ES2456294T3

ES2456294T3 - Artículo y método para producir una mezcla de espuma de baja densidad de polímero estirénico y poliolefina

Info

Publication number: ES2456294T3
Application number: ES08872107.1T
Authority: ES
Inventors: Chau Van Vo
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: CN101925643A; JP2011514404A; CA2714210C; US20090197983A1; RU2010136946A; RU2480490C2; CN101925643B; EP2240539B1; EP2240539A1; JP5632293B2; WO2009099482A1; CA2714210A1

Abstract

Una espuma polimérica extruida que comprende: (i) un polímero estirénico que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg); en donde la Tg se obtiene usando el método de mitad de altura de la segunda curva de fusión de la DSC según la norma ASTM E1356-03; en donde el polímero estirénico consiste esencialmente en un copolímero de estireno-acrilonitrilo; y en donde el copolímero de estireno-acrilonitrilo tiene un componente de acrilonitrilo de 5% a 25% basado en el peso total del copolímero de estireno-acrilonitrilo; y (ii) un polímero olefínico que tiene una temperatura de cristalización (Tc); en donde la Tc es la temperatura de fusión máxima obtenida de la curva de enfriamiento usando una calorimetría diferencial de barrido (DSC) según el método ASTM D3418-03; y en donde el polímero olefínico consiste esencialmente en polietileno, polipropileno, copolímero etilénico, o cualquier combinación de los mismos; en donde la Tg del polímero estirénico y la Tc de la poliolefina, están en un intervalo de 30ºC una respecto a otra; en donde la cantidad de material poliolefínico a material estirénico es de 2:98 a 20:80; en donde el polímero estirénico y el polímero olefínico están presentes como una mezcla que incluye menos de 5% de interpolímero o menos de 2% de cualquier otro compatibilizador por peso total de polímero; y en donde la espuma tiene una densidad inferior a 36 kg/m3 (medida según la norma ASTM D1622-03), una resistencia a la compresión vertical mayor de 100 kPa y menor de 300 kPa (medida según la norma ASTM D1621- 04), y una relación de resistencia a la compresión (Rc) mayor de 0,35.

Description

Artículo y método para producir una mezcla de espuma de baja densidad de polímero estirénico y poliolefina

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a espumas poliméricas termoplásticas, y en particular a mezclas de espumas extruidas de baja densidad y a su procesamiento.

Antecedentes de la invención

En el campo del procesamiento de polímeros, las espumas de poliestireno extruido se producen en general con densidad relativamente alta, normalmente por encima de 36 kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Para reducir la densidad de la espuma, se puede usar una post-expansión secundaria tal como post-expansión con vapor de agua o vacío para aumentar la eficacia del agente de soplado. Sin embargo, se observa que con el uso de la postexpansión secundaria, la espuma tiende a expandirse en una dirección en general paralela a la dirección de extrusión (normalmente conocida como la "dirección de la máquina" y a lo largo del eje X en un sistema cartesiano) y no tiende a expandirse en una dirección en general perpendicular a la dirección de extrusión (normalmente conocida como la "dirección transversal de la máquina" y a lo largo del eje Y en un sistema cartesiano). Como consecuencia de la expansión en la dirección de la máquina, se puede producir una caída de la resistencia a la compresión vertical (medida según la norma de la American Society for Testing Materials ("ASTM") ASTM D1621-04), en donde la resistencia a la compresión vertical sería la resistencia a la compresión en respuesta a una carga a lo largo del eje Z en un sistema cartesiano (denominado normalmente la dimensión del grosor, que es mutuamente perpendicular a los ejes X e Y). La resistencia a la compresión vertical influye en una medida conocida como la "relación de resistencia a la compresión (Rc)". La relación de resistencia a la compresión "Rc" es la relación de la resistencia a la compresión vertical a la resistencia a la compresión total del artículo espumado. La resistencia a la compresión total es una suma de la resistencia a la compresión en los ejes X, Y y Z de la espuma.

En muchas aplicaciones para espumas extruidas, tal como artículos de absorción de energía o barreras de seguridad, a menudo se desea que la espuma tenga una densidad relativamente baja (p. ej., menor de aproximadamente 36 kg/m3 medida según la norma ASTM D1622-03), Rc relativamente alta (p. ej. mayor de aproximadamente 0,35) o ambos. También se pueden desear espumas con una resistencia a la compresión vertical preferiblemente mayor de aproximadamente 100 kilo-Pascal (kPa) y menor de aproximadamente 300 kPa según la norma ASTM D1621-04). También pueden ser deseables un buen acabado superficial (p. ej., sustancialmente sin grietas) y una buena estructura alveolar (p. ej., celdas de la espuma que contienen pequeños agujeros menos de aproximadamente 5 por ciento (%) del tiempo en el caso de una espuma de celda cerrada). También es atractivo producir dicha espuma con consecuencias medioambientales relativamente benignas.

En general, antes de la presente invención, la técnica buscaba lograr las características de la espuma mencionadas antes mediante el uso de mezclas de resina de poliestireno y poliolefina e ingredientes compatibilizadores caros. Por ejemplo, un procedimiento ha sido usar compatibilizadores poliméricos (p. ej., caucho de estireno-dieno conjugado hidrogenado, interpolímero de etileno-estireno, copolímero de tribloques de estireno-isopreno-estireno, o similares), modificadores de la permeabilidad (p. ej., monoestearato de glicerol, glicérido del ácido monoesteárico, monoestearina, o similares), o un agente de reticulación. A modo de ilustración, la patente de EE.UU. nº 6.048.909 describe una espuma con características atractivas en las que se usa un interpolímero en una mezcla.

Del lado del procesamiento, se ha usado limoneno como adyuvantes de espumado, polimerización en emulsión o se han usado agentes de soplado que dañan el medio ambiente (p. ej., mezcla de cloro y diclorodifluorometano "CFC12"). A modo de ilustración, la patente de EE.UU. nº 4.515.907 y patente japonesa 61101538A describen una espuma fabricada con uno o ambos agentes de soplado que dañan el medio ambiente mencionados antes.

Entre la bibliografía que se refiere a esta tecnología se incluyen los siguientes documentos de patentes: solicitud de patente publicada de Estados Unidos ("USPub"); patente de Estados Unidos ("US"); solicitud internacional publicada en virtud del Tratado de Cooperación en materia de patentes ("WO"); patente japonesa ("JP"); patente alemana ("DE"); patente europea ("EP"); USPub2002111389A1; US5.290.822; US4.652.590; USPub2004152795A1; US4.515.907; USPub2005154115A1; US4.692.471; US4.605.682; US5.693.687; US6.225.363; US5.137.933; US6.048.909; US5.591.778; WO2004087798A1; WO2000053669A1 WO9951667A1; WO8808864A1; WO9114724A2; JP06049256A; JP04089846A; JP2004352927A; JP62174237A; JP03081347A; JP02232240A; JP61101538A; JP59105036A; JP58191727; JP62280237A; JP2004323635A; DE102004042297A1; DE102004042297A1; EP1095969A2; y EP1847566A1.

El documento EP 1847566 describe una mezcla que comprende al menos 70% en peso de una resina de poliestireno y de 0,5% a 30% en peso de un termoplástico diferente, para mezclar para la elaboración de una espuma, un método para producirla y su uso como un aislante térmico.

El documento WO 00/78851 describe una espuma polimérica de celda cerrada que se forma usando negro de horno que contiene aceite como potenciador del aislamiento.

Wong et al., Journal of Cellular Plastics, 2006, p153-163 examinan la densidad de espuma del poliestireno (S) mezclado con polietileno de baja densidad (LDPE) en diferentes proporciones, y la conductividad térmica de cubetas de aislamiento por vacío usando PS/PE con espuma de relleno como materiales centrales.

El documento WO 96/11970 describe un procedimiento para preparar un polímero de celda cerrada de baja densidad que comprende una pluralidad de celdas cerradas que tienen un tamaño de celdas medio de al menos aproximadamente 0,08 mm, caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas de plastificar con calor una formulación de polímero aromático monovinílico expandible o espumable que comprende una composición de polímero aromático monovinílico no lineal y un agente de soplado medioambientalmente aceptable; y reducir la presión en la mezcla para formar una espuma.

El documento US 5.426.125 describe un gel de polímero estirénico espumable capaz de formar una estructura de celdas cerradas y un procedimiento para hacer la estructura alveolar.

Compendio de la invención

La presente invención cubre las necesidades anteriores proporcionando una espuma estirénica extruida y un método para producirla que da características atractivas de densidad, relaciones de compresión, calidad superficial, estructura alveolar o cualquier combinación de las mismas, con una cantidad mínima o sustancialmente sin ninguna sustancia compatibilizadora. Los aditivos que funcionan como sustancias compatibilizadoras o modificadoras de la permeabilidad en general están presentes preferiblemente en una cantidad menor de aproximadamente 5% del peso total del polímero, más preferiblemente menor de aproximadamente 2%, más preferiblemente menor de aproximadamente 1%, y lo más preferiblemente totalmente ausente del artículo espumado.

Por consiguiente, según un aspecto de la presente invención, se contempla una espuma polimérica extruida que comprende:

(i) un polímero estirénico que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg: la temperatura por debajo de la cual las propiedades físicas de materiales amorfos varían de una forma similar a los de una fase sólida (estado vítreo), y por encima de la cual los materiales amorfos se comportan como líquidos);

en donde la Tg se obtiene usando el método de mitad de altura de la segunda curva de fusión de la DSC según el método ASTM E1356-03;

en donde el polímero estirénico consiste esencialmente en un copolímero de estireno-acrilonitrilo;

y en donde el copolímero de estireno-acrilonitrilo tiene un componente de acrilonitrilo de 5% a 25% basado en el peso total del copolímero de estireno-acrilonitrilo; y

(ii) un polímero olefínico que tiene una temperatura de cristalización (Tc),

en donde la Tc es la temperatura de fusión máxima obtenida de la curva de enfriamiento usando una calorimetría diferencial de barrido (DSC) según el método ASTM D3418-03; y

en donde el polímero olefínico consiste esencialmente en polietileno, polipropileno, copolímero etilénico, o cualquier combinación de los mismos;

en donde la Tg del polímero estirénico y la Tc de la poliolefina, están en un intervalo de 30ºC una respecto a otra;

en donde la cantidad de material poliolefínico a material estirénico es de 2:98 a 20:80;

en donde el polímero estirénico y el polímero olefínico están presentes como una mezcla que incluye menos de aproximadamente 5% de interpolímero o menos de aproximadamente 2% de cualquier otro compatibilizador en peso de polímero total; y

en donde la espuma tiene una densidad resultante inferior a aproximadamente 36 kg/m3 (medida según la norma ASTM D1622-03), una resistencia a la compresión vertical mayor que aproximadamente 100 kPa y menor de aproximadamente 300 kPa (medida según la norma ASTM D1621-04), y una relación de resistencia a la compresión mayor de aproximadamente 0,35.

La invención se puede caracterizar además por una o cualquier combinación de las características descritas en la presente memoria, tales como que la espuma carece esencialmente de cualquier compatibilizador; la temperatura de transición vítrea Tg del polímero estirénico y la temperatura de cristalización Tc de la poliolefina, medidas en ºC, están preferiblemente en un intervalo de 20ºC una respecto a otra; la espuma polimérica de baja densidad extruida incluye al menos un aditivo seleccionado de un retardante de llama, un colorante, un agente de nucleación, una arcilla, un estabilizante de ultravioleta, o un bloqueante de IR; la espuma polimérica extruida en donde la Tg está en el intervalo de aproximadamente 90 a 120°C, la Tc está en el intervalo de aproximadamente 70 a 130°C; la espuma polimérica extruida consiste esencialmente en al menos 50% en peso de copolímero de estireno-acrilonitrilo y al menos 5% de polietileno lineal de baja densidad; la espuma polimérica de baja densidad extruida tiene una relación

de resistencia a la compresión mayor de aproximadamente 0,35 (medida según la norma ASTM D1621-04); la espuma polimérica de baja densidad extruida tiene una densidad resultante inferior a aproximadamente 32 kg/m3 (medida según la norma ASTM D1622-03); la espuma polimérica de baja densidad extruida es una espuma de celda abierta, una espuma de celda cerrada, o cualquier combinación de las mismas (como se usa en la presente memoria, las estructuras de espuma de "celda cerrada" se refieren a espumas que tienen un contenido de celdas abiertas menor de 30%, determinado por el método ASTM D6226-05, mientras que las estructuras de espuma de "celda abierta" se refieren a un contenido de celdas abiertas mayor o igual a 30%, determinado por el método ASTM D6226-05); la espuma polimérica extruida en donde la resistencia a la compresión vertical es menor de aproximadamente 300 kPa; o cualquier combinación de los anteriores.

Otro aspecto de la presente invención contempla un procedimiento de formación del artículo de espuma polimérica extruida, que comprende las etapas de:

(a): mezclar el material estirénico con el polímero olefínico, en donde el polímero olefínico tiene una Tc mayor de 70ºC, para formar una mezcla polimérica;

(b): introducir un agente de soplado que incluye agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), o ambos en la mezcla polimérica; y

(c): espumar la mezcla polimérica a una temperatura por encima de la Tc del polímero olefínico para formar directamente una espuma.

También se describe en la presente memoria un procedimiento de formación de un artículo de espuma polimérico extruido, que comprende las etapas de: mezclar un polímero estirénico con un polímero olefínico que tiene una temperatura de cristalización mayor de 25ºC, en una cantidad menor que la cantidad del polímero estirénico, para formar una mezcla polimérica que incluye menos de aproximadamente 5% de interpolímero o menos de aproximadamente 2% de cualquier otro compatibilizador, por peso total de polímero; introducir un agente de soplado que incluye H2O, CO2, hidrocarburos, hidrofluorocarbonos, o cualquier combinación de los anteriores, en la mezcla polimérica; y espumar la mezcla polimérica a una temperatura superior a la temperatura de cristalización del polímero olefínico, hasta una densidad resultante inferior a aproximadamente 28 kg/m3 (medido según la norma ASTM D-1622-03) y una relación de resistencia a la compresión mayor de aproximadamente 0,35.

Este aspecto de la invención se puede caracterizar además por una o cualquier combinación de las características descritas en la presente memoria, tales como que el polímero estirénico consiste esencialmente en poliestireno, copolímero de estireno-acrilonitrilo, o cualquier combinación de los mismos; la poliolefina consiste esencialmente en polietileno, polipropileno, copolímero etilénico, copolímero de bloques olefínicos o cualquier combinación de los mismos; el copolímero de estireno-acrilonitrilo tiene un componente de acrilonitrilo de aproximadamente 1% a 35%; el procedimiento incluye una etapa de introducir al menos un aditivo a la mezcla polimérica, seleccionado de un retardante de llama, un colorante, un agente de nucleación, una arcilla, un estabilizante ultravioleta, un bloqueante de infrarrojo (IR), o cualquier combinación de los mismos; la mezcla polimérica consiste esencialmente en al menos 50% en peso de la mezcla polimérica de copolímero de estireno-acrilonitrilo y al menos 2% en peso de la mezcla polimérica de polietileno lineal de baja densidad; la espuma es una espuma de celda abierta o la espuma es una espuma de celda cerrada, o cualquier combinación de los anteriores.

Entre las ventajas que se pueden obtener a partir de los aspectos de la presente invención, están que una espuma de densidad relativamente baja (p. ej., menos de (<) 36 kg/m3) con una relación de resistencia a la compresión alta (Rc mayor que (>) 0,35, preferiblemente > 0,40) se puede extruir en línea de forma eficaz y reproducible usando un agente de espumado medioambientalmente aceptable y pocos o sin usar compatibilizadores. La espuma, en general tendrá una estructura alveolar regular (es decir, la estructura alveolar está relativamente igualada y en general es constante y uniforme a lo largo de la espuma). Las propiedades y características resultantes deben permitir que la espuma funcione bien para aplicaciones que requieren absorción de energía. En particular, la espuma puede ayudar a satisfacer los requisitos del mercado para aplicaciones de impactos torácicos (p. ej., impactos que sufren los pasajeros de un vehículo en un impacto lateral) e impactos con barreras de seguridad (p. ej., impactos de vehículos con barreras de la carretera).Para estas aplicaciones de absorción de energía, la resistencia a la compresión vertical de la espuma debería ser menor de 300 kPa, preferiblemente menor de 250 kPa y lo más preferiblemente menor de 200 kPa.

Descripción detallada

La presente invención se dirige a un artículo de espuma polimérica mejorado, y preferiblemente a uno hecho de una espuma termoplástica (p. ej., un material de espuma polimérica que incluye un polímero aromático de alquenilo, un polímero olefínico, tal como polímero α-olefínico, y más preferiblemente una combinación de los mismos). La presente invención es particularmente adecuada para espumas poliméricas hechas por un procedimiento de espumado por extrusión. A modo de ejemplo, en un aspecto preferido de la presente invención, los ingredientes poliméricos se convierten en un fundido de polímero y se incorpora un agente de soplado en el fundido de polímero para formar un gel espumable. Después, el gel espumable se extruye a través de una hilera y se enfría adecuadamente para formar un producto deseado. Dependiendo de la hilera y de las condiciones de operación, el

producto puede variar de un producto de hebras de espuma fundidas, tal como una plancha o varilla de espuma extruida, pasando por perlas de espuma y hasta hebras troceadas de perlas espumables. Preferiblemente, el producto es una plancha o varilla relativamente gruesa (p. ej., mayor de aproximadamente 15 milímetros (mm)). A continuación se discuten parámetros y etapas de procesamiento más detallados.

Las referencias un acrílico o (met)acrílico (o términos derivados tales como "acrilato") contemplan metacrílicos y acrílicos (y términos derivados correspondientes).

La expresión "que consiste esencialmente en" para describir una combinación, incluirá los elementos, ingredientes, componentes o etapas identificadas, y aquellos otros elementos, ingredientes, componentes o etapas que no afectan materialmente a las características básicas y nuevas de la combinación.

El uso de los términos "que comprende" o "que incluye" para describir combinaciones de elementos, ingredientes, componentes o etapas en la presente memoria, también contempla realizaciones que consisten esencialmente en los elementos, ingredientes, componentes o etapas.

Los elementos, ingredientes, componentes o etapas plurales pueden ser indicados por un solo elemento, ingrediente, componente o etapa integrado. Alternativamente, un solo elemento, ingrediente, componente o etapa integrado se puede dividir en elementos, ingredientes, componentes o etapas plurales. La descripción de "un" o "una" para describir un elemento, ingrediente, componente o etapa, no se pretende que excluya elementos, ingredientes, componentes o etapas adicionales. Todas las referencias citadas en la presente memoria con respecto a elementos o metales pertenecientes a un Grupo determinado se refieren a la Tabla Periódica de los Elementos publicada y registrada por CRC Press, Inc., 1989. Cualquier referencia al Grupo o Grupos será al Grupo o Grupos según se refleje en esta Tabla Periódica de los Elementos, usando el sistema IUPAC para numerar los grupos.

Una aplicación particular preferida de los aspectos de la presente invención, es una espuma polimérica extruida de baja densidad de celda cerrada (p. ej., incluyendo un material poliestirénico) con una densidad inferior a aproximadamente 36 kg/m3 (medida según la norma ASTM D1622-03). También presenta una resistencia a la compresión vertical mayor de aproximadamente 100 kPa y menor de aproximadamente 300 kPa (medida según la norma ASTM D1622-03), buen acabado superficial (p. ej. sustancialmente exento de grietas por inspección visual) y buena estructura de celdas cerradas (p. ej., celdas de espuma cerradas como se define y mide por el método ASTM D6226-05 en una cantidad menor de aproximadamente 5% de las celdas totales a lo largo de sustancialmente todo su volumen). En otro aspecto, el artículo espumado podría presentar las características anteriores, pero incluirá una espuma de celda abierta. Las espumas de celda cerrada de la presente invención pueden tener un contenido de hasta 30% de celdas abiertas, pero preferiblemente tienen 10% o menos, más preferiblemente 5% o menos y lo más preferiblemente 0% de contenido de celdas abiertas, determinado según la norma ASTM D6226-05. Una aplicación particularmente útil de las enseñanzas de la presente invención, en la presente memoria es la fabricación de una espuma extruida que puede incluir o consistir esencialmente en un material que incluye poliestireno, tal como una mezcla o copolímero del mismo (p. ej., un copolímero de estireno-acrilonitrilo) y un polímero olefínico. En una realización particularmente preferida, la Tg del polímero estirénico y la Tc del polímero olefínico, están preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 30ºC y más preferiblemente dentro de un intervalo de aproximadamente 20ºC uno respecto a otro.

La Tc se mide usando un calorímetro diferencial de barrido (DSC) según el método ASTM D3418-03. Se obtiene a partir de la curva de enfriamiento y es la temperatura de fusión máxima. La temperatura de transición vítrea se obtiene usando el método de mitad de altura de la segunda curva de fusión de la DSC (llamada también segundo calor) según el método ASTM E1356-03. El procedimiento consiste en calentar rápidamente una muestra de 5 g en una cubeta de aluminio sellada desde temperatura ambiente a 180°C (a una velocidad de 10°C por minuto); mantener a 180°C durante 4 min para asegurar la fusión completa; enfriar a 10°C/min a aproximadamente 40°C por debajo de la Tg esperada; mantener a esta temperatura durante 4 min para la estabilización de la DSC; y calentar de nuevo a 180°C a 10°C/min.

Un artículo ilustrativo de la presente invención incluyen al menos aproximadamente 50% de poliestireno, al menos aproximadamente 1% de copolímero de estireno-acrilonitrilo, y al menos 5% de polímero olefínico, todos en peso del polímero total. Los aditivos que funcionan como compatibilizadores o modificadores de la permeabilidad (p. ej., caucho de estireno-dieno conjugado hidrogenado, copolímeros de bloques de dieno-vinilareno modificado por ácido e hidrogenado, interpolímero de etileno-estireno, copolímero tribloques de estireno-isopreno-estireno, monoestearato de glicerol y glicérido de ácido monoesteárico, monoestearina) en general están presente preferiblemente en una cantidad menor de aproximadamente 5% del peso total de polímero, más preferiblemente menos de aproximadamente 2%, más preferiblemente menos de aproximadamente 1%, incluso más preferiblemente menos de 1% y lo más preferiblemente está totalmente ausente del artículo espumado. A modo de ejemplo, está contemplado que dichos compatibilizadores o modificadores de la permeabilidad listados anteriormente pueden estar presentes, pero preferiblemente solo en cantidades limitadas (como un porcentaje en peso del polímero total) tal como: menos de 5% de caucho de estireno-dieno conjugado hidrogenado; menos de 5% de copolímeros de bloques de dienovinilareno modificado con ácido e hidrogenado; menos de 5% de interpolímero de etileno-estireno; menos de 3% de copolímero tribloques de estireno-isopreno-estireno; menos de 2% de monoestearato de glicerol; menos de 1% de

glicérido de ácido monoesteárico, menos de 0,5% de monoestearina. Para los términos de la presente solicitud, un compatibilizador se puede definir como una sustancia que previene la separación de fase macroscópica de la mezcla de polímero, y la mezcla de polímero se puede procesar en estado fundido para formar una espuma. Para los términos de la presente solicitud, un modificador de la permeabilidad es una sustancia que se puede usar para modificar la velocidad a la que el agente de soplado escapa de las celdas de la espuma después de enfriar la espuma. Se pueden añadir otras cargas o aditivos (p. ej., un retardante de llama, un colorante, un agente de nucleación, una arcilla, un estabilizante de ultravioleta, un bloqueante de infrarrojo (IR), o similares) para potenciar las propiedades del artículo (p. ej., color del artículo, propiedades de transferencia térmica, inflamabilidad o similares).

Como se ha indicado, la presente invención hace ventajoso el uso de compuestos aromáticos alquenílicos tales como el estireno. Por consiguiente, debe apreciarse que la referencia a un material "estirénico" o de "poliestireno", en el contexto del artículo de espuma de poliestireno extruido de la presente memoria, incluye materiales poliméricos que contienen más de aproximadamente 50, preferiblemente aproximadamente 75 o más, más preferiblemente aproximadamente 85 o más, por ciento en peso, de un polímero derivado de uno o más compuestos aromáticos alquenílicos tales como el estireno. El material polimérico puede ser enteramente uno o más compuestos aromáticos alquenílicos. Las cantidades adecuadas de compuestos copolimerizables, tales como metacrilatos y acrilatos C1-4, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, acrilonitrilo, anhídrido maleico, y acetato de vinilo, se pueden incorporar en el material de poliestireno. Una realización preferida usa un copolímero de estireno con un vinilo, y más preferiblemente con un nitrilo etilénicamente insaturado, tal como acrilonitrilo, metacrilonitrilo o combinaciones de los mismos. Por ejemplo, se prefiere usar dicho nitrilo etilénicamente insaturado como parte de un copolímero, y en particular un copolímero procesable en estado fundido, tal como estireno-acrilonitrilo ("SAN").

Se pueden encontrar ejemplos de polímeros estirénicos alternativos para usar en la presente memoria, en los párrafos 28-38 de la solicitud de EE.UU. publicada USPub20020111389.

Debe apreciarse que la referencia a un copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN) (o, por simplificar, "SAN"), en el contexto del artículo de espuma de poliestireno extruido de la presente memoria, puede incluir un copolímero SAN que contiene un contenido de copolímero de injerto, un contenido de copolímero de bloques, un contenido de copolímero aleatorio, o cualquier combinación de los mismos. El SAN preferido usado en el presente documento, preferiblemente incluye contenido de copolímero de injerto. El copolímero SAN también puede ser lineal o ramificado.

Típicamente, el peso molecular medio ponderado (Mw) del SAN y, convenientemente, cualquier polímero adicional en la espuma de polímero es aproximadamente 40.000 o más, preferiblemente aproximadamente 60.000 o más, más preferiblemente, aproximadamente 75.000 o más. El Mw del SAN y, convenientemente, cualquier polímero adicional en la espuma polimérica en general es aproximadamente 300.000 o menos, preferiblemente aproximadamente 250.000 o menos, y más preferiblemente aproximadamente 150.000 o menos. A modo de ejemplo, el Mw está en el intervalo de aproximadamente 100.000 a aproximadamente 145.000, y más preferiblemente de aproximadamente 120.000 a aproximadamente 135.000.

Además, es conveniente que aproximadamente 90% o más, y preferiblemente todos los ingredientes poliméricos en la espuma tengan un Mw menor de aproximadamente 1.000.000. El peso molecular medio ponderado del SAN o cualquier otro ingrediente polimérico se selecciona preferiblemente para equilibrar consideraciones de competencia. Por ejemplo, el peso molecular medio ponderado es de forma conveniente suficientemente alto para que las espumas resultantes presenten suficientes características físicas para la aplicación prevista. Sin embargo, no es tan alto para que aumente excesivamente la viscosidad del gel durante el procesamiento y esté comprometida el espumado estable y uniforme.

La proporción del peso molecular medio ponderado (Mw) al peso molecular medio numérico (Mn) para el copolímero SAN, expresada como Mw/Mn preferiblemente está en el intervalo de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 5,0, y más preferiblemente es aproximadamente 2,3.

Los polímeros estirénicos preferiblemente tienen una temperatura de transición vítrea de al menos aproximadamente 80ºC, y más preferiblemente al menos aproximadamente 100°C. Los polímeros estirénicos preferiblemente tienen una temperatura de transición vítrea de menos de aproximadamente 130°C, y más preferiblemente menos de aproximadamente 120°C.

Para las realizaciones en las que se usa SAN como el material estirénico o en combinación con otro material estirénico, preferiblemente la concentración de acrilonitrilo polimerizado (AN) en el copolímero SAN es suficiente para que permita la espumado con agentes de soplado comercialmente atractivos mientras se mantienen las características de estabilidad térmica atractivas mientras está en la fase fundida en una extrusora. Por ejemplo, es preferible que el AN esté presente en una cantidad de al menos aproximadamente cinco (5) % en peso o más del peso de la composición de material estirénico total, más convenientemente aproximadamente diez (10) % en peso o más y más convenientemente aproximadamente 20% en peso o menos basado en el peso de la composición de material estirénico. El material sintético total representa al menos 50% en peso del material polimérico total del

artículo espumado y preferiblemente más de 50% en peso y puede ser 75% en peso o más, 90% en peso o más, 95% en peso o más e incluso 98% en peso basado en el peso de polímero total en la espuma.

Como se ha indicado, entre los constituyentes poliméricos de las espumas de las presentes invenciones, están incluido preferiblemente al menos un material poliolefínico, y preferiblemente una α-olefina. La cantidad de material poliolefínico a material estirénico es de aproximadamente 2:98 a aproximadamente 20:80 o mayor, preferiblemente aproximadamente 5:95 y más preferiblemente aproximadamente 10:90, aunque siempre en una cantidad menor que la del material estirénico. El polímero de α-olefina es un material polimérico que contiene unidades repetidas derivadas por polimerización de una α-olefina. El polímero de α-olefina puede estar opcionalmente exento de cualquier monómero aromático vinílico polimerizado, monómero alifático con impedimento estérico o vinílico o de vinilideno cicloalifático, o ambos. Las α-olefinas particularmente adecuadas tienen de 2 a aproximadamente 20 átomos de carbono, preferiblemente de 2 a aproximadamente 8 átomos de carbono, e incluyen etileno, propileno, 1buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno y similares. Un material poliolefínico particularmente preferido incluye y más preferiblemente consiste esencialmente en copolímero de etano-1-octeno. Los polímeros de α-olefina preferidos son homopolímeros o copolímeros de etileno o propileno. Se prefiere que el polímero olefínico incluya polietileno, polipropileno, copolímero etilénico, o cualquier combinación de los mismos. El polímero olefínico preferido incluye un polietileno, tal como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), o combinaciones de los mismos. Un polímero olefínico particularmente preferido incluye el LLDPE, que puede incluir un homopolímero de etileno, y/o un etileno copolimerizado con una olefina de cadena más larga, tal como buteno, hexeno, octeno, o cualquier combinación de los mismos. El material poliolefínico puede ser el producto de reacción de un procedimiento a baja presión que usa catalizadores de tipo Ziegler-Natta convencionales, como se describe en la patente de EE.UU. nº 4.076.698. Puede tener una distribución en general homogénea de comonómeros, como se describe, por ejemplo, en las patente de EE.UU. nº 3.645.992 y patentes de EE.UU. nº 5.026.798 y 5.055.438. El material poliolefínico puede ser un producto de reacción de la polimerización usando un catalizador de metaloceno.

Los polímeros olefínicos particularmente adecuados tienen un índice de fluidez (ASTM D1238-05, 190°C /2,16 kg) de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 1000 gramos por 10 minutos (g/10 min), y una densidad de aproximadamente 0,85 a aproximadamente 0,97 gramos por centímetro cúbico (g/cc), y más preferiblemente de aproximadamente 0,85 a aproximadamente 0,95 g/cc. Los polímeros olefínicos preferiblemente tienen una temperatura de cristalización de al menos aproximadamente 50°C, y más preferiblemente al menos aproximadamente 70°C. Los polímeros olefínicos preferiblemente tienen una temperatura de cristalización menor de aproximadamente 130°C, y más preferiblemente menor de aproximadamente 120°C. Los polímeros olefínicos tienen una resistencia elástica en el intervalo de aproximadamente 8 a 13 mega-Pascal (MPa) y un porcentaje de alargamiento a la rotura en el intervalo de aproximadamente 200% a 900%, todos medidos por el método ASTM

882.

Un ejemplo de un polímero olefínico preferido tiene una densidad de aproximadamente 0,92 kg/m3 (ASTM D792-00), un índice de fluidez de aproximadamente 2,3 (190°C/2,16 kg, ASTM D1238-05) y una Tc de aproximadamente 105°C.

Un ejemplo de un polímero olefínico preferido es LLDPE Dowlex™ 2247, disponible en The Dow Chemical Company.

Otros polímeros olefínicos adecuados se pueden seleccionar de los descritos en los párrafos 38-45 de la solicitud de EE.UU. publicada nº USPub20020111389. Por lo tanto, los polímeros de α-olefina adecuados pueden incluir homopolímeros o copolímeros de propileno. Además, los polímeros olefínicos que se han sometido a tratamientos de acoplamiento o reticulación ligera son útiles en la presente memoria, con la condición de que permanezcan procesables en estado fundido.

Las espumas de la presente memoria se hacen usando un agente de soplado adecuado, p. ej., un agente de soplado físico, un agente de soplado químico, o ambos. Los agentes de soplado físicos incluyen gases y líquidos que se volatilizan en las condiciones del procedimiento de espumado, mientras que los agentes de soplado químicos producen un gas en las condiciones del procedimiento de espumado mediante algunos medios químicos, normalmente descomposición. Los agentes de soplado físico particularmente adecuados incluyen halogenocarbonos que contienen 1 ó 5 átomos de carbono tales como cloruro de metilo, cloruro de etilo, hidrofluorocarbonos tales como difluorometano (HFC-32), perfluorometano, fluoruro de etilo (HFC-161), 1,1-difluoroetano (HFC-152a), 1,1,1trifluoroetano (HFC-143a), 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), pentafluoroetano (HFC-125), perfluoroetano, 2,2-difluoropropano (HFC-272fb), 1,1,1-trifluoropropano (HFC-263fb), 1,1,1,2,3,3,3heptafluoropropano (HFC-227ea), 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), y 1,1,1,3,3-pentafluorobutano (HFC365mfc); agentes de soplado orgánico tales como hidrocarburos saturados o insaturados y cíclicos que tienen de 2 a 9 carbonos (C2-C9) incluyendo etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, neopentano, ciclobutano, y ciclopentano; y alcoholes alifáticos que tienen de uno a cinco carbonos (C1-C5) tales como metanol, etanol, n-propanol e isopropanol; compuestos que contienen el grupo carbonilo, tales como acetona, 2-butanona y acetaldehído; compuestos que contienen el grupo éter, tales como dimetil éter, dietil éter, metil etil éter; compuestos tipo carboxilatos, tales como formiato de metilo, acetato de metilo, acetato de etilo; compuestos de ácido carboxílico. También son útiles dióxido de carbono, nitrógeno, argón, agua y similares. Se pueden usar mezclas de estos agentes de expansión físicos. Los agentes de soplado químicos adecuados incluyen, por ejemplo,

azodicarbonamida, dinitrosopentametilen-tetramina, hidrazida de bencenosulfonilo, azodiisobutironitrilo, 4,4oxibenceno-sulfonil-semicarbazida, p-toluenosulfonil-semicarbazida, azodicarboxilato de bario, N,N'-dimetil-N,N'dinitrosotereftalamida, trihidrazino-triazina y bicarbonato sódico. Un agente de soplado particularmente preferido para usar en la presente memoria se selecciona de agua, dióxido de carbono, isobutano (iC4) o cualquier combinación de los mismos.

A modo de ejemplo, en una realización preferida, el agente de soplado se puede incorporar en el fundido en una proporción en peso de entre aproximadamente 0,5 a aproximadamente 50 partes de agente de soplado por 100 partes de peso de polímero total (p. ej., LLDPE y copolímero SAN) que se van a expandir, más preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 30 partes por 100 partes (pph) de polímero que se va a expandir; y todavía más preferiblemente de aproximadamente 3 a 15 partes por 100 partes de polímero que se va a expandir.

En una realización preferida, la espuma contiene menos de aproximadamente 5%, preferiblemente menos de aproximadamente 2%, o lo más preferiblemente carece de cualquier interpolímero aleatorio. Dicho compatibilizador se discute en la solicitud publicada de EE.UU. nº USPub20020111389. Además, preferiblemente carece de cualquier interpolímero aromático de α-olefina/vinilo. Esto incluye copolímeros, terpolímeros y tetrapolímeros. "Unidad monomérica" se refiere a una parte de la cadena principal del polímero que deriva de un solo monómero. "Hidrocarbilo" significa cualquier grupo alifático, cicloalifático, aromático, alifático sustituido con arilo, cicloalifático sustituido con arilo, aromático sustituido con alifático, o cicloalifático sustituido con alifático. "Hidrocarbiloxi" significa un grupo hidrocarbilo que tiene un enlace de oxígeno entre él y el átomo de carbono al que está unido. "Alifático" significa un compuesto que tiene una disposición de cadena lineal o ramificada de sus átomos de carbono.

Un interpolímero se define como una mezcla de polímeros que contiene un compatibilizador polimérico para el polímero aromático de alquenilo y el polímero de α-olefina. El compatibilizador polimérico previene la separación de fase macroscópica de la mezcla de polímeros, y la mezcla de polímeros es procesable en estado fundido para formar una espuma. El compatibilizador potencia la mezcla entre los componentes poliméricos. Los compatibilizadores adecuados incluyen algunos interpolímeros aromáticos de α-olefina alifática/vinilo.

Los ejemplos de α-olefinas incluyen por ejemplo, α-olefinas que contienen de 3 a aproximadamente 20, preferiblemente de 3 a aproximadamente 12, más preferiblemente de 3 a aproximadamente 8 átomos de carbono. Son particularmente adecuados el etileno, propileno, buteno-1,4-metil-1-penteno, hexeno-1 u octeno-1 o etileno en combinación con uno o más de propileno, buteno-1,4-metil-1-penteno, hexeno-1 u octeno-1. Estas α-olefinas no contienen restos aromáticos, alifáticos con impedimento estérico o cicloalifáticos. Otro u otros monómeros etilénicamente insaturados polimerizables opcionales incluyen norborneno y norbornenos sustituidos con alquilo C 110 o arilo C6-10, siendo un interpolímero de ejemplo etileno/estireno/norborneno.

Además, en una realización preferida, la espuma puede ser una mezcla binaria, exenta de reticulación de estireno y olefina. También puede carecer de una red interpenetrante obtenida por polimerización en disolución o emulsión de estireno y olefina, y carecer de monómero de etileno propileno dieno (EPDM) injertado.

En otra realización preferida, es conveniente para el artículo de espuma que tenga un grosor sustancial que sea útil en aplicaciones tales como impactos torácicos (p. ej., impactos que sufren los pasajeros de un vehículo en un impacto lateral) e impactos con barreras de seguridad (p. ej., impactos de vehículos con barreras de la carretera).El artículo de espuma es preferiblemente de al menos aproximadamente 10 mm de grosor, más preferiblemente aproximadamente 15 mm de grosor y lo más preferiblemente aproximadamente 20 mm de grosor o más.

Aunque las composiciones de la presente memoria tienen aplicación para hacer espumas de perlas expandidas, preferiblemente, las presentes estructuras de espumas se forman por un procedimiento de extrusión, tal como se describe en los párrafos 74-81 de la solicitud publicada de EE.UU. nº USPub20020111389.

Por lo tanto, el procedimiento típicamente incluirá la fusión y mezcla del polímero o polímeros como se ha descrito previamente o con otros polímeros, ingredientes aditivos (tales como uno o más agentes de deslizamiento, colorantes, pigmentos, cargas (opcionalmente, el material puede carecer de cualquier carga, p. ej., carecer de cualquier talco), antioxidantes, adyuvantes de extrusión, agentes de nucleación, agentes estabilizantes, agentes antiestáticos, retardantes de llama, depuradores de ácido y atenuadores de infrarrojo, incluyendo negro de carbón y grafito), o cualquier combinación de los mismos, para formar un fundido plástico.

Se incorpora un agente de soplado en el fundido plástico para formar un gel espumable, y el gel espumable se extruye a través de la hilera para formar una estructura espumada resultante. Durante la fusión y mezcla, los polímeros se calientan a una temperatura de o superior a la temperatura de reblandecimiento del polímero estirénico y a o superior a la Tc del polímero olefínico. La mezcla de polímero se puede preparar simplemente mezclando en estado fundido. Si se desea, los polímeros individuales se pueden cargar por separado en una extrusora junto con el agente de soplado y otros aditivos para formar la mezcla de polímero como parte del procedimiento de formación de espuma. Alternativamente, la mezcla de polímero se puede hacer por separado antes del procedimiento de espumado. La dispersión de los componentes del polímero preferiblemente es sustancialmente uniforme (p. ej., componentes dispersados en cantidades proporcionales por toda la mezcla de polímeros).

La fusión y mezcla de los ingredientes se puede llevar a cabo por cualquier medio conocido en la técnica tal como una extrusora, mezcladora o mezclador. La mezcla se puede llevar a cabo en una etapa separada, o puede estar integrada en la etapa de extrusión seleccionando una realización de la extrusora adecuada para la mezcla (p. ej., una extrusora por un solo tornillo usando mezcla con extrusora por un solo tornillo o por dos tornillos). El agente de soplado típicamente se mezcla con el fundido plástico a una presión elevada suficiente para prevenir la expansión sustancial del gel resultante o la pérdida de dispersión homogénea en general del agente de soplado dentro del gel

(p. ej., típicamente presiones en el intervalo de aproximadamente 100 a aproximadamente 300 bar, donde 1 bar es esencialmente equivalente a presión atmosférica 1 a nivel del mar).

El gel espumable resultante preferiblemente se pasa por un aparato de enfriamiento (p. ej., una extrusora por un solo tornillo, un intercambiador de calor, o algunas combinaciones de los mismos) para bajar la temperatura del gel a una temperatura de espumado óptima, mientras que todavía se mantiene la temperatura a o superior a la Tg del polímero estirénico y a o superior a la Tc of del polímero olefínico. Las temperaturas de espumado típicas estarán en el intervalo de aproximadamente 110°C a aproximadamente 150°C. La temperatura de espumado preferida de la presente invención se selecciona para tener en cuenta la Tg del polímero estirénico y la Tc del polímero olefínico. Después el gel espumable enfriado llega a la hilera. La presión en la entrada de la hilera es de aproximadamente 30 a aproximadamente 150 bar, y más preferiblemente de aproximadamente 50 a 120 bar. Después el gel se extruye a través de una hilera a presión atmosférica para formar una estructura de espuma de la presente invención. Una temperatura de espumado preferida está en un intervalo de aproximadamente 110°C a aproximadamente 150°C, y más preferiblemente de aproximadamente 120°C a aproximadamente 145°C basado en la mezcla de polímero estirénico particular y el polímero olefínico contemplados para usar en la presente memoria.

Las espumas de la presente invención se pueden usar en cualquier aplicación donde se usen espumas duras, rígidas. Dichas aplicaciones incluyen, sin limitar, empaquetamiento (por ejemplo, bloques de esquina, aparatos ortopédicos, sillas de montar, bolsas, sacos, sobres, envoltorios, hojas para intercalar y encapsulación)manejo de material (p. ej., bandejas, bandejas para piezas, revestimientos de cajas, insertos y divisores de bandejas para piezas, colectores, relleno, tableros, piezas espaciadoras y piezas separadoras); automoción (p. ej., revestimiento interior del techo, absorción de impactos en los parachoques o puertas, base de alfombras, aislamiento acústico y revestimientos de cascos); barreras de carreteras (barreras de rampas de salida); flotación (p. ej., chalecos salvavidas, chalecos y cinturones); deporte y ocio (p. ej., esterillas de gimnasia, tabla de surf); aislamiento térmico tal como el que se usa en edificación y construcción. La lista anterior solamente ilustra un número de aplicaciones adecuadas. Los expertos en la técnica pueden visionar fácilmente aplicaciones adicionales sin apartarse del alcance

o espíritu de la presente invención.

Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la invención, pero no se pretende que limiten el alcance de la misma. Todas las partes y porcentajes (excepto el porcentaje de celdas abiertas) están en peso salvo que se indique otra cosa. Las dimensiones de las espumas producidas de la tabla 2 no eran suficientemente grandes para medir las resistencias a la compresión representativas.

Ejemplo 1

Una mezcla de 95% de copolímero SAN (Mw = 131.000 con Mw/Mn = 2,3, Tg = 105°C) y 5% de LLDPE (Dowlex™ 2247, Tc = 105°C) se alimenta en una extrusora donde la temperatura de la zona de fusión se fija a 200°C. El fundido se extruye en una mezcladora, donde se inyecta una mezcla de agentes de soplado que consiste en CO2, H2O e isobutano (iC4) (medido como partes por 100 partes del peso total de polímero ("pph")) y se mezcla con el fundido de polímeros. La concentración total del agente de soplado es 0,183 mol por 100 gramos (mph) de polímero total. Después la mezcla se enfría a aproximadamente 130°C (p. ej., la temperatura de espumado) y se extruye por una hilera de rendija a presión atmosférica. El espumado se produce cuando la mezcla sale de la hilera. Las propiedades de la espuma esperadas se presentan en la tabla 1. La densidad de la espuma se determina según la norma ASTM D1622-03, el tamaño de celdas según la norma ASTM D3576, el contenido de celdas abiertas según la norma ASTM D6226, y la resistencia a la compresión según la norma ASTM D1621-04.

Se logra una densidad de 25,3 kg/m3 con una resistencia a la compresión vertical de 230 kPa y una relación de resistencia a la compresión (Rc) de aproximadamente 0,55. El contenido de celdas abiertas es menor de aproximadamente 0,8% y la espuma se logra con un acabado superficial esencialmente sin grietas (p. ej., inspección visual de la superficie).

Ejemplo 2

Se repite el ejemplo 1 excepto que la carga de LLDPE se aumenta a 10%. Se produce una densidad de 25,5 kg/m3 con una resistencia a la compresión vertical de 187 kPa y una relación de resistencia a la compresión de 0,55. Se logra un contenido de celdas abiertas menor de aproximadamente 1,4% con un acabado superficial esencialmente sin grietas.

Ejemplo 3

Se repite el ejemplo 2 excepto que la temperatura de espumado se aumenta a 133°C. Se logra una densidad de 23,7 kg/m3 con una resistencia a la compresión vertical de 204 kPa y una relación de resistencia a la compresión de

0,58. El contenido de celdas abiertas es menor de aproximadamente 15,0% y la espuma tiene un acabado superficial esencialmente sin grietas.

Ejemplo 4

Se repite el ejemplo 3 excepto que la mezcla de agentes de soplado consiste solo en CO2 y H2O. Se produce una densidad de 24,9 kg/m3 con una resistencia a la compresión vertical de 216 kPa y una relación de resistencia a la compresión de 0,57. Se produce un contenido de celdas abiertas de aproximadamente 31,4% (clasificándola como una espuma de celda abierta) con un acabado superficial esencialmente sin grietas.

Ejemplo comparativo 1

La espuma comparativa 1 se produce con copolímero SAN (Mw = 131.000 con Mw/Mn = 2,3) y con solo 0,4% de LLDPE Dowlex-2247. La mezcla de agentes de soplado es como la del ejemplo 1 (CO2, H2O y iC4). La temperatura de espumado es 130°C. La densidad de la espuma es mayor que la de los ejemplos previos y se midió que era aproximadamente 28,8 kg/m3. La espuma tiene una resistencia a la compresión vertical de aproximadamente 307 kPa y no es adecuada para usar en aplicaciones de absorción de energía, tales como barreras torácicas y de seguridad.

Ejemplo 5

Una mezcla de copolímero SAN (Mw = 131.000 con Mw/Mn = 2,3) con una Tg de 105°C y 10% de LDPE (Dow LDPE 6201) con una Tc de aproximadamente 100°C se alimenta en una extrusora a una temperatura de aproximadamente 210°C. El fundido se extruye en una mezcladora, donde se inyecta una mezcla de agentes de soplado que consiste en 4 pph de CO2 y 1,2 pph de H2O y se mezcla con el fundido de polímeros. La mezcla después se enfría a aproximadamente 145ºC y se extruye a través de una hilera de rendija a presión atmosférica. El espumado se produce cuando la mezcla de polímeros-agentes de soplado sale de la hilera. La espuma tiene una densidad de 35,8 kg/m3 con cero celdas abiertas y se logra con un acabado superficial esencialmente sin grietas.

Ejemplo 6

Se repite el ejemplo 5 excepto que la poliolefina es un HDPE (HDPE DMDA-6230) con una Tc de aproximadamente 117°C. La espuma tiene una densidad de 33,3 kg/m3 con solo 5% de celdas abiertas y se logra con una superficie esencialmente sin grietas.

Ejemplo 7

Se repite el ejemplo 5 excepto que la poliolefina es un HDPE (HDPE DGDH-1059) con una Tc de aproximadamente 120°C. La espuma tiene una densidad de 32,4 kg/m3 con cero celdas abiertas y se logra con una superficie esencialmente sin grietas.

Ejemplo 8

Se repite el ejemplo 7 excepto que la concentración de HOPE DGDH-1059 se aumenta a 20%. La espuma tiene una densidad de 32,5 kg/m3 con solo 5% de celdas abiertas y se logra con un acabado superficial esencialmente sin grietas.

Ejemplo comparativo 2

La espuma comparativa para los ejemplos 5 a 8, se produce con copolímero SAN (Mw = 131.000 con Mw/Mn = 2,3) y sin ninguna resina poliolefínica. La mezcla de agentes de soplado y las condiciones de espumado son como las de los ejemplos 5 a 8. La densidad de la espuma para el ejemplo comparativo de nuevo es más alta, aproximadamente 40,4 kg/m3.

Ejemplo comparativo 3

El ejemplo comparativo 3 se produce con copolímero SAN (Mw = 131.000 con Mw/Mn = 2,3) y con 20% de una resina eslastómera (ENR-6386) con una Tc de aproximadamente 47°C. La mezcla de agentes de soplado y las condiciones de espumado son como las de los ejemplos 5 a 8. La densidad de la espuma para el ejemplo comparativo 3 es 39,4 kg/m3 indicando que esta formulación que contiene una resina con una Tc baja no produce las densidades bajas realizadas en esta invención. El contenido de celdas abiertas es 50%

Tabla 1: Resultados para las espumas ilustrativas en los ejemplos 1 - 4 según la invención

Ej. 1: Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. comparativo 1

FORMULACIONES: Unidad Densidad muy baja Densidad muy baja Densidad muy baja Densidad muy baja Densidad baja

CO2: pph (partes por cien) 3,00 3,00 3,00 4,00 3,00

iC4: pph 1,50 1,50 1,50 0,00 1,50

H2O: pph 1,60 1,60 1,60 1,60 1,60

moles de BA: mph 0,183 0,183 0,183 0,180 0,183

LLDPE: pph 5,00 10,00 10,00 10,00 0,40

Talco: pph 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40

Temperatura de espumado: °C 133 130 133 133 130

Presión del agente de soplado: bar 134 138 132 134 139

Presión de la hilera: bar 82 79 80 76 87

Grosor de la espuma: mm 22 28 28 27 23

Densidad de la espuma: kg/m3 25,3 25,5 23,7 24,9 28,8

Tamaño de celda: mm 0,22 0,46 0,41 0,35 0,31

Celdas abiertas: % 0,8 1,4 15,0 31,4 1,1

Resistencia a la compresión vertical: KPa 230 187 204 216 307

Resistencia a la compresión -Extrusión: KPa 100 69 56 74 180

Resistencia a la compresión horizontal: KPa 102 87 92 86 125

Relación de resistencia a la compresión: Rc 0,53 0,55 0,58 0,57 0,50

Tabla 2: Resultados para las espumas ilustrativas en los ejemplos 5 - 10 según la invención

Ej. 5: Ej. 6 Ej. 7 Ej. 8 Ej. comparativo 2 Ej. comparativo 3

Densidad baja
Densidad baja
Densidad baja
Densidad baja: Densidad media Densidad media

Tipo de poliolefina (PO): LDPE 6201 HDPE 6230 HDPE 1059 HDPE 1059 Sin poliolefina Elastómero ENR-6386

MI de PO (2,16 kg,190°C): g/10 min 1,8 0,3 0,9 0,9 - <0,1

Densidad de PO: g/cm3 0,92 0,95 0,96 0,96 - 0,88

Tc de PO: °C 100 117 120 120 - 47

Carga de PO: % 10 10 10 20 0 20

Carga de BaSt: pph 0 0 0 0 0,15 0

Carga de talco: pph 0,3 0,3 0,3 0,3 0 0,3

Presión del agente de soplado: bar 183 228 207 190 169 207

Presión de la hilera: bar 83 95 90 83 41 86

Densidad de la espuma: kg/m3 35,8 33,3 32,4 32,5 40,4 39,4

Celdas abiertas: % 0 5 0 5 0 50

Tamaño medio de celdas 3D: mm 0,38 0,34 0,47 0,26 0,34 0,27

Tamaño de celdas vertical: mm 0,45 0,37 0,48 0,26 0,38 0,25

Tamaño de celdas horizontal: mm 0,36 0,35 0,48 0,28 0,34 0,26

Tamaño de celdas extruidas: mm 0,34 0,31 0,46 0,24 0,32 0,30

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una espuma polimérica extruida que comprende:

(i) un polímero estirénico que tiene una temperatura de transición vítrea (Tg); en donde la Tg se obtiene usando el método de mitad de altura de la segunda curva de fusión de la DSC

5 según la norma ASTM E1356-03; en donde el polímero estirénico consiste esencialmente en un copolímero de estireno-acrilonitrilo; y en donde el copolímero de estireno-acrilonitrilo tiene un componente de acrilonitrilo de 5% a 25% basado

en el peso total del copolímero de estireno-acrilonitrilo; y

(ii) un polímero olefínico que tiene una temperatura de cristalización (Tc);

10 en donde la Tc es la temperatura de fusión máxima obtenida de la curva de enfriamiento usando una calorimetría

diferencial de barrido (DSC) según el método ASTM D3418-03; y

en donde el polímero olefínico consiste esencialmente en polietileno, polipropileno, copolímero etilénico, o cualquier

combinación de los mismos;

en donde la Tg del polímero estirénico y la Tc de la poliolefina, están en un intervalo de 30ºC una respecto a otra; 15 en donde la cantidad de material poliolefínico a material estirénico es de 2:98 a 20:80;

en donde el polímero estirénico y el polímero olefínico están presentes como una mezcla que incluye menos de 5% de interpolímero o menos de 2% de cualquier otro compatibilizador por peso total de polímero; y en donde la espuma tiene una densidad inferior a 36 kg/m3 (medida según la norma ASTM D1622-03), una

resistencia a la compresión vertical mayor de 100 kPa y menor de 300 kPa (medida según la norma ASTM D162120 04), y una relación de resistencia a la compresión (Rc) mayor de 0,35.
2. La espuma polimérica extruida según la reivindicación 1, en donde la espuma tiene una densidad menor de 28 kg/m3 medida según la norma ASTM D1622-03 y en donde el polímero olefínico tiene una temperatura de cristalización mayor de 25°C.
3. La espuma polimérica extruida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde la Tg está en el intervalo 25 de 90 a 120°C, la TC está en el intervalo de 70 a 130°C.
4.

La espuma polimérica extruida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el polímero olefínico incluye un polietileno lineal de baja densidad.
5.

La espuma polimérica extruida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la espuma tiene una relación de resistencia a la compresión mayor de 0,40 (medida según la norma ASTM D1621-04).

30 6. La espuma polimérica extruida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la espuma es una espuma de celda cerrada que tiene un contenido de celdas abiertas menor de 5% determinado según la norma ASTM D6226-05.
7. La espuma polimérica extruida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la espuma carece enteramente de cualquier compatibilizador.

35 8. La espuma polimérica extruida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el copolímero de estireno-acrilonitrilo tiene una concentración de acrilonitrilo de 10% en peso a 20% en peso, basado en el peso total del copolímero de estireno-acrilonitrilo.
9. Un procedimiento de formación de una espuma polimérica extruida de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

40 (a) mezclar el material estirénico con el polímero olefínico, en donde el polímero olefínico tiene una Tc mayor de 70ºC, para formar una mezcla polimérica;

(b) introducir un agente de soplado que incluye agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), o ambos en la mezcla polimérica; y

(c) espumar la mezcla polimérica a una temperatura por encima de la Tc del polímero olefínico para formar 45 directamente una espuma.