ES2197841T3 - Placas de plastico celular con una conductibilidad termica reducida. - Google Patents

Abstract

Placas de plástico celular con un espesor de 5 hasta 20 cm a base de polímeros de estireno, que contienen de un 0, 1 hasta un 10 %, referido a su peso, de partículas de grafito con un tamaño medio de partículas de 1 a 100 m, caracterizadas porque la matriz polímera de estireno consiste en A. un 98 hasta un 90 % en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio Mw menor que 500000, y B. un 2 hasta un 10 % en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio Mw mayor que 1000000.

Description

Placas de plástico celular con una conductibilidad térmica reducida.

La invención se refiere a placas de plástico celular con un espesor de placas de 5 a 20 cm a base de polímeros de estireno, que muestran una reducida conductibilidad térmica.

Los plásticos celulares de poliestireno extrusionados (XPS) se emplean a gran escala para el aislamiento de edificios y partes de edificios. Para esta finalidad de aplicación tienen que mostrar las placas de plástico celular una conductibilidad térmica lo más reducida posible. Ultimamente se emplean por razones protectoras del medio ambiente para la obtención de placas XPS propulsantes exentos de halógeno, preferentemente mezclas de propulsantes, que contienen CO_{2}. El CO_{2} difunde, sin embargo, esencialmente más rápido que gases, que contienen flúor, de las células del plástico celular y se substituye por aire. Por esta razón es la conductibilidad térmica de placas XPS, que se obtenían con propulsantes, que contienen CO_{2}, algo más elevada que la de placas XPS, que se obtenían con hidrocarburos fluorados.

Para reducir la conducción térmica de placas de plástico celular extrusionadas de poliestireno, pueden agregarse productos al poliestireno, que reducen el porcentaje de radiación en la conducción térmica. Los productos adecuados son, por ejemplo, polvo de aluminio, hollín o grafito. Muy efectivo en la reducción de la radiación es en este caso grafito (EP-A 863 175). Un gran inconveniente de grafito o bien de hollín es, que muestran un fuerte efecto de nucleización. Por esta razón pueden obtenerse tan solo plásticos celulares de células muy finas. Por esta característica de células finas no era actualmente posible, obtener placas espesas, que contenían una suficiente cantidad de grafito o bien de hollín para una reducción notable del porcentaje de radiación.

Para obtener con una cantidad de hollín o bien de grafito suficientemente grande placas espesas, debería espumarse con una anchura de rendija de la tobera claramente mayor frente al modo normal de trabajo. El aumento de la anchura de rendija de la tobera no es, sin embargo, ilimitadamente posible, ya que en la tobera tiene que mantenerse una presión suficiente, para evitar un espumeo en la tobera.

El objeto de la invención consistía en obtener con una elevado porcentaje de partículas de carbono en el poliestireno placas espesas de plástico celular.

Inesperadamente se encontró, que con la adición de poliestireno de ultraelevado peso molecular a poliestireno normalizado aumenta claramente la presión de la tobera. Por eso puede aumentarse claramente la anchura de la rendija de la tobera, sin que se llega a un espumeo en la tobera. Con esta anchura de la rendija de la tobera claramente mayor pueden obtenerse entonces, a pesar de la gran celularidad fina, placas espesas.

El objeto de la invención son, por consiguiente, placas de plástico celular con un espesor de 5 a 20 cm a base de polímeros de estireno, que contienen de un 0,1 hasta un 10%, referido a su peso, de partículas de grafito con un tamaño medio de partículas de 1 a 100 \mum, consistiendo la matriz de polímero de estireno en

A.

un 99 hasta un 80% en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio M_{w} menor que 500 000, y

B.

un 1 hasta un 20% en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio M_{w} mayor que 1000000.

La densidad de las placas de plástico celular asciende preferentemente a 20 hasta 200 g/l y su espesor asciende a 5 hasta 20 cm.

Los polímeros de estireno en el sentido de esta invención son poliestireno y polímeros mixtos del estireno, que contienen al menos un 50% en peso de estireno incorporado por polimerización. Como comonómeros entran, por ejemplo, en consideración \alpha-metilestireno, estirenos halogenados en el núcleo, estirenos alquilados en el núcleo, acrilonitrilo, ésteres del ácido (met)acrílico de alcoholes con 1 a 8 átomos de carbono, compuestos N-vinílicos, como vinilcarbazol, anhídrido del ácido maleico o también pequeñas cantidades de compuestos, que contienen dos enlaces dobles polimerizables, como butadieno, divinilbenceno o butanodioldiacrilato.

Como propulsante pueden emplearse los compuestos orgánicos volátiles habituales, como hidrocarburos fluorclorados, hidrocarburos fluorados, hidrocarburos, alcoholes, cetonas y éteres. Se prefieren, sin embargo, propulsantes y mezclas de propulsantes exentos de halógeno, como, por ejemplo, gases inorgánicos, como dióxido de carbono, nitrógeno, argón y amoníaco, en caso dado en mezcla con alcoholes, hidrocarburos y éteres.

Las mezclas de propulsantes preferentes son, por consiguiente:

a) de un 1 hasta un 100% en peso de dióxido de carbono,

b) hasta un 95% en peso de un éter del grupo de éter dimetílico, éter metiletílico y éter metilvinílico,

c) hasta un 60% en peso de un alcohol o de una cetona con un punto de ebullición entre los 56 y un 100ºC, y

d) hasta un 30% en peso de un hidrocarburo alifático con 3 a 6 átomos de carbono.

Las mezclas de propulsantes particularmente preferentes consisten en:

a) un 20 hasta un 95% en peso de dióxido de carbono,

c) un 80 hasta un 5% en peso de etanol, y

d) un 0 hasta un 10% en peso de un hidrocarburo alifático con 3 a 6 átomos de carbono.

Puede emplearse también dióxido de carbono solo.

Los propulsantes se emplean en una cantidad de un 3 hasta un 15% en peso, preferentemente de un 4 hasta un 12% en peso, referido al polímero de estireno.

Las placas de plástico celular contienen para la reducción de la conductibilidad térmica de un 0,1 hasta un 10, particularmente de un 0,5 hasta un 5% en peso de grafito, referido al polímero de estireno, con un tamaño medio de partículas de 1 hasta 100 \mum, particularmente de 2 hasta 40 \mum.

Como demás aditivos y/o productos auxiliares habituales pueden agregarse a la matriz de poliestireno agentes protectores contra la llama, productos antiestáticos, estabilizantes, colorantes, cargas y/o formadores de gérmenes en cantidades habituales.

Como matriz polímera contienen las placas de plástico celular según la invención una mezcla, constituida por:

A.

un 80 hasta un 99% en peso, preferentemente un 90 hasta un 98% en peso, de poliestireno normalizado con un peso molecular medio (promedio en peso) menor que 500000, particularmente de 100000 hasta 350000, y

B.

un 20 hasta un 1% en peso, preferentemente un 10 hasta un 2% en peso, de un poliestireno de ultraelevado peso molecular con un peso molecular medio (promedio en peso) de más de 1000000, particularmente de 1200000 hasta 3500000.

Se conocen en sí los poliestirenos de un ultraelevado peso molecular. Se obtienen preferentemente mediante polimerización aniónica de estireno con iniciadores orgánicos de litio en un disolvente hidrocarburo.

Pueden obtenerse mediante polimerización por medio de radicales, por ejemplo por polimerización de estireno en solución acuosa mediante iniciadores radicales, que se emplean en cantidades relativamente pequeñas.

Un producto comercial adecuado es BLENDEX 28270 de la firma General Electric con un peso molecular medio MW de aproximadamente 2900000.

Las placas de plástico celular pueden obtenerse de tal manera, que se extrusiona y se espumea una mezcla, constituida por el polímero de estireno, un 3 hasta un 15% en peso del propulsante y un 0,1 hasta un 10% en peso de grafito así como por los otros aditivos anteriormente descritos. Es esencial, que se reparten en este caso los aditivos de forma homogénea en la matriz polímera de estireno.

Los porcentajes citados en el ejemplo siguiente se refieren al peso.

Ejemplo

Se extrusionaron las muestras de plástico celular en una planta tandem. La misma consiste en una extrusora de doble husillo ZSK 53 y una extrusora refrigerado de un solo husillo (KE 90).

Se alimentan el polímero y los aditivos a la ZSK 53 (diámetro de husillo 53 mm). Se funde el polímero y se incorporan por mezcla los propulsantes. Se enfría la fusión, que contiene propulsantes, entonces en la segunda extrusora (KE 90, diámetro de husillo 90 mm) hasta la temperatura necesaria para el espumeo de 124ºC.

El caudal (PS) ascendió a 50 kg/h, la tobera tenía una anchura de 70 mm, la placa de toberas varió entre 1,5 y 2,5 mm. Como propulsante se empleó una combinación de un 3,5% de CO_{2} y un 3,25% de etanol. Se agregaron al poliestireno (MW aproximadamente 190000) polvo de grafito (AF espec 96-97, tamaño medio de partículas 6 \mum, de la firma Graphitwerk Kropfmühle) y polvo de poliestireno de ultraelevado peso molecular (Blendex 28270, MW aproximadamente 2900000, de la firma GE).

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline
 Ensayo  \+ PS  \+ Blendex  \+ Grafito  \+ Rendija  \+ Presión  \+
Espesor  \+ Número  \+  Calidad \\   \+ [%]  \+ [%]  \+ [%]  \+
tobera  \+ tobera  \+ placa  \+ medio  \+ de la \\   \+  \+  \+  \+
[mm]  \+ [bar]  \+ [mm]  \+ células  \+ espuma \\   \+  \+  \+  \+ 
\+  \+  \+ [l/mm] \+ \\\hline  1  \+ 100  \+  \+  \+ 1,5  \+ 90  \+
60  \+ 4,0  \+ Bien \\\hline  2  \+ 100  \+  \+ 1,0  \+ 1,5  \+ 90 
\+ 35  \+ 9,0  \+ Bien \\\hline  3  \+ 100  \+  \+ 1,0  \+ 2,5  \+
67  \+ -  \+ -  \+ Mal \\\hline  4  \+ 94  \+ 6  \+ 1,0  \+ 2,5  \+
92  \+ 65  \+ 9,0  \+ Bien
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Ensayo 1

Sin grafito puede obtenerse de la tobera con una anchura de la rendija de 1,5 mm una placa con un espesor de 60 mm. La calidad de espuma es buena.

Ensayo 2

Con grafito se convierte la espuma en más células finas. Puede obtenerse de la tobera con una anchura de la rendija de 1,5 mm tan solo una placa con un espesor de 35 mm. La calidad de espuma es buena.

Ensayo 3

Si se abre la tobera hasta una anchura de la rendija de 2,5 mm, entonces baja la presión hasta tal punto, que ya no puede obtenerse ninguna espuma de una buena calidad. La superficie está rajada y en la espuma se encuentran rechupes.

Ensayo 4 (Según la invención)

Si se agrega en la anchura de la rendija de 2,5 mm el poliestireno de ultraelevado peso molecular, entonces aumenta la presión en la tobera claramente. Puede obtenerse también a esta anchura de la rendija una espuma con una buena calidad. La superficie está cerrada, la estructura de la espuma es de células finas, homogénea y de células cerradas. Pueden obtenerse placas de células finas con un espesor de 65 mm.

Claims (4)

1. Placas de plástico celular con un espesor de 5 hasta 20 cm a base de polímeros de estireno, que contienen de un 0,1 hasta un 10%, referido a su peso, de partículas de grafito con un tamaño medio de partículas de 1 a 100 \mum, caracterizadas porque la matriz polímera de estireno consiste en

A.

un 98 hasta un 90% en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio M_{w} menor que 500000, y

B.

un 2 hasta un 10% en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio M_{w} mayor que 1000000.

2. Placas de plástico celular según la reivindicación 1, caracterizadas porque se obtenía el polímero de estireno B mediante polimerización aniónica o por medio de radicales.

3. Placas de plástico celular según la reivindicación 1, caracterizado porque contienen células cerradas, que están exentas de gases, que contienen halógeno.

4. Procedimiento para la obtención de las placas de plástico celular según la reivindicación 1, en el cual se extrusiona y se espumea una mezcla, constituida por un polímero de estireno, un 3 hasta un 15% en peso de un propulsante volátil y por un 0,1 hasta un 10% en peso de partículas de grafito con un tamaño medio de partículas de 1 hasta 100 \mum, respectivamente referido al polímero de estireno, a temperaturas por encima del punto de fusión del polímero de estireno, caracterizado porque el polímero de estireno es una mezcla, constituida por

A.

un 99 hasta un 80% en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio de M_{w} menor que 500000, y

B.

un 1 hasta un 20% en peso de un polímero de estireno con un peso molecular medio M_{w} mayor que 1000000.