ES2281776T3

ES2281776T3 - Mezclas basicas a base de nanoarcillas pre-exfoliadas y su utilizacion.

Info

Publication number: ES2281776T3
Application number: ES04700683T
Authority: ES
Inventors: Heinz-Dieter Metzemacher; Rainer Seeling
Original assignee: Sued Chemie AG
Current assignee: Sued Chemie AG
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2007-10-01
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: WO2004063260A3; KR20050097502A; US20060155035A1; SI1581588T1; US20060155018A1; US7528191B2; WO2004063264A1; ATE355328T1; ATE359321T1; EP1581587B1; KR20050097501A; DE502004003464D1; EP1581587A1; JP2006515896A; EP1581588A2; JP2006517597A; DE502004003032D1; WO2004063260A2; ES2279338T3; PT1581588E

Abstract

Mezcla básica pulverulenta, que tiene una nanoarcilla procedente de un material estratificado inorgánico, capaz de hincharse y orgánicamente intercalado, que se somete a un recubrimiento superficial en un procedimiento seco con un aditivo o una mezcla de aditivos pre-exfoliante.

Description

Mezclas básicas a base de nanoarcillas pre-exfoliadas y su utilización.

La invención se refiere a composiciones, en especial a mezclas básicas a base de nanoarcillas orgánicamente intercaladas, a usos según la invención de estas composiciones/mezclas básicas, y a un procedimiento para su fabricación.

Desde hace tiempo se conoce la posibilidad de mejorar las propiedades de materiales sintéticos o de materiales polímeros en general mediante el uso de nanoarcillas como cargas. Como fuente esencial de estas nanoarcillas cabe citar, en este sentido, silicatos estratificados naturales o sintéticos, hinchables en agua. Con su hinchado en agua, los silicatos estratificados se disuelven en niveles nano, a través de lo cual se forman estructuras regladas. Polímeros o iones de cadena larga en general, u otras partículas cargadas, pueden penetrar en las capas intermedias, lo que se designa como intercalación.

Para poder utilizar técnicamente las nanoarcillas intercaladas de esta forma, es necesario exfoliarlas usando otros agentes hinchantes adicionales. En el curso de esta exfoliación, se pierde en los silicatos estratificados el orden de corto alcance original. Las esmectitas completamente exfoliadas tales como la montmorilonita, como ejemplo de un silicato estratificado de este tipo, pueden formar tamaños de partícula con una muy elevada relación de aspecto de hasta 1000, obtenidos a través de capas con un diámetro de aproximadamente 1 nm, aproximadamente 100 nm de ancho y 500-1000 nm de longitud.

A los efectos de esta solicitud, por la expresión nanoarcilla se entienden siempre silicatos estratificados orgánicamente intercalados. Esto corresponde a los conocimientos generales en este campo. Estas nanoarcillas se encuentran disponibles en el comercio. Bajo la designación "Nanofil" la compañía Südchemie AG comercializa una nanoarcilla basada en montmorilonita. Como ejemplos cabe citar "Nanofil 15" y "Nanofil 5", que están intercaladas con cloruro de diestearoil-dimetilamonio. Un producto designado "EA 108" de la compañía estadounidense Elementis Corp. está basado en hectorita.

Para el uso de estas nanoarcillas en la industria del procesamiento de plásticos existe el problema químico de que los silicatos estratificados naturales o sintéticos se deben convertir, inicialmente, en organófilos para que sean procesables con materiales sintéticos hidrófobos. Para esta modificación organófila de los silicatos estratificados el intercambio catiónico ha demostrado ser un procedimiento esencial. El intercambio catiónico se lleva a cabo en fase acuosa con tensioactivos catiónicos a base de tensioactivos de amonio, fosfonio o sulfonio. Como procedimiento adicional se conoce la activación ácida. En este caso, se utiliza, por ejemplo, ácido clorhídrico.

Las nanoarcillas tienen importancia como aditivos en agentes protectores contra llamas, libres de halógenos. De esta forma, en el documento DE-A-199 21 472 se da a conocer una composición polímera protegida contra las llamas que contiene un polímero termoplástico o reticulable, hidróxido de magnesio, calcio, cinc y/o aluminio, y/o sus hidróxidos dobles como carga libre de halógenos y, adicionalmente, un silicato estratificado orgánicamente intercalado a base de esmectita capaz de hincharse.

Las nanoarcillas se utilizan, preferentemente, como aditivos de agentes protectores contra llamas, libres de halógenos, porque estimulan la formación de una capa de costra estable durante la combustión del polímero. La formación de una capa de costra de este tipo evita la inflamación adicional del polímero, el colapso o goteo del polímero en combustión, a través de los cuales se podría reforzar la propagación del fuego.

En las cargas de nanoarcillas, es recomendable para que éstas desarrollen toda su eficacia, exfoliarlas en el polímero en el que deben ser incorporadas. No obstante, se ha demostrado en el estado de la técnica que su completa exfoliación es problemática. La presencia de los agentes hinchantes necesarios para ello durante la formación del compuesto resulta básicamente problemática, desde el punto de vista de la técnica procedimental, cuando se utilizan disolventes orgánicos. Tampoco se pueden utilizar actualmente agentes adhesivos convencionales tales como silanos funcionalizados.

El documento EP 1 090 954 A describe una composición polímera protectora contra las llamas que contiene un polímero así como un mineral de arcilla modificado orgánicamente. El material de arcilla modificado orgánicamente se prepara haciendo reaccionar una arcilla de esmectita con uno o múltiples compuestos de amonio cuaternario y, eventualmente, con uno o múltiples compuestos orgánicos adicionales.

El documento US 6.380.295 B1 describe una composición que contiene una o múltiples arcillas de esmectita, uno o múltiples compuestos de amonio cuaternario, así como uno o múltiples polímeros no aniónicos que están intercalados en el material de arcilla de esmectita.

El documento DE 31 45 452 A describe una arcilla organófila formadora de gel, que se obtiene por la reacción de un compuesto catiónico orgánico y un anión orgánico con una arcilla de esmectita. Como compuesto catiónico se utilizan compuestos de amonio cuaternario así como compuestos catiónicos análogos del fósforo. La reacción se lleva a cabo de tal manera que se deposita un complejo de un catión orgánico y el anión orgánico de la arcilla de esmectita, en donde los sitios de intercambio catiónico del mineral arcilloso de esmectita son ocupados por el catión orgánico, y los sitios de intercambio aniónico lo son por el anión orgánico.

H. Ishida, S. Campbell y J. Blackwell, Chem. Mater. 2000, 12, 1260-1267, describen un procedimiento para la fabricación de nanocompuestos, en el cual se agregan pequeñas cantidades de un monómero o un polímero, que se puede intercalar en arcillas de esmectita, para el hinchamiento de la arcilla de esmectita.

M. Laus, O. Francescangeli y F. Sandrolini, Journal of Materials Research (1997), 12(11), 3134-3139, describen la fabricación de nanocompuestos que contienen un polímero (SBS) y una arcilla organófila. Las cadenas polímeras del SBS se pueden depositar parcialmente en la arcilla organófila, en donde el grado de incorporación se puede incrementar mediante el calentamiento a 120ºC.

En el documento WO 93/04118 A se describe un procedimiento para la fabricación de nanocompuestos a partir de una masa polímera fundida y un material de arcilla organófilo. En primer lugar, se prepara una mezcla fluida a partir de una masa polímera fundida y un compuesto estratificado intercalado hinchable, cuyos estratos son compatibles con el polímero. El compuesto intercalado se puede incorporar entre cada estrato o entre estratos individuales del compuesto estratificado, y se puede hacer reaccionar en forma de sólido, líquido, gas o solución con el compuesto estratificado.

El documento DE 199 21 472 A1 describe una composición polímera protegida contra las llamas que se fabrica incorporando en un polímero termoplástico o reticulable hidróxido de magnesio, calcio, cinc y/o aluminio, o sus hidróxidos dobles, así como un silicato estratificado orgánicamente intercalado.

En el polímero terminado, se ha demostrado hasta la fecha desfavorable el hecho de que con el uso de cargas de nanoarcilla las propiedades mecánicas y la capacidad de extrusión sufren un considerable perjuicio. Las cargas de nanoarcillas generan dificultades durante su incorporación en la correspondiente composición polímera. Dadas las dificultades que comporta su exfoliación, hasta el momento también ha resultado difícil poderlas distribuir de manera uniforme en toda la composición polímera. Por estos motivos, así como por los todavía elevados costes, su campo de aplicación ha sido limitado. Existen problemas adicionales en el campo eléctrico. Sobre todo en salmuera, los ensayos de inmersión con 300 V durante varios días han conducido al fracaso del polímero por la formación de un arco voltaico.

A partir de estos antecedentes, la presente invención tuvo como misión la preparación de cargas de nanoarcillas que puedan ser distribuidas uniformemente en los distintos materiales polímeros, mejorar sus propiedades, en especial en lo que respecta a la pre-exfoliación o la deslaminación/exfoliación completa tras su incorporación en el polímero deseado, y ofrecer nuevos campos de aplicación al uso de cargas de nanoarcillas, reduciendo los costes asociados con su empleo y, por lo tanto, incrementar su rentabilidad.

Esta tarea se resuelve por una mezcla básica en forma de polvo según la reivindicación 1, que posee una nanoarcilla procedente de un material estratificado inorgánico hinchable, el cual ha sido dotado, en un procedimiento seco, con un recubrimiento superficial de un aditivo o una mezcla de aditivos pre-exfoliante.

La expresión mezcla básica es en sí conocida en química y designa una mezcla previa que, a continuación, se elabora y se utiliza, entonces, en un proceso de producción o en el desarrollo de un procedimiento. En el marco de la presente invención, se ha demostrado que es posible evitar los inconvenientes conocidos en el estado de la técnica si la mezcla básica pulverulenta se prepara en primer lugar, y se utiliza como una unidad previamente preparada en un polímero o en una composición polímera, que también puede ser un material sintético, como carga para la modificación de sus propiedades.

La nanoarcilla contenida en la mezcla básica tiene un tamaño de partícula medio de 0,1 hasta 1000 \mum, preferentemente 0,1 hasta 100 \mum, especialmente preferido de 1 hasta 15 \mum y, de forma muy especialmente preferida, de 2 hasta 10 \mum.

La nanoarcilla puede contener nanoarcilla molida, o estar completamente molida. La molienda, como tal, es un proceso de elaboración conocido, que permite un elevado rendimiento, poniendo a disposición, de esta forma, una alta producción de nanoarcilla molida. No se imponen requisitos especiales a la molienda propiamente dicha. Se puede llevar a cabo por medio de un molino de chorro, molino de bolas, pero, en especial, por medio de un molino vibratorio, un molino de cilindros, un molino de percusión, un molino de percusión de impacto, un molino de fricción o un molino de clavijas.

La nanoarcilla molida, cuyo tamaño de partícula medio es menor que el tamaño de partícula medio de las nanoarcillas disponibles en el comercio, representa entonces una gran ventaja cuando se prepara con ella una mezcla básica que se utiliza, junto con cargas libres de halógenos, en composiciones polímeras como agente protector contra las llamas. Aun cuando las nanoarcillas se reducen a un tamaño de partícula medio que, según es generalmente aceptado, ya no desarrollan ninguna acción deseada adicional, resulta sorprendente comprobar, cuando se utiliza una mezcla básica de este tipo, que mejoran claramente las propiedades tanto mecánicas como de procesamiento de la composición polímera.

Esta mejora de las propiedades mecánicas y de procesamiento hace posible una carga mayor de la composición polímera con cargas protectoras contra llamas, preferentemente libres de halógenos, con unas propiedades mecánicas y una calidad de procesamiento que se conservan inalteradas.

Por otra parte, sin embargo, puede optarse por aplicar una carga menor de la carga protectora contra llamas, al objeto de mejorar aún más las propiedades mecánicas y la calidad de procesamiento, sin que las propiedades pirorretardantes de las composiciones polímeras resulten afectadas simultáneamente. Más adelante se tratará con más detenimiento el uso según la invención de la mezcla básica pulverulenta para el equipamiento protector contra llamas de polímeros o composiciones polímeras.

El material estratificado inorgánico se selecciona, preferentemente, de silicatos estratificados naturales o sintéticos. Como tales silicatos estratificados caben citar, en especial, las esmectitas a las que pertenecen montmorilonita, hectorita, saponita y beidelita. También se puede utilizar bentonita.

La composición o mezcla básica según la invención puede contener, adicionalmente, al menos un aditivo seleccionado del grupo de los ácidos grasos saturados o insaturados y sus sales, de los derivados de ácidos grasos, de los ácidos grasos polímeros, de los derivados de siloxano, o sus mezclas.

La totalidad de los aditivos o mezclas de aditivos mencionados en este documento sirve para mejorar la exfoliación de la nanoarcilla, en donde los citados ácidos grasos y derivados de ácidos grasos presentan la ventaja especial de exhibir la mejor compatibilidad química frente a los agentes de intercalación utilizados habitualmente, teniendo, además, un coste asequible.

Se ha demostrado, sorprendentemente, que se alcanzan las mejores propiedades de producto cuando en la fabricación de la composición/mezcla básica según la invención se parte de una nanoarcilla seca, en forma de polvo que, a continuación, se modifica en un procedimiento seco con el aditivo o la mezcla de aditivos pre-exfoliante. En este caso, la nanoarcilla se recubre con el aditivo o mezcla de aditivos secos, para lo que se pueden utilizar mezcladoras en seco habituales, en especial las que poseen una elevada velocidad de giro. En este contexto, el concepto de sequedad se debe considerar opuesto a una masa no pulverulenta o pastosa (extrusionable), a un fango o a una suspensión. Preferentemente, la modificación según la invención de la nanoarcilla representa, por consiguiente, una modificación superficial o un recubrimiento superficial.

Una ventaja especial de los aditivos o mezclas de aditivos según la invención resulta de su combinación con nanoarcillas molidas, dado que éstas, al estar en forma de polvo finamente distribuido, pueden formar un polvo fino que representa una fuente potencial de riesgo de explosión. Con el uso de los citados aditivos o cualquier mezcla de los aditivos mencionados, es posible reducir claramente u obviar este problema.

Se prefieren los ácidos grasos o derivados de ácidos grasos seleccionados de ácidos grasos con 10 hasta 13 átomos de carbono. En este caso, caben citar, en especial, el ácido láurico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linólico, ácido caproico y aceite de ricino.

Los ácidos grasos, sobre todo los representantes mencionados de este grupo, tienen la ventaja de que se les puede obtener fácilmente en grandes cantidades y presentan un coste favorable y que, por otra parte, permiten su manipulación segura a escala industrial.

Los derivados de ácidos grasos comprenden derivados hidrogenados, derivados alcohólicos, derivados amínicos o sus mezclas.

Adicionalmente, se les puede seleccionar del grupo de los ácidos grasos polímeros, ácidos ceto-grasos, alquil-oxazolinas de ácidos grasos y alquil-bisoxazolinas de ácidos grasos, o sus mezclas.

Entre los ácidos grasos insaturados caben citar, en especial, los ácidos hidroxi-grasos mono- o poli-insaturados.

Cuando se utiliza como aditivo un derivado de siloxano, éste es preferentemente un siloxano o derivado de siloxano oligómero o polímero, en especial un oligo-alquilsiloxano, poli-dialquilsiloxano, poli-alquilarilsiloxano, poli-diarilsiloxano, o sus mezclas, en donde, de forma especialmente preferida, los citados derivados de siloxano han sido funcionalizados al menos con un grupo reactivo.

De manera alternativa a los aditivos mencionados, pueden utilizarse también los seleccionados del grupo de copolímeros de etileno-propileno (EPM), terpolímeros de etileno-propileno (EPDM), elastómeros termoplásticos, adhesivos, reticulantes, o sus mezclas.

Como aditivo utilizable se puede mencionar los silanos funcionalizados.

EPM y/o EPDM tienen, preferentemente, un peso molecular medio menor que 20.000. La relación de etileno a propileno en EPM y/o EPDM puede ser de 40:60 hasta 60:40.

La mezcla básica pulverulenta en forma de una mezcla esencialmente homogénea de la nanoarcilla pre-exfoliada, en una de sus realizaciones según la invención, se puede mezclar de manera esencialmente homogénea con un polvo de polímero. El polvo de polímero debe impedir, sobre todo, la aglomeración de la mezcla básica en polvo cuando ésta se almacena, por ejemplo, a temperatura elevada. Contribuye de manera decisiva a la mejora de la susceptibilidad de corrimiento de la mezcla básica en polvo terminada. Un criterio de selección apropiado del polvo de polímero que se debe utilizar en cada caso consiste básicamente en la compatibilidad con el objetivo de aplicación posterior de la mezcla básica en polvo. Por ejemplo, se pueden citar polvos de polímero apropiados tales como copolímeros de polietileno-etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímeros de etileno-acrilato de etilo (EEA), copolímeros de etileno-acrilato de metilo (EMA), copolímeros de etileno-acrilato de butilo (EBA), sus derivados modificados con anhídrido del ácido maleico (MAH), ionómeros, sistemas de estireno-elastómero, copolímeros en bloque de éter-éster, copolímeros en bloque de poliéter-poliamida (PEBA), mezclas de polímeros termoplásticos, elastómeros de poliuretanos termoplásticos, caucho silicónico termoplástico, o mezclas de los polímeros mencionados. Como tales mezclas caben citar, por ejemplo,
EVA/SAN, EVA/PA11, EVA/PS y, también, PVDF/EVA. Ésta última está comercializada por DuPont como ALCRYN.

La tarea según la invención se resuelve también por medio de una mezcla básica de polímero que se obtiene por la mezcladura de la mezcla básica pulverulenta en una de sus realizaciones según la invención, junto con el polímero portador previamente determinado.

Polímeros portadores adecuados para esto comprenden copolímeros de polietileno-etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímeros de etileno-acrilato de etilo (EEA), copolímeros de etileno-acrilato de metilo (EMA), copolímeros de etileno-acrilato de butilo (EBA), sus derivados modificados con anhídrido del ácido maleico (MAH), ionómeros, sistemas de estireno-elastómero, copolímeros en bloque de éter-éster, copolímeros en bloque de poliéter-poliamida (PEBA), mezclas de polímeros termoplásticos, elastómeros de poliuretanos termoplásticos, caucho silicónico termoplástico, o mezclas de los polímeros mencionados. Como tales mezclas caben citar, por ejemplo, EVA/SAN, EVA/PA11, EVA/PS y, también, PVDF/EVA. Ésta última está comercializada por DuPont como ALCRYN.

El hecho de que como polvo de polímero para la formación de la mezcla esencialmente homogénea con la mezcla básica en polvo, y que como polímero portador para la formación de la mezcla básica de polímero, se puedan utilizar esencialmente los mismos materiales de partida es ventajoso y simplifica la aplicación técnica. Además de la simplificación de la manipulación técnica, se evitan también de esta forma problemas de compatibilidad.

La proporción de polímero portador en la mezcla básica de polímero asciende a 10-90% en peso, preferentemente a 40-70% en peso. Para la utilización de la mezcla básica de polímero se ha demostrado ventajoso que ésta se encuentre presente en forma de granulado.

La mezcla básica en polvo o la mezcla básica de polímero según la invención, eventualmente en una de sus conversiones mencionadas, se puede dirigir a una multiplicidad de aplicaciones como nano-carga en polímeros, composiciones polímeras o en materiales sintéticos en general. A ello pertenece también que se utilicen, adicionalmente, en sistemas de carga ya conocidos para reducir el contenido en cargas habituales hasta ahora y que, por lo general, mejoren de este modo el perfil de propiedades de los polímeros o composiciones polímeras fabricadas de esta manera.

En este caso, un campo importante es su uso en agentes protectores contra llamas libres de halógenos. Como cargas libres de halógenos en los agentes protectores contra llamas se utilizan, esencialmente, hidróxido de aluminio, oxihidrato de aluminio (böhmita), hidróxido de magnesio, óxido de magnesio, brucita, carbonato de magnesio, hidromagnesita, huntita, bauxita, carbonato de calcio, talco, polvo de vidrio, melamina-isocianurato, sus derivados y preparaciones, boratos, estannatos e hidroxi-estannatos, fosfatos o cualquier mezcla de los mismos. Para garantizar la compatibilidad entre la carga libre de halógenos utilizada y el polímero o la mezcla de polímeros en la que se debe incorporar esta carga, para obtener el agente protector contra llamas libre de halógenos, el estado actual de la técnica exigía hasta ahora que la carga libre de halógenos, en donde se citan en particular el hidróxido de aluminio y de magnesio, estuviera modificada superficialmente. Sólo de esta forma se podía lograr el grado deseado de propiedades mecánicas y/o eléctricas. Ahora bien, si se utilizan las cargas libres de halógenos mencionadas con la mezcla básica según la invención, se ha demostrado de manera sorprendente y ventajosa, que se omite la necesidad, habitual hasta ahora, de la modificación superficial de la carga libre de halógenos.

En relación con las cargas libres de halógenos mencionadas, se debe agregar que se utilizan en este caso especialmente hidróxido de aluminio (trihidrato de aluminio, designado como ATH, con la fórmula general Al_{2}O_{3} x 3H_{2}O) e hidróxido de magnesio en sus diferentes formas, debiéndose destacar para estos dos grupos no sólo su eficacia como protectores contra las llamas, sino también su especial eficacia en el campo de la disminución de la generación de humo, y su aplicación en polímeros halogenados, en particular en polímeros bromados y clorados, entre ellos también el PVC. Mediante el uso en combinación con la mezcla básica en polvo o de polímeros según la invención, es posible reducir la proporción de cargas libres de halógenos, sin influir negativamente sobre el perfil de propiedades.

En el caso de los hidróxidos de magnesio, se puede utilizar indistintamente tanto la forma sintética como la brucita de origen natural. Estas cargas se muelen, preferentemente, a tamaños de partícula medios de 1-12 \mum, preferentemente a 2-8 \mum. En caso de utilizar cargas en combinación con la mezcla básica según la invención, en las que la temperatura de procesamiento es mayor que 180ºC, o la temperatura de uso del polímero o del material sintético terminado se mantiene durante un período prolongado de tiempo por encima de 150ºC, se obtienen resultados especialmente buenos cuando el tamaño de partícula medio de la carga es de 2-8 \mum.

La mezcla básica según la invención, tanto en su forma de mezcla básica en polvo como en forma de mezcla básica de polímero, muestra un uso especialmente sorprendente como carga en poliolefinas tanto como tales así como sus mezclas (denominadas "aleaciones" o "alloys"), materiales sintéticos técnicos tales como poliamida y poliésteres, así como sus mezclas, poliestirenos, duroplásticos tales como sistemas de poliésteres insaturados (UP) y resinas epoxi.

Se ha demostrado que las mezclas básicas de polvo o de polímeros utilizadas como cargas en estos sistemas de poliolefinas, alcanzan una distribución y dispersiones ideales, es decir, exfoliadas, en la matriz polímera, lo que hasta ahora se consideraba imposible en los polímeros apolares. Hasta ahora ha habido problemas considerables para alcanzar una distribución uniforme incluso en proporciones muy reducidas de, por ejemplo, 0,1-15% en peso, de las nanoarcillas obtenibles en la actualidad en una matriz polímera de este tipo, lo que ha dado lugar a un considerable empeoramiento de las propiedades mecánicas y, además, a un comportamiento imprevisible y fluctuante en el ensayo de inflamabilidad.

En conjunto, se ha puesto de manifiesto una ventaja especial de las mezclas básicas de polvo y de polímeros según la invención por el hecho de que se pueden utilizar como elementos de compatibilidad y como formadores de costra y, por consiguiente, como componentes eficaces de los agentes protectores contra llamas. La composición polímera puede contener, adicionalmente, estabilizadores que son bien conocidos para el experto en la técnica.

Un amplio campo de aplicación adicional de las mezclas básicas de polvo o polímeros es su uso como cargas en elastómeros y duroplásticos.

Muy en general, las ventajas del uso de las mezclas básicas de polvo o polímeros en los múltiples sistemas polímeros mencionados se pueden resumir afirmando que gracias al empleo de las mezclas básicas de polvo o polímeros se logran mejores propiedades superficiales de la composición polímera, tales como la lisura superficial o uniformidad de la ausencia de un aspecto graso en la superficie, así como una excelente imprimibilidad y copiabilidad. Además, mejora la resistencia a la abrasión, con una favorable influencia sobre las propiedades de permeabilidad y de fricción. Como especialmente ventajosa para su empleo industrial cabe citar la ausencia de permeabilidad para diferentes sustancias gaseosas. Gracias a la plasticidad y moldeabilidad aumentadas resulta posible mejorar claramente la calidad de procesamiento, por ejemplo, en los procedimientos de moldeo por inyección. Como propiedades ventajosas adicionales cabe citar un reducido encogimiento, una procesabilidad mejorada en la extrusión en general, y una disminución de la opacidad. En el moldeado por soplado se ha podido comprobar una fácil procesabilidad y, en general, un efecto estabilizador al soplado. En ensayos de inflamabilidad tales como B1 y UL 94, se ha registrado una reducción de la formación de gotas incluso con un contenido muy reducido en carga de nanoarcilla en forma de mezcla básica de polvo o polímeros.

Cuando es necesario fabricar una composición polímera que contenga la mezcla básica de polvo según la invención en uno de sus acondicionamientos, esto se puede llevar a cabo de manera sencilla tal como se explica, por ejemplo, con respecto a una composición polímera protegida contra las llamas.

En primer lugar, se selecciona una nanoarcilla que se pre-exfolia y, opcionalmente, se muele finamente hasta un tamaño de partícula deseado. De esta forma, se obtiene una mezcla básica pulverulenta, que se puede procesar, adicionalmente todavía con un polvo polímero, para dar una mezcla esencialmente homogénea. Para incorporarla con la carga protectora contra llamas, preferentemente también libre de halógenos, en el polímero para formar la composición polímera protegida contra llamas, existen dos procedimientos posibles. Por una parte, la mezcla básica pulverulenta se puede mezclar con la carga y, seguidamente, mezclarla con el polímero para formar la composición polímera protegida contra las llamas. En una segunda variante, la mezcla básica y la carga se alimentan por separado a la corriente del polímero fundido y, de esta forma, quedan incluidas en la misma y se forma, de este modo, la composición polímera protegida contra llamas.

También resulta posible la fabricación de una composición polímera protegida contra las llamas de este tipo sobre la base de una mezcla básica de polímero. En este caso, el polímero deseado para la composición polímera se mezcla con una mezcla básica de polímero según uno de sus acondicionamientos según la invención de manera que, en primer lugar, nuevamente se selecciona, pre-exfolia y, opcionalmente, se muele finamente la nanoarcilla hasta el tamaño de partícula deseado. De esta forma, se obtiene una mezcla básica pulverulenta, eventualmente mezclada de modo homogéneo con un polvo de polímero. La mezcla básica de polímero obtenida de esta forma se mezcla con un polímero portador, que está adaptado al polvo de polímero o que se corresponde con el polvo de polímero utilizado, y se produce, de esta forma, una mezcla básica de polímero que se sigue procesando, a continuación, hasta la composición polímera protegida contra llamas terminada. También en este caso son posibles dos procedimientos alternativos. En la primera alternativa, la mezcla básica de polímero se mezcla mecánicamente con el polímero en el que se debe incorporar y, seguidamente, se mezcla con la carga protectora contra llamas, preferentemente libre de halógenos, hasta formar la composición polímera protegida contra llamas terminada. En la segunda variante, la mezcla básica de polímero se alimenta, junto con el polímero que se debe proteger contra las llamas, a una primera entrada de la máquina mezcladora, y la carga inhibidora de llamas se agrega posteriormente ("downstream" = "corriente abajo") a la composición polímera fundida o, en el llamado procedimiento de "Split-feed" ("alimentación separada"), se agrega para formar de este modo la composición polímera protegida contra llamas terminada.

El procedimiento mencionado en relación con la mezcla básica de polvo y la mezcla básica de polímero no sólo se puede utilizar para la fabricación de composiciones polímeras protegidas contra llamas, sino que se puede aprovechar, básicamente, para múltiples aplicaciones adicionales de la mezcla básica de polvo y de la mezcla básica de polímero, por ejemplo, en la mezcladura de poliolefinas. Los notables resultados en la mezcladura son atribuibles a que por medio de la mezcla básica de polvo, que es también punto de partida para la mezcla básica de polímero, la nanoarcilla utilizada se trata de tal manera que se prepara y estimula la exfoliación de las capas de la nanoarcilla utilizada antes de que tenga lugar la mezcladura propiamente dicha. De este modo, la mezcladura es más eficaz, y se requiere un menor gasto de energía y tiempo para exfoliar la nanoarcilla en el polímero deseado. Se logra, de esta manera, una ventaja esencial de la mezcladura por el uso de las mezclas básicas de preparación porque se reduce el tiempo de espera del polímero, se mantienen al mínimo los antecedentes térmicos del polímero y, por lo tanto, se previene y contrarresta la degradación térmica. Por el contrario, el poder de tinción y las propiedades mecánicas de la composición polímera terminada, o del compuesto, mejoran claramente, aumenta la rentabilidad y, por lo tanto, se reducen notablemente los costes de la mezcladura. Como ventaja esencial adicional del uso de las mezclas básicas según la invención cabe citar que se puede reducir con la nanoarcilla la carga total del polímero o de la composición polímera. Preferentemente, hasta una fracción de 2% en peso y, de forma especialmente preferida, en una fracción de 1% en peso, sin afectar, por ejemplo, en el caso de la fabricación de un agente protector contra llamas, a las propiedades inhibidoras de llamas. En comparación, la carga actual de las composiciones polímeras con nanoarcillas asciende a entre 5 y 10% en peso.

Estas mejoras evidentes, tanto en la mezcladura propiamente dicha como del perfil de propiedades de los polímeros o composiciones polímeras mezcladas, se pueden explicar porque la preparación de las nanoarcillas en forma de mezcla básica, que sirve para estimular la exfoliación ya antes de la mezcladura, contribuye a que la nanoarcilla se pueda mezclar mejor con el polímero y con las cargas libres de halógenos y/o polímeros eventualmente utilizados de forma adicional, que durante la propia etapa de mezcladura.

Se ha demostrado que, por ejemplo, con un polímero o composición polímera a base de polipropileno, con una aportación total de carga de 65% en peso, tras la mezcladura se registra un alargamiento a la rotura mayor que 200% (correspondiente a 2 m/m) y, preferentemente, que 500% (correspondiente a 5 m/m) o superior, comparado con 10% (correspondiente a 0,1 m/m) sin el empleo de las mezclas básicas según la invención.

Los procedimientos anteriormente mencionados para la fabricación de la composición polímera protegida contra las llamas se complementan con posteriores etapas de procesamiento, tales como la extrusión de la composición polímera obtenida, para fabricar, de esta forma, cables o conducciones. Se puede agregar un procedimiento de moldeo por inyección de la composición polímera, una inyección por soplado de películas, un moldeo o fusión por rotación, por citar sólo algunas posibilidades de procesamiento de la composición polímera obtenida en un producto terminado.

Los polímeros o composiciones polímeras obtenidas con el uso de mezclas básicas de polímero o pulverulentas se pueden utilizar, de manera conveniente, en el campo de la protección contra llamas como elementos sinérgicos para la formación de costra y como elementos de compatibilidad, pero también, en general, como agentes para una mejora múltiple de las propiedades en composiciones polímeras y como agentes formadores de capas de protección. Pertenecen a estas composiciones polímeras, cuyas propiedades se pueden mejorar de forma notable, también los elastómeros y duroplásticos.

A continuación, la invención se explica de manera más detallada en base a ejemplos seleccionados.

Ejemplos

Las composiciones obtenidas en los ejemplos y ejemplos comparativos se han sometido a los siguientes ensayos y mediciones estándares:

Índice de fusión (MFI) según la norma DIN 53 735,

Resistencia a la tracción, según la norma DIN 53 455,

Alargamiento a la rotura, según la norma DIN 53 455,

Ensayo de resistencia a los golpes (a_{n}), según la norma DIN 53 453,

Comportamiento en combustión, según el ensayo UL-94, Estándar de Underwriter Laboratories,

UTBD (untamped bulk density), designada como densidad aparente sin compactar, en kg/l.

Como mezcladora rápida se utilizó, en todos los casos, un producto de la Compañía M.T.L., Tipo 60/2500.

I. Fabricación de una mezcla básica de polvo Ejemplo 1

En una mezcladora rápida habitual en el comercio, que debe estar protegida contra explosiones,

100 kg: de una nano-arcilla "Nanofil 15", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

34 kg: de ácido graso polímero "Pripol 1004" de la Compañía Unichema International, Emmerich, Alemania, como aditivo, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg.

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 100ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

40 kg: de un polvo de poliolefina se mezclan de forma homogénea con la mezcla de reacción anterior, para impedir la aglomeración, por ejemplo durante el almacenamiento a temperatura elevada, y se envasa en sacos impermeables.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,65 kg/l. Debido a su buena capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy apropiada para composiciones de mezcladura ("Compoundieraggregate") continuas. En lugar del polvo de poliolefina se puede utilizar, en general, por ejemplo también polvo de EVA.

Ejemplo 2

24 kg: de un ácido graso polímero "Lithsolvent KU", y

4,4 kg: de poli-dietilsiloxano "Lithsolvent PL", de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos.

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 90ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

20 kg: de un polvo de poliolefina se mezclan de forma homogénea con la mezcla de reacción anterior, para impedir la aglomeración, por ejemplo durante el almacenamiento a temperatura elevada, y se envasa en sacos impermeables.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,82 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 2a

100 kg: de una nano-arcilla "Nanofil 5", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

24 kg: de un ácido graso polímero "Lithsolvent KU", y

4,4 kg: de poli-dietilsiloxano "Lithsolvent PL", de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,69 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 3

100 kg: de una nanoarcilla "Nanofil 5", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

4,4 kg: de polidimetilsiloxano "Lithsolvent PK", y

24,4 kg: de ácido polidecanoico "Lithsolvent STT", ambos de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 130ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,65 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 4

100 kg: de una nanoarcilla "Nanofil 948", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

24,4 kg: de un ácido graso polímero "Lithsolvent KU", y

4,4 kg: de polidietil-polisiloxano "Lithsolvent PL", ambos de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 110ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

80 kg: de un polvo de poliolefina se mezclan de forma homogénea con la mezcla de reacción anterior, para impedir la aglomeración, por ejemplo durante el almacenamiento a temperatura elevada, y se envasa en sacos impermeables.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,73 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 5

24,4 kg: de ácido poli-láurico "Lithsolvent KTB", y

4,4 kg: de polidimetilsiloxano "Lithsolvent PK", ambos de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 85ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

40 kg: de un polvo de poliolefina se mezclan de forma homogénea con la mezcla de reacción anteriormente obtenida, para impedir la aglomeración, por ejemplo durante el almacenamiento a temperatura elevada, y se envasa en sacos impermeables.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,67 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 6

100 kg: de una nanoarcilla "Elementis EA 108", de la Compañía Elementis USA, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

24,4 kg: de un ácido graso polímero "Lithsolvent KU", y

80 kg: de un polvo de poliolefina se mezclan de forma homogénea con la mezcla de reacción anteriormente obtenida, para impedir la aglomeración, por ejemplo durante el almacenamiento a temperatura elevada, y se envasa en sacos impermeables.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,81 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 7

100 kg: de una nanoarcilla "SCP 30 B", de la Compañía Southern Clay Products, Gonzales, Texas, EE.UU., se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

24,4 kg: de un ácido graso polímero "Lithsolvent KU", y

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,61 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 8

100 kg: de una nanoarcilla "Nanofil 5", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 60ºC, y a esta temperatura, se agregan

24,4 kg: de titanato de isoestearilo "Lithsolvent OF", y

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 65ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,56 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 9

100 kg: de una nanoarcilla "Nanofil 15", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

12,2 kg: de ácido esteárico "Pristerene 4912", de la Compañía Unichema International, Emmerich, Alemania, como aditivo, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 78ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,74 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 10

14 kg: de ácido palmítico "Pristerene 4934", de la Compañía Unichema International, Emmerich, Alemania, y

6 kg: de un ácido graso polímero "Lithsolvent KU-A", de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 120ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

50 kg: de un polvo de poliolefina se mezclan de forma homogénea con la mezcla de reacción anteriormente obtenida, para impedir la aglomeración, por ejemplo durante el almacenamiento a temperatura elevada, y se envasa en sacos impermeables.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,80 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 11

34 kg: de un polímero "EPIKOTE 1004", de la Compañía Schell, como aditivo, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,63 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 12

42 kg: de ácido láurico "Edenor C 12/98-100", de la Compañía Henkel KG, Alemania, como aditivo, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

\quad: Al número de revoluciones indicado, se calienta la mezcla de reacción a una temperatura de salida de 80ºC y, seguidamente, se enfría en una mezcladora refrigerada a una temperatura final de aproximadamente 30ºC.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,49 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 13

33 kg: de un elastómero líquido "Trilene 66", de la Compañía Uniroyal, EE.UU., se depositan en la mezcladora y, seguidamente, al número de revoluciones indicado, se calienta a 100ºC. A esta temperatura, se agregan, entonces

7 kg: de tetratitanato de isoestearilo "Lithsolvent OF", de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg.

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exento de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,89 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

Ejemplo 14

100 kg: de una nano-arcilla "Nanofil 32", de la Compañía Südchemie AG, Alemania, se calientan a 1360 rpm (revoluciones por minuto), a una temperatura de aprox. 45ºC, y a esta temperatura, se agregan

24,4 kg: tetratitanato de isoestearilo "Lithsolvent OF", y

4,4 kg: de poli-dietilsiloxano "Lithsolvent PL", ambos de la Compañía KeBo, Düsseldorf, Alemania, en el orden indicado, como aditivos, durante un período de tiempo de aprox. 30 seg

La mezcla básica de polvo obtenida de esta forma es un polvo de libre flujo, prácticamente exenta de polvillo, con una excelente capacidad de dosificación, y tiene una UTBD de 0,86 kg/l. Gracias a su excelente capacidad de dosificación, esta mezcla básica de polvo es muy adecuada para composiciones de mezcladura continuas.

II. Fabricación de una mezcla básica de polímero

Para la fabricación de una mezcla básica de polímero se puede utilizar, en principio, cualquiera de las máquinas de procesamiento empleadas en la industria de mezcladura para la fabricación de sistemas altamente cargados, por ejemplo, un mecanismo de doble cilindro, una mezcladora íntima, FCM, extrusora monohusillo, extrusora de doble husillo, amasadora Buss o una máquina de procesamiento comparable. Si se usa una amasadora Buss, ésta debe tener una longitud de procedimiento de al menos 11 L/D.

Ejemplo 15

La mezcla básica de polvo obtenida en el Ejemplo 2 y el polímero portador seleccionado en relación con el polímero o la composición polímera terminada deseada se introducen en una amasadora Buss o en una máquina de procesamiento adecuada comparable.

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 2, y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización EVA, obtenible en el comercio bajo la denominación "Escorene Ultra UL 00119" de Exxon-Mobil.

La amasadora Buss se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el husillo de granulación (GS) a aprox. 135ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 145ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa. La mezcla básica de polímero se obtiene en forma de granulado cilíndrico o lenticular.

Ejemplo 16

La mezcla básica de polímero según el Ejemplo 16 se obtiene de la forma indicada en el Ejemplo 15, en donde en lugar de la mezcla básica de polvo del Ejemplo 2, se utiliza la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 2a.

Ejemplo 17

La mezcla básica de polímero según el Ejemplo 17 se obtiene de la forma indicada en el Ejemplo 15, en donde en lugar de la mezcla básica de polvo del Ejemplo 2, se utiliza la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 3.

Ejemplo 18

La mezcla básica de polímero según el Ejemplo 18 se obtiene de la forma indicada en el Ejemplo 15, en donde en lugar de la mezcla básica de polvo del Ejemplo 2, se utiliza la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 8.

Ejemplo 19

La mezcla básica de polvo obtenida del Ejemplo 2 y el polímero portador seleccionado en relación con el polímero o la composición polímera terminada deseada, se introducen en una amasadora Buss o en una máquina de procesamiento adecuada comparable.

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 2, y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización un EP-g-MAH, obtenible en el comercio bajo la denominación "FUSABOND" de DuPont, EE.UU.

La amasadora Buss se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el husillo de granulación (GS) a aprox. 165ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 170ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa.

La mezcla básica de polímero se obtiene en forma de granulado cilíndrico o lenticular.

Ejemplo 20

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 2, y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización un PP-g-MAH, obtenible en el comercio bajo la denominación "EXXELOR PO 1050" de Exxon-Mobil.

La amasadora Buss se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el GS a aprox. 165ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 175ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa.

\newpage

\global\parskip0.930000\baselineskip

Ejemplo 21

La mezcla básica de polvo obtenida del Ejemplo 8 y el polímero portador seleccionado en relación con el polímero o la composición polímera terminada deseada, se introducen en una amasadora Buss o en una máquina de procesamiento adecuada comparable.

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 8 (dice 2 en el original), y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización EEA, obtenible en el comercio bajo la denominación "Escor 5000" de Exxon-Mobil.

La amasadora Buss se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el GS a aprox. 125ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 135ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa.

Ejemplo 22

La mezcla básica de polvo obtenida del Ejemplo 3 y el polímero portador seleccionado en relación con el polímero o la composición polímera terminada deseada, se introducen en una amasadora Buss o en una máquina de procesamiento adecuada comparable.

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 3, y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización un ionómero de calcio, obtenible en el comercio bajo la denominación "ACLYN AC 201 A" de Allied Signal, EE.UU.

Ejemplo 23

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 8 (dice 3 en el original), y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización un polímero EAAZ, obtenible en el comercio bajo la denominación "Iotek 7010" de Exxon-Mobil, EE.UU.

La amasadora Buss se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el GS a aprox. 110ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 125ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa.

Ejemplo 24

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 3, y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización un polipropileno modificado con anhídrido de ácido maleico (MAH), obtenible en el comercio bajo la denominación "EXXELOR PO 1015" de Exxon-Mobil, EE.UU., diluido con 10% en peso de Escorene Ultra 00328, también de Exxon-Mobil.

\global\parskip1.000000\baselineskip

La amasadora Buss se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el GS a aprox. 185ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 200ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa.

Ejemplo 25

La mezcla básica de polvo obtenida del Ejemplo 5 y el polímero portador seleccionado en relación con el polímero o la composición polímera terminada deseada, se introducen en una amasadora Buss o en una máquina de procesamiento adecuada comparable.

En el ejemplo de realización se utilizan 60% en peso de la mezcla básica de polvo obtenida según el Ejemplo 5 (en el original dice 3), y 40% en peso del polímero portador. Como polímero portador se utiliza a los efectos de este ejemplo de realización policaprolactama, obtenible en el comercio bajo la denominación "Grilamid 20 LM" de EMS Chemie, Suiza.

La amasadora se calienta en sus zonas 1 y 2, así como en el GS a aprox. 200ºC, y la boquilla se calienta a aprox. 220ºC, y el polímero portador se alimenta de forma continua en la entrada principal de la amasadora Buss. La cantidad correspondiente de la mezcla básica de polvo seleccionada se agrega, en la relación de peso anteriormente indicada, por ejemplo, por medio de una balanza de dosificación gravimétrica, en la entrada principal de la amasadora Buss. En la parte procedimental, la mezcla básica de polvo se mezcla con el polímero portador y, a continuación, la mezcla básica de polímero formada se procesa en un granulado, se enfría y se envasa.

III. Mezcla básica de polvo y polímero en composiciones polímeras seleccionadas

Todos los datos porcentuales en las Tablas siguientes hacen referencia a porcentajes en peso, en tanto no se indique lo contrario.

En las Tablas se utilizan las siguientes abreviaturas:

ATH: = Trihidrato de aluminio de la fórmula general Al_{2}O_{3} x 3 H_{2}O

PU-MB: = Mezcla básica de polvo

PO-MB: = Mezcla básica de polímero

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 1

1

Los resultados obtenidos según la Tabla 1 muestran, en comparación con los valores obtenidos en el Ejemplo comparativo de la Tabla 3, que al utilizar la mezcla básica de polvo según la invención se obtuvo, frente a resistencias a la tracción constantes y, en parte, incluso mejoradas, un alargamiento a la rotura esencialmente mejorado, con propiedades de protección contra la combustión al menos constantemente buenas.

TABLA 2

2

En la Tabla 2 se muestran los resultados obtenidos con el uso de mezclas básicas de polímero según la invención. En comparación con la Tabla 1, utilizando mezclas básicas de polvo, los alargamientos a la rotura obtenidos, salvo una excepción, muestran una vez más valores mejorados.

En relación con la comparación con los valores obtenidos en la Tabla 3, resulta en principio válido lo mismo que se ha mencionado para la Tabla 1.

TABLA 3

3

El hidróxido de magnesio utilizado en este caso se comercializa bajo la denominación FR 20 de la Compañía Dead Sea Bromine, de Israel.

Los valores obtenidos en el ejemplo comparativo para el índice de fusión y el alargamiento a la rotura se mueven dentro de intervalos límites para el procesamiento. Con respecto al alargamiento a la rotura, los valores obtenidos en V1, V2 y V4 son menores que la norma, establecida en 1,5.

TABLA 4

4

Los valores indicados entre paréntesis, referidos a la resistencia al impacto, representan el trabajo de impacto determinado cuando el material no mostró rotura (sin rotura = sR).

Solamente en el Ejemplo P9 se determinó rotura del material. En general, sin embargo, se alcanzó un valor aceptable para la resistencia al impacto, muy superior al hallado para los ejemplos comparativos de la Tabla 5, y que garantiza una buena procesabilidad también en la construcción de carcasas.

TABLA 5

5

En estos ejemplos comparativos, la resistencia al impacto alcanzada se encuentra muy por debajo de los valores requeridos, por ejemplo, para la construcción de carcasas. Una resistencia al impacto de 8, como la calculada para el ejemplo comparativo V5, significa un material duro muy friable y no es apropiado para la construcción de carcasas. Se necesitan, en este caso, resistencias al impacto de al menos 30.

Dado que todos los materiales según los Ejemplos comparativos V5 hasta V8 mostraron rotura del material, tampoco se expone aquí ningún trabajo de impacto.

TABLA 6

6

Con las poliamidas técnicas, como la PA6-Ultramid B3L utilizada en este caso, el alargamiento a la rotura se debe calificar como propiedad problemática. Normalmente, en las poliamidas técnicas no es mayor que 0,02, como se muestra en la Tabla 7 con los Ejemplos comparativos V9-V12. Únicamente V10 muestra un valor mejorado en orden de magnitud, porque en este caso se utilizó, adicionalmente, AMEO. Los valores habitualmente malos en relación con el alargamiento a la rotura se manifiestan en las actuales poliamidas técnicas por rotura frágil.

TABLA 7

7

Como se desprende de las observaciones de la Tabla 6, el alargamiento a la rotura es de gran importancia en el perfil de propiedades de estas poliamidas técnicas, como las utilizadas en este caso para la composición polímera. Se muestra, de esta forma que, con la excepción de P13, cada una de las composiciones polímeras preparadas según la invención tiene un alargamiento a la rotura que se encuentra, como mínimo, tres órdenes de magnitud por encima de los valores alcanzados actualmente en el estado de la técnica para el alargamiento a la rotura.

\vskip1.000000\baselineskip

TABLA 8 Con polímero polar (nulo)

8

Las composiciones polímeras fabricadas, según la invención, con polímero polar (nulo), que hasta ahora no se consideraban factibles en el estado de la técnica, muestran un excelente perfil de propiedades. Se ha demostrado especialmente ventajoso que en la extrusión no se forman rebabas, y que el material muestra un comportamiento excelente en la extrusión. En el moldeo, la contracción es menor y la superficie es claramente mejor.

Adicionalmente, los ensayos han sido diseñados de tal forma que contradicen la creencia, muy extendida en este terreno, según la cual el perfil de propiedades de las composiciones polímeras o del compuesto polímero mejora de manera lineal con una fracción mayor de cargas.

Tal como muestra la Tabla 8, la pareja experimental P21-P22 tiene el perfil de propiedades más equilibrado, con elevados valores de medición o valores medios equilibrados en relación con las propiedades investigadas.

TABLA 9 Con polímero apolar (nulo)

9

\vskip1.000000\baselineskip

Este ejemplo de composición polímera o compuesto polímero se refiere a un tipo de lámina para la fabricación de láminas por soplado. La ausencia de linealidad a la que se ha hecho referencia ya en la Tabla 8 de las composiciones de polímero-carga-mezcla básica con respecto a la parte porcentual de la mezcla básica, que constituye básicamente también una carga, se pone claramente de manifiesto también en este caso. Con el ensayo P25 se alcanzó un muy buen perfil global de propiedades, con resultados de medición equilibrados que, en comparación, es mejor todavía que, por ejemplo, en los ensayos P23, P24 con 20% de mezcla básica.

Comparados con el ensayo comparativo V16, sin embargo, también P23 y P24 muestran valores claramente mejores. Con un alargamiento a la rotura de sólo 0,2, no es posible garantizar la estabilidad de la lámina en el material según el citado ensayo comparativo.

TABLA 10 Con polímero apolar (nulo)

10

En la Tabla 10, por medio de Eltex KL 104 se indica un polipropileno como el que se utiliza para el moldeo por inyección y la extrusión. El perfil de propiedades equilibrado se logra también con las composiciones polímeras o el compuesto polímero según la invención, con composiciones según los ensayos P28-P30. También en este caso se observa la ausencia de linealidad.

Por el contrario, con P30 se alcanza un valor excelente para el índice de fusión, en tanto que el alargamiento a la rotura desciende de manera más desfavorable. No obstante, éste no es decisivo, en general, para el procesamiento mencionado. El alargamiento a la rotura se auto-ajusta básicamente, en el caso del polipropileno, por la extrusión.

Básicamente, es posible comprobar que los polímeros, composiciones polímeras o compuestos fabricados con el uso de mezclas básicas de polvo o polímero, exhiben ventajas esenciales con respecto a los polímeros, composiciones polímeras o compuestos conocidos hasta ahora en el estado de la técnica, con cargas exclusivas de nanoarcillas. Se someten mejor al procesamiento, están esencialmente exentos de polvillo y muestran una densidad aparente (sin compactar) relativamente alta.

Claims

1. Mezcla básica pulverulenta, que tiene una nanoarcilla procedente de un material estratificado inorgánico, capaz de hincharse y orgánicamente intercalado, que se somete a un recubrimiento superficial en un procedimiento seco con un aditivo o una mezcla de aditivos pre-exfoliante.

2. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 1, caracterizada porque la nanoarcilla contenida tiene un tamaño medio de partícula de 0,1 hasta 1000 \mum, preferentemente 0,1 hasta 100 \mum, de forma especialmente preferida de 1 hasta 15 \mum y, de manera muy especialmente preferida, de 2 hasta 10 \mum.

3. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la nanoarcilla contenida comprende nanoarcilla molida.

4. Mezcla básica pulverulenta según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizada porque el material estratificado inorgánico se selecciona de silicatos estratificados naturales o sintéticos.

5. Mezcla básica pulverulenta según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el aditivo o la mezcla de aditivos se selecciona del grupo de los ácidos grasos saturados o insaturados y sus sales, de los derivados de ácidos grasos, de los ácidos grasos polímeros, de los derivados de siloxano, o sus mezclas.

6. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 5, caracterizada porque los ácidos grasos o derivados de ácidos grasos se seleccionan de ácidos grasos con 10 hasta 30 átomos de carbono.

7. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque los derivados de ácidos grasos se seleccionan de derivados hidrogenados, derivados alcohólicos, derivados amínicos, o sus mezclas.

8. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque los ácidos grasos insaturados comprenden los hidroxiácidos grasos mono- o poli-insaturados.

9. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque los derivados de ácidos grasos se seleccionan del grupo de ácidos grasos polímeros, los ácidos ceto-grasos, las alquil-oxazolinas de ácidos grasos y alquil-bisoxazolinas de ácidos grasos, o sus mezclas.

10. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 5, caracterizada porque los derivados de siloxano se seleccionan del grupo compuesto por oligo-alquilsiloxanos, poli-dialquilsiloxanos, poli-alquilarilsiloxanos, poli-diarilsiloxanos, o sus mezclas.

11. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 10, caracterizada por derivados de siloxano funcionalizados con al menos un grupo reactivo.

12. Mezcla básica pulverulenta según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el aditivo o la mezcla de aditivos se selecciona del grupo de copolímeros de etileno-propileno (EPM), terpolímeros de etileno-propileno (EPDM), elastómeros termoplásticos, adhesivos, reticulantes, o sus mezclas.

13. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 12, caracterizada por un peso molecular medio de EPM y/o EPDM menor que 20.000.

14. Mezcla básica pulverulenta según la reivindicación 12 ó 13, caracterizada por una relación de etileno a propileno en EPM y/o EPDM de 40:60 hasta 60:40.

15. Mezcla básica pulverulenta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una mezcla esencialmente homogénea de la nanoarcilla pre-exfoliada con un polvo de polímero.

16. Uso de la mezcla básica de polvo según una de las reivindicaciones 1 a 15 como carga en polímeros o composiciones polímeras.

17. Uso según la reivindicación 16, en donde la mezcla básica pulverulenta (mezcla básica de polvo) se mezcla inicialmente con un polímero portador para obtener una mezcla básica de polímero.

18. Uso según la reivindicación 16 ó 17, en combinación con una carga protectora contra las llamas.

19. Uso según la reivindicación 18, caracterizado porque la carga protectora contra las llamas está exenta de halógenos.

20. Uso según la reivindicación 19, caracterizado porque la carga protectora contra las llamas y exenta de halógenos se selecciona de hidróxido de aluminio, oxihidrato de aluminio (böhmita), hidróxido de magnesio, óxido de magnesio, brucita, carbonato de magnesio, hidromagnesita, huntita, bauxita, carbonato de calcio, talco, polvo de vidrio, melamina-isocianuratos, sus derivados y preparaciones, boratos, estannatos e hidroxi-estannatos, fosfatos o sus mezclas.

21. Uso según la reivindicación 16 ó 17, como carga en poliolefinas y sus mezclas, materiales sintéticos técnicos y sus mezclas, así como aleaciones.

22. Uso según una de las reivindicaciones 16 a 21, para elastómeros y duroplásticos.

23. Uso según una de las reivindicaciones 16 a 22, caracterizado por una parte de nanoarcilla pre-exfoliada de 0,1-50% en peso, preferentemente 0,1-15% en peso, en el polímero o la composición polímera terminada.