatibilización que es 0,1 a 2,5 por ciento en peso de un poliglicol o éter poliglicólico o un óxido de polietileno o una poliglicerina.

28. La espuma de polímero de propileno de células cerradas de baja densidad preparada por el procedimiento de la reivindicación 1.

29. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende además la adición opcional de un modificador polimérico a la alimentación de resina, adición opcional de al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en estabilizantes, pigmentos y potenciadores del procesado, y la incorporación opcional de agente de compatibilización seleccionado del grupo que consiste en poliglicol, éter poliglicólico, óxido de polietileno, o una poliglicerina, a la composición que puede formar espuma.

30. El procedimiento según la reivindicación 1 que comprende además la adición de un modificador polimérico a la alimentación de resina, la dición de al menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en estabilizantes, pigmentos y potenciadores de procesado, y la incorporación de agente de compatibilización seleccionado del grupo que consiste en poliglicol, éter poliglicólico, óxido de polietileno o poliglicerina a la composición espumable.