ES2278040T3 - Procedimiento para producir planchas de espuma extrudidas de celulas abiertas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de planchas de espuma con un tamaño medio de célula superior a 100 mum a base de polímeros de estireno mediante la extrusión de una masa fundida de polímeros, que contiene exclusivamente el polímero de estireno como polímero, junto con del 2 al 12% en peso, con respecto al polímero de estireno, de una mezcla de agentes espumantes a partir de CO2 y agua en una relación de peso de 80:20 a 20:80, así como aditivos habituales a temperaturas elevadas, caracterizado porque la extrusión se realiza en presencia de desde el 1 hasta el 10% en peso de polvo de grafito, con respecto al polímero de estireno, y porque las planchas de espuma presentan un porcentaje de célula abierta superior al 80%.

Description

Procedimiento para producir planchas de espuma extrudidas de células abiertas.

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de planchas de espuma de células abiertas mediante la extrusión de una masa fundida de un polímero de estireno junto con un agente espumante volátil.

Las planchas de espuma de poliestireno de células abiertas son adecuadas de manera excelente para el aislamiento acústico. Se conoce, que un porcentaje de célula abierta puede conseguirse con dos medidas: mediante el aumento de la temperatura de la masa fundida de poliestireno en la tobera de la extrusora y/o la adición de polímeros foráneos incompatibles con poliestireno.

Así el documento WO 96/00258 describe la producción de espumas de poliestireno con un porcentaje de célula abierta de desde el 30 hasta el 80% mediante la extrusión de una masa fundida de poliestireno junto con un agente espumante volátil a una temperatura de espumación, que es de 3 a 15ºC superior que en el caso de la producción de espumas de células cerradas correspondientes. Como agentes espumantes pueden utilizarse una pluralidad de compuestos volátiles orgánicos o inorgánicos, entre los que también se mencionan CO_{2} y agua. Se prefieren mezclas de CO_{2} y cloruro de etilo y/o monoclorodifluoroetano. Sin embargo, los hidrocarburos halogenados tienen la desventaja, de que tienen una acción plastificante sobre el poliestireno y no permiten un porcentaje de célula abierta elevado. Además pueden conducir a problemas para el medio ambiente.

El documento WO 36/34038 describe espumas de poliestireno extrudidas de células abiertas con un tamaño de célula medio de 70 \mum o inferior, que pueden evacuarse y utilizarse como material de aislamiento por vacío. En este caso se utilizan a su vez los mismos agentes espumantes que en el documento anteriormente mencionado. Sin embargo las espumas microcelulares de este tipo no muestran una buena absorción acústica.

Los documentos WO 98/58991 y WO 99/47592 describen la producción de espumas de poliestireno de células abiertas mediante la extrusión de espuma de mezclas de poliestireno con polímeros de etileno, utilizándose como agentes espumantes a su vez los anteriormente mencionados.

Según el documento DE-A 100 05 873 la apertura de células se produce mediante la adición de poli(metacrilato de metilo) a poliestireno. Sin embargo, mediante la adición de polímeros foráneos se influye en las propiedades mecánicas de las espumas, generalmente de manera negativa.

Por tanto, la invención se basó en el objetivo de proporcionar un procedimiento para la producción de planchas de espuma de poliestireno de células abiertas con una absorción acústica excelente y buenas propiedades mecánicas, que pueda llevarse a cabo sin adición de polímeros ajenos al polímero de estireno.

Sorprendentemente se encontró, que con el uso de una mezcla de agentes espumantes a partir de CO_{2} y agua, el agua también actúa de manera que abre las células, de modo que puede renunciarse a la adición de polímeros foráneos.

Por tanto, el objeto de la invención es un procedimiento para la producción de planchas de espuma con un porcentaje de célula abierta superior al 80% y un tamaño de célula medio superior a 100 \mum a base de polímeros de estireno mediante la extrusión de una masa fundida de polímeros, que contiene exclusivamente el polímero de estireno como polímero, junto con del 2 al 12% en peso, con respecto al polímero de estireno, de una mezcla de agentes espumantes a partir de CO_{2} y agua en una proporción de peso de 80:20 a 20:80 y del 1 al 10% en peso, con respecto al polímero de estireno, de polvo de grafito, a temperaturas elevadas.

En el sentido de esta invención son polímeros de estireno poliestireno y polímeros mixtos del estireno, que contienen al menos el 80% en peso de estireno incluido por polimerización. Como comonómeros se consideran por ejemplo \alpha-metilestireno, estirenos de núcleo halogenado, estirenos de núcleo alquilado, acrilonitrilo, ésteres del ácido (met)acrílico de alcoholes con de 1 a 8 átomos de C, compuestos de N-vinilo tales como vinilcarbazol. El anhídrido maleico o también cantidades reducidas de compuestos, que contienen dos compuestos dobles polimerizables tales como butadieno, divinilbenceno o diacrilato de butanodiol. Se prefiere poliestireno.

Las planchas de espuma según la invención tienen un grosor preferiblemente superior a 15 mm y especialmente de 20 a 100 mm. Su sección transversal asciende preferiblemente a de 100 a 1000 cm^{2}. La densidad de las planchas de espuma asciende preferiblemente a de 20 a 100 g \cdot 1^{-1}. Según la invención presentan un porcentaje de célula abierta superior al 80%, preferiblemente superior al 90% y especialmente de al menos el 95%, medida según la norma DIN de la ISO 4590.

El tamaño medio de célula asciende a más de 100 \mum, preferiblemente se encuentra entre 120 y 500 \mum. En caso de que el porcentaje de célula abierta sea demasiado reducido o que el tamaño de célula sea demasiado pequeño, entonces se ve afectada la capacidad de las planchas de espuma, de absorber el sonido.

La producción de las planchas de espuma se realiza de la manera en sí conocida mediante extrusión. En una prensa extrusora, la matriz termoplástica plastificada mediante calentamiento se mezcla en el interior con el agente espumante o la mezcla de agentes espumantes y dado el caso, aditivos adicionales. La mezcla pasa a continuación por una zona de reposo, en la que se enfría con agitación continua hasta una temperatura de entre aproximadamente 125 y 140ºC y posteriormente se extruye a través de una tobera para obtener planchas.

En este caso la temperatura de la masa fundida en la tobera debería ser aproximadamente de 5 a 15ºC superior que en el caso de la producción de las planchas de espuma de células cerradas correspondientes.

Como aditivos y/o excipientes habituales pueden añadirse a la matriz termoplástica estabilizadores, colorantes, sustancias de carga, materiales ignífugos y/o agentes nucleantes en cantidades habituales. Se utiliza del 1 al 10% en peso, con respecto al polímero de estireno, de polvo de grafito, con lo que se aumenta adicionalmente el porcentaje de célula abierta.

Según la invención se utiliza como agente espumante una mezcla de CO_{2} y agua en una relación de peso de 80:20 a 20:80, preferiblemente de 70:30 a 40:60, y concretamente en cantidades de desde el 2 hasta el 12% en peso, especialmente desde el 3 hasta el 8% en peso, con respecto al polímero de estireno.

Las planchas de espuma producidas según la invención se utilizan con gran ventaja en la construcción para el aislamiento acústico. Sin embargo también pueden emplearse para el aislamiento térmico o para la producción de paneles de vacío.

Ejemplo

Se extruyeron las muestras de espuma sobre una instalación en tándem. Ésta consistió en una prensa extrusora de fusión y una prensa extrusora de refrigeración. Se añadió poliestireno (PM 240 000) junto con el 1% de grafito (tipo UF2 96-97; tamaño medio de partícula 4 \mum; de la compañía Graphitwerk Kropfmühl) a la primera prensa extrusora. Se fundió el polímero y se inyectó una mezcla de agentes espumantes a partir del 2% de CO_{2} y el 1,8% de agua, en cada caso con respecto a poliestireno, y posteriormente se introdujo en la masa fundida. A continuación se enfrió la masa fundida que contenía los agentes espumantes en la segunda prensa extrusora hasta la temperatura necesaria para la espumación de 133ºC. Tras la salida desde una tobera ranurada se espumó la masa fundida y se moldeó en un dispositivo de calibración para obtener planchas.

Se serró por la mitad la plancha así obtenida (densidad de 39 g/l, porcentaje de célula abierta del 95%, tamaño medio de célula de 150 \mum) y se midió la absorción acústica según la norma DIN 52215 en el lado serrado sin tratar.

La tabla siguiente muestra los valores medidos de absorción acústica:

Frecuencia (Hz)	Grado de absorción acústica (%)
800	19,7
1000	28,8
1250	39,1
1600	50,0
2000	60,5
2500	69,4
3150	75,9
4000	79,9

Claims (3)

1. Procedimiento para la producción de planchas de espuma con un tamaño medio de célula superior a 100 \mum a base de polímeros de estireno mediante la extrusión de una masa fundida de polímeros, que contiene exclusivamente el polímero de estireno como polímero, junto con del 2 al 12% en peso, con respecto al polímero de estireno, de una mezcla de agentes espumantes a partir de CO_{2} y agua en una relación de peso de 80:20 a 20:80, así como aditivos habituales a temperaturas elevadas, caracterizado porque la extrusión se realiza en presencia de desde el 1 hasta el 10% en peso de polvo de grafito, con respecto al polímero de estireno, y porque las planchas de espuma presentan un porcentaje de célula abierta superior al 80%.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero de estireno es poliestireno.

3. Uso de las planchas de espuma producidas según la reivindicación 1 en la construcción para el aislamiento acústico.