ES2471492T3 - Espumas de extrusi�n de SAN - Google Patents

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ES2471492T3 ES10752336.7T ES10752336T ES2471492T3 ES 2471492 T3 ES2471492 T3 ES 2471492T3 ES 10752336 T ES10752336 T ES 10752336T ES 2471492 T3 ES2471492 T3 ES 2471492T3
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Ingo Bellin
Peter Merkel
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Abstract

Espuma de extrusión de celdas cerradas con una densidad en el intervalo de 20 a 150 g/l y un número de celdas en el intervalo de 1 a 30 celdas por mm, obtenible mediante (a) calentamiento de un componente polimérico (P) que está formado por P1) de 80 a 100 % en peso (referido a P) de uno o varios copolímeros de estireno-5 acrilonitrilo (SAN), que contienen a1) de 18 a 40 % en peso (referido a SAN) de acrilonitrilo polimerizado, a2) de 60 a 82 % en peso (referido a SAN) de estireno polimerizado, y a3) de 0 a 22 % en peso (referido a SAN) de al menos un monómero polimerizado del grupo compuesto por (met)acrilatos de alquilo, ácido (met)acrílico, anhídrido maleico y maleimidas, P2) de 0 a 20 % en peso (referido a P) de uno o varios polímeros termoplásticos del grupo compuesto por copolímeros de estireno, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos (PC), poliésteres, poliamidas, polietersulfonas (PES), polietercetonas (PEK) y polietersulfuros, para la formación de una masa fundida polimérica, (b) incorporación de 1 a 12 % en peso (referido a P) de un componente de expansión (T) que contiene menos de 0,2 % en peso (referido a P) de agua, que contiene b1) de 15 a 95 % en peso (referido a T) de dióxido de carbono y b2) de 5 a 85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión seleccionados del grupo compuesto por alcoholes C1-C4 y compuestos carbonílicos C1-C4, a la masa fundida polimérica para la formación de una masa fundida espumable, (c) extrusión de la masa fundida espumable en una zona de baja presión con espumación hasta espuma de extrusión, (d) adición eventual de aditivos al componente polimérico en al menos una de las etapas a), b) y/o c).

Description

Espumas de extrusi�n de SAN
La invención se refiere a espumas de extrusi�n obtenibles mediante calentamiento de un copolimerizado de estireno-acrilonitrilo (SAN) para la formación de una masa fundida polim�rica, incorporación de un componente agente de expansión a la masa fundida polim�rica, eventualmente adición de coadyuvantes y aditivos y espumaci�n de la masa fundida polim�rica. Se refiere también la invención a un procedimiento para la fabricación de espumas de extrusi�n, as� como al uso de las espumas de extrusi�n como material aislante y como espuma estructural.
Se utilizan espumas de extrusi�n basadas en poliestireno a gran escala en la industria de la construcción para aislamiento de elementos de construcción como cimientos, paredes, suelos y techos. Para esta aplicación son necesarias espumas de extrusi�n que posean una conductividad térmica lo menor posible y por tanto una gran capacidad de aislamiento. Para conseguir buenas propiedades de aislamiento, se utilizan preferiblemente espumas de extrusi�n de celda cerrada, ya que estas presentan una capacidad de aislamiento claramente mejor en comparación con las espumas de extrusi�n de celda abierta.
Para el empleo de espumas de extrusi�n en la industria de la construcción, se espera además de estas buenas propiedades de aislamiento también una buena resistencia térmica a baja densidad. Sobre todo, para aplicaciones en las que las espumas se exponen a altas temperaturas, la resistencia térmica es muy importante, ya que si no puede llegarse a deformaciones de las espumas de extrusi�n y por tanto a un daño del aislamiento. Son elementos de construcción en los que una buena resistencia térmica desempeña un papel especial, por ejemplo, aislamientos de techo y aislamientos de pared, que est�n expuestos a la radiación solar directa.
Adem�s de buenas propiedades de aislamiento y buena resistencia térmica, las espumas de extrusi�n deberían presentar también una buena resistencia ante disolventes, sobre todo ante aceite y aceite mineral. Esto es particularmente necesario para elementos de construcción que se utilizan en las zonas inferiores de paredes, cimientos y suelos. El documento DE 102004057602 A1 describe placas de espuma de extrusi�n basadas en polimerizados de estireno que presentan una conductividad térmica reducida. Se dan a conocer como polimerizados de poliestireno, además de poliestireno, también polimerizados mixtos que pueden contener además de al menos un 50 % en peso de estireno polimerizado, otros comon�meros del grupo de a-metilestireno, estirenos de núcleo halogenado, estirenos de núcleo alquilado, acrilonitrilo, ésteres de ácido (met)acr�lico de alcoholes de 1 a 8 átomos de C, compuestos de N-vinilo, anh�drido maleico y bajas cantidades de compuestos con dos dobles enlaces polimerizables. Como agente de expansión, se utiliza preferiblemente una mezcla de agentes de expansión de 95 a 20 % en peso de di�xido de carbono, 5 a 80 % en peso de agua y 0 a 75 % en peso de un alcohol, cetona o éster. En el único ejemplo del documento DE 102004057602, se extruye un poliestireno puro con una mezcla 1:1 de di�xido de carbono y etanol. Las placas de espuma según las enseñanzas del documento DE 102004057602 muestran buenas propiedades de aislamiento. Con relación de la resistencia térmica y la resistencia a disolventes, existe sin embargo todavía potencial de mejora.
El documento DE-A 10321787 da a conocer un procedimiento para la fabricación de placas de espuma basadas en copol�meros de estireno-acrilonitrilo que presentan una resistencia a disolventes mejorada. Como agente de expansión o componente agente de expansión se utiliza agua. Las placas de espuma obtenibles mediante este procedimiento presentan una buena resistencia a disolventes. En cuanto a la resistencia térmica y las propiedades de aislamiento, existe sin embargo todavía potencial de mejora.
El objetivo de la invención se basa por lo tanto en proporcionar espumas de extrusi�n que presenten buenas propiedades de aislamiento y buenas resistencias a disolventes y térmica. Además, las espumas de extrusi�n deberían presentar una estructura de celda homogénea y ser accesibles sin el empleo de agentes de expansión dañinos para el ambiente como CFC o agentes de expansión fácilmente inflamables como alcanos.
Se consigue el objetivo mediante una espuma de extrusi�n de celda cerrada con una densidad en el intervalo de 20 a 150 g/l y un número de celdas en el intervalo de 1 a 30 celdas por mm, obtenible mediante
(a) calentamiento de un componente polim�rico (P) que est� formado por
P1) de 80 a 100 % en peso (referido a P) de uno o varios copol�meros de estireno-acrilonitrilo (SAN), que contienen
a1) de 18 a 40 % en peso (referido a SAN) de acrilonitrilo polimerizado,
a2) de 60 a 82 % en peso (referido a SAN) de estireno polimerizado, y
a3) de 0 a 22 % en peso (referido a SAN) de al menos un mon�mero polimerizado del grupo
compuesto por (met)acrilatos de alquilo, ácido (met)acr�lico, anh�drido maleico y
maleimidas,
P2) de 0 a 20 % en peso (referido a P) de uno o varios pol�meros termopl�sticos del grupo compuesto por copol�meros de estireno, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos (PC), poli�steres, poliamidas, polietersulfonas (PES), polietercetonas (PEK) y polietersulfuros, para la formación de una masa fundida polim�rica,
(b) incorporación de 1 a 12 % en peso (referido a P) de un componente agente de expansión (T) que contiene menos de 0,2 % en peso (referido a P) de agua, que contiene
b1) de 15 a 95 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono y
b2) de 5 a 85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión seleccionados del grupo compuesto por alcoholes C1-C4 y compuestos carbon�licos C1-C4,
a la masa fundida polim�rica para la formación de una masa fundida espumable,
(c)
extrusi�n de la masa fundida espumable en una zona de baja presión con espumaci�n hasta espuma de extrusi�n,
(d)
adici�n eventual de aditivos al componente polim�rico (P) o en al menos una de las etapas a), b) y/o c).
Es además objeto de la invención el procedimiento descrito para la fabricación de espumas de extrusi�n según la invención, as� como el uso de esta espuma como material aislante y como espuma estructural.
La espuma de extrusi�n según la invención presenta buenas propiedades de aislamiento, buenas resistencias a disolventes y a la deformación térmica. Combina por ello tres propiedades importantes en un material y posibilita por tanto el empleo universal de este material en las aplicaciones más distintas, en las que hasta ahora era necesario el empleo de distintos materiales adaptados especialmente para el empleo respectivo. La espuma de extrusi�n según la invención es accesible sin el empleo de agentes de expansión que son problem�ticos desde el punto de vista del medio ambiente o con relación a los reglamentos contra incendios. Además, ofrecen, a pesar de una baja densidad en comparación con las espumas de extrusi�n del estado de la técnica, buenas propiedades de aislamiento y mecánicas con resistencias a disolventes y térmica simultáneamente altas.
Espuma de extrusi�n de celda cerrada significa en el sentido de la invención que las celdas medidas según la norma DIN ISO 4590 est�n cerradas al menos en un 90 %.
El SAN (P1) utilizado como componente polim�rico (P) y los pol�meros termopl�sticos (P2) según la invención pueden fabricarse según procedimientos conocidos por el especialista, por ejemplo mediante polimerizaci�n radic�lica, ani�nica o cati�nica en sustancia, solución, dispersi�n o emulsión. Se prefiere la fabricación mediante polimerizaci�n radic�lica.
El SAN contiene en general de 18 a 40 % en peso, preferiblemente de 25 a 35 % en peso, y particularmente de 30 a 35 % en peso, de acrilonitrilo polimerizado y en general de 60 a 82 % en peso, preferiblemente de 65 a 75 % en peso, y de forma particularmente preferida de 65 a 70 % en peso, de estireno polimerizado (referido respectivamente a SAN).
Preferiblemente, el SAN est� compuesto por los componentes a1) y a2) as� como eventualmente a3).
El SAN puede contener eventualmente de 0 a 22 % en peso (referido a P) de al menos un mon�mero polimerizado del grupo compuesto por (met)acrilatos de alquilo, ácido (met)acr�lico, anh�drido maleico y maleimidas (componente a3)).
Se entiende por (met)acrilatos de alquilo en el marco de la invención tanto acrilatos de alquilo como metacrilatos de alquilo. Se entiende por ácido (met)acr�lico tanto ácido acr�lico como ácido metacr�lico.
Los (met)acrilatos de alquilo preferidos se forman a partir de ácido (met)acr�lico y alcoholes C1-C6 como metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, terc-butanol, pentanol y sus derivados, hexanol y sus derivados y ciclohexanol.
Son maleimidas preferidas la maleimida misma, maleimidas sustituidas con N-alquilo y maleimidas sustituidas con N-fenilo.
En una forma de realización preferida, el SAN no contiene mon�mero del componente a3), as� que el SAN est� compuesto exclusivamente por los componentes monom�ricos acrilonitrilo y estireno.
Los SAN (P1) utilizables en el procedimiento según la invención presentan en general un índice de fluidez volumétrica MVR (220 �C/ 10 kg) según la norma ISO 113 en el intervalo de 5 a 20 cm3/10.
Son tipos de SAN adecuados (SAN, componente P1) por ejemplo pol�meros de BASF SE como Luran 3380, Luran 33100 y Luran 2580.
En una forma de realización preferida, la espuma de extrusi�n según la invención contiene un (1) copol�mero de estireno-acrilonitrilo.
En otra forma de realización preferida, la espuma de extrusi�n según la invención contiene de 2 a 4, preferiblemente 2, copol�meros de estireno-acrilonitrilo
Pueden utilizarse como pol�meros termopl�sticos (P2) del componente polim�rico (P) uno varios pol�meros termopl�sticos del grupo compuesto por copol�meros de estireno, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos (PC), poli�steres, poliamidas, polietersulfonas (PES), polietercetonas (PEK) y polietersulfuros (PES).
Son copol�meros de estireno adecuados (como componente P2), por ejemplo, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), estireno-anh�drido maleico (SMA), acrilonitrilo-estireno-éster acr�lico (ASA) y estireno-ácido metacr�lico.
Puede utilizarse también como componente (P2) poliestireno. Sin embargo, esto no es preferido.
Son poliolefinas adecuadas (como componente P2), por ejemplo, polipropileno (PP), polietileno (PE) y polibutadieno.
Es un poliacrilato adecuado (como componente P2), por ejemplo, poli(metacrilato de metilo) (PMMA).
Son poli�steres adecuados (como componente P2), por ejemplo, poli(tereftalato de etileno) (PET) y poli(tereftalato de butileno) (PBT).
Son poliamidas adecuadas (como componente P2), por ejemplo, poliamida 6 (PA6), poliamida 6,6, poliamida 6,1 y poliamida 6/6,6.
En una forma de realización preferida, el componente polim�rico (P) no contiene (0 % en peso) copol�mero de estireno (como componente P2).
En otra forma de realización preferida, el componente polim�rico (P) no contiene (0 % en peso) pol�mero termopl�stico (P2).
En otra forma de realización preferida, el componente polim�rico (P) (y por tanto también la espuma de extrusi�n) contiene de 0 a 15 % en peso, con especial preferencia de 0 a 5 % en peso, con particular preferencia 0 % en peso del pol�mero (P2) (respectivamente respecto a P).
En otra forma de realización preferida, el componente polim�rico (P) (y por tanto también la espuma de extrusi�n) contiene de 0,1 a 20 % en peso, con especial preferencia de 0,5 a 10 % en peso, con particular preferencia de 1 a 5 % en peso del pol�mero (P2) (respectivamente respecto a P).
En otra forma de realización preferida, el componente polim�rico (P) contiene como mon�meros exclusivamente acrilonitrilo y estireno (0% en peso de a3 y 0 % en peso de P2).
En una forma de realización, la espuma de extrusi�n muestra una densidad en el intervalo de 50 a 130 g/l, preferiblemente de 60 a 120 g/l.
En otra forma de realización, la espuma de extrusi�n presenta una densidad en el intervalo de 20 a 60 g/l, preferiblemente de 20 a 50 g/l y con particular preferencia en el intervalo de 25 a 45 g/l.
Es además objeto de la invención un procedimiento para la fabricación de una espuma de extrusi�n de celda cerrada con una densidad en el intervalo de 20 a 150 g/l y un número de celdas en el intervalo de 1 a 30 celdas por mm mediante
(a) calentamiento de un componente polim�rico (P) que est� formado por
P1) de 80 a 100 % en peso (referido a P) de uno o varios copol�meros de estireno-acrilonitrilo (SAN),
que contienen
a1) de 18 a 40 % en peso (referido a SAN) de acrilonitrilo polimerizado,
a2) de 60 a 82 % en peso (referido a SAN) de estireno polimerizado, y
a3) de 0 a 22 % en peso (referido a SAN) de al menos un mon�mero polimerizado del grupo
compuesto por (met)acrilatos de alquilo, ácido (met)acr�lico, anh�drido maleico y maleimidas,
P2) de 0 a 20 % en peso (referido a P) de uno o varios pol�meros termopl�sticos del grupo compuesto por copol�meros de estireno, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos (PC), poli�steres, poliamidas, polietersulfonas (PES), polietercetonas (PEK) y polietersulfuros,
para la formación de una masa fundida polim�rica,
5 (b) incorporación de 1 a 12 % en peso (referido a P) de un componente agente de expansión T que contiene menos de 0,2 % en peso de agua (referido a P) que contiene
b1) de 15 a 95 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono y
b2) de 5 a 85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión seleccionados del grupo compuesto por alcoholes C1-C4 y compuestos carbon�licos C1-C4,
10 a la masa fundida polim�rica para la formación de una masa fundida espumable,
(c)
extrusi�n de la masa fundida espumable en una zona de baja presión con espumaci�n hasta espuma de extrusi�n,
(d)
adici�n eventual de aditivos al componente polim�rico (P) al menos en una de las etapas a), b) y/o c).
En la etapa (a) del procedimiento, se calienta el componente polim�rico (P) para obtener una masa fundida
15 polim�rica. Por formación de una masa fundida polim�rica se entiende en el marco de la invención una plastificaci�n del componente polim�rico (P) en el sentido amplio, es decir, la transferencia de los constituyentes sólidos del componente polim�rico (P) a un estado maleable o fluido. Para ello, es necesario calentar el componente polim�rico
(P) a una temperatura superior a la temperatura de fusión o transición vítrea. Las temperaturas adecuadas ascienden en general al menos a 150 �C, preferiblemente de 160 a 280 �C, con especial preferencia a 180 a 240 �C.
20 El calentamiento del componente polim�rico (P) (etapa (a) del procedimiento según la invención) puede realizarse mediante cualquier dispositivo que sea conocido en la especialidad, como mediante un extrusor o un mezclador (por ejemplo, un amasador). Se prefiere el empleo de extrusores de masa fundida (extrusores primarios). La etapa (a) del procedimiento según la invención puede llevarse a cabo continua o discontinuamente, prefiriéndose un modo de operación continuo.
25 La etapa (b) del procedimiento según la invención comprende la incorporación de un componente agente de expansión (T) a la masa fundida polim�rica fabricada en la etapa (a) para la formación de una masa fundida espumable.
El componente agente de expansión (T) comprende (y est� compuesto preferiblemente por)
(b1) 95-15 % en peso, preferiblemente 85-15 % en peso, con especial preferencia 75-15 % en peso 30 (referido a T) de CO2,
(b2) 5-85 % en peso, preferiblemente 15-85 % en peso, con especial preferencia 25-85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión, preferiblemente uno o dos, particularmente uno, del grupo de alcoholes C1-C4 y compuestos carbon�licos C1-C4, preferiblemente compuestos carbon�licos C2-C4, particularmente cetonas C3-C4 y formiatos, as� como
35 (b3) menos de 0,2 % en peso de agua, preferiblemente de 0 a 0,18 % en peso, más preferiblemente de 0 a 0,14 % en peso, con especial preferencia de 0 a 0,1 % en peso, con particular preferencia de 0 a 0,08 % y con muy especial preferencia de 0 a 0,05 % en peso de agua (referida respectivamente a P).
Se utilizan preferiblemente como componente agente de expansión (T) mezclas de dos o más propelentes. Se 40 prefieren especialmente mezclas binarias y ternarias.
Son alcoholes preferidos metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-metilpropanol y tercbutanol. Se prefieren especialmente 2-propanol y etanol. Se prefiere particularmente etanol.
Son compuestos carbon�licos C1-C4 cetonas, aldeh�dos, ésteres de ácido carbox�lico as� como amidas de ácido carbox�lico de 1-4 átomos de carbono.
45 Son cetonas adecuadas acetona y metiletilcetona, se prefieren como formiatos formiato de metilo, formiato de etilo, formiato de n-propilo y formiato de isopropilo. Se prefieren formiato de metilo y acetona. Se prefiere particularmente acetona.
En los co-agentes de expansión b2) y en el di�xido de carbono b1) puede estar contenida agua b3). El agua llega al componente agente de expansión (T) sobre todo mediante el uso de alcoholes y cetonas industriales. Las concentraciones de agua del componente agente de expansión (T) se encuentran dentro de los intervalos de concentración citados anteriormente.
En una forma de realización preferida, el componente agente de expansión es esencialmente anhidro. Se prefieren especialmente mezclas de di�xido de carbono y etanol, di�xido de carbono y acetona, di�xido de carbono y formiato de metilo, di�xido de carbono y mezclas de etanol y acetona en las relaciones de mezcla citadas anteriormente.
El componente agente de expansión (T) se añade a la masa fundida polim�rica en una proporción de en total 1 a 12 % en peso, preferiblemente de 1 a 8 % y con particular preferencia de 1,5 a 7 % en peso (referida respectivamente a P).
En una forma de realización preferida, se añade el componente agente de expansión (T) de la masa fundida polim�rica en una proporción de 1 a 4,5 % en peso (referido a P).
En otra forma de realización preferida, se añade el componente agente de expansión (T) de la masa fundida polim�rica a una proporción de 2,5 a 8 % en peso (referida a P).
Una composición adecuada de componente agente de expansión (T) contiene de 15 a 95 % en peso de componente b1) y de 5 a 85 % en peso de componente b2). Preferiblemente, la proporción de componente b1) referida a P asciende a menos de 6 % en peso, la proporción de componente b2) referida a P a menos de 5 % en peso y la proporción total de componentes b1) y b2) referida a P a menos de 8 % en peso. Con especial preferencia, la proporción de componente b1) referida a P asciende a menos de 4,5 % en peso y la proporción de componente b2) referida a P a menos de 4 % en peso.
En una forma de realización especialmente preferida, se añade el componente agente de expansión (T) de la masa fundida polim�rica en una proporción de 1 a 4,5 % en peso, referida a P, y el componente agente de expansión contiene de 15 a 40 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono (componente b1).
En otra forma de realización especialmente preferida, se añade el componente agente de expansión (T) de la masa fundida polim�rica en una proporción de 1 a 4,5 % en peso referida a (P), el componente agente de expansión contiene de 15 a 40 % en peso (referido T) de di�xido de carbono (componente b1) y la espuma de extrusi�n presenta una densidad en el intervalo de 50 a 130 g/l, preferiblemente de 60 a 120 g/l.
En otra forma de realización especialmente preferida, se añade el componente agente de expansión (T) de la masa fundida polim�rica en una proporción de 2,5 a 8 % en peso (referida a P) y el componente agente de expansión contiene de 55 a 75 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono (componente b1).
En otra forma de realización especialmente preferida, se añade el componente agente de expansión (T) de la masa fundida polim�rica en una proporción de 2,5 a 8 % en peso (referida a P), el componente agente de expansión contiene de 55 a 75 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono (componente b1) y la espuma de extrusi�n presenta una densidad en el intervalo de 20 a 60 g/l, preferiblemente de 20 a 50 g/l y con particular preferencia de 25 a 45 g/l.
El componente agente de expansión (T) puede incorporarse a un componente polim�rico (P) fundido mediante cualquier procedimiento conocido por un especialista. Son adecuados, por ejemplo, extrusores o mezcladores (por ejemplo, amasadores). En una forma de realización preferida, se mezcla el agente de expansión con el componente polim�rico (P) fundido a presión elevada. La presión debe ser a este respecto tan alta que se impida sustancialmente la espumaci�n del material polim�rico fundido y se consiga una distribución homogénea del componente agente de expansión (T) en el componente polim�rico fundido (P). Son presiones adecuadas de 5000 a 50000 kPa (absolutas), preferiblemente de 10000 a 30000 kPa (absolutas), con especial preferencia de 15000 a 25000 kPa (absolutas). La temperatura en la etapa (b) del procedimiento según la invención debe elegirse de modo que el material polim�rico est� presente en estado fundido. Para ello, es necesario calentar el componente polim�rico P a una temperatura superior a la temperatura de fusión o de transición vítrea. Las temperaturas adecuadas ascienden en general al menos a 150 �C, preferiblemente de 160 a 280 �C, con especial preferencia de 180 a 240 �C.
La adición del agente de expansión puede realizarse en un extrusor de masa fundida (extrusor primario) o en una etapa aguas abajo.
En una forma de realización preferida, se lleva a cabo la masa fundida polim�rica espumable en extrusores XPS conocidos por el especialista, por ejemplo mediante una instalación en t�ndem de extrusor de masa fundida (extrusor primario) y extrusor de enfriamiento (extrusor secundario). El procedimiento puede llevarse a cabo de forma continua o discontinua, fundiéndose el componente polim�rico (P) en el extrusor primario (etapa (a)) y
realiz�ndose la adición de agente de expansión (etapa (b)) para la formación de una masa fundida espumable igualmente en el extrusor primario.
Despu�s, se enfría la masa fundida espumable provista del agente de expansión en el extrusor secundario a una temperatura adecuada para la espumaci�n de 50-180 �C, preferiblemente a una temperatura de 80-150 �C.
En una forma de realización, se añaden aditivos, es decir coadyuvantes y/o aditivos, al componente polim�rico (P) antes de la práctica del procedimiento y/o en al menos una de las etapas a), b) y/o c). Los coadyuvantes y aditivos adecuados son conocidos por el especialista.
En una forma de realización preferida, se añade al componente polim�rico (P) al menos un agente de nucleaci�n. Como agente de nucleaci�n, pueden utilizarse sólidos inorgánicos de partícula fina como talco, óxidos met�licos, silicatos o ceras de polietileno en cantidades de en general 0,1 a 10 % en peso, preferiblemente de 0,1 a 3 % en peso, con especial preferencia de 1 a 1,5 % en peso, referidas a P. El diámetro medio del agente de nucleaci�n se encuentra generalmente en el intervalo de 0,01 a 100 μm, preferiblemente de 1 a 60 μm. Es un agente de nucleaci�n especialmente preferido el talco, por ejemplo talco de la compa��a Luzenac Pharma. El agente de nucleaci�n puede añadirse según procedimientos conocidos por el especialista. La adición puede realizarse antes de la práctica del procedimiento y/o en la etapa a) y/o b) y/o c). Si se desea, pueden añadirse uno o más aditivos como agentes nucleantes, cargas (por ejemplo, cargas minerales como fibra de vidrio), plastificantes, ignifugantes, absorbentes de IR como hollín o grafito, polvo de aluminio y di�xido de titanio, colorantes solubles e insolubles as� como pigmentos. Son aditivos preferidos grafito y hollín.
Se añade con especial preferencia grafito en cantidades de en general 0,05 a 25 % en peso, con particular preferencia en cantidades de 2 a 8 % en peso, referidas a P. Los tamaños de partícula adecuados para el grafito utilizado se encuentran en el intervalo de 1 a 50 μm, preferiblemente en el intervalo de 2 a 10 μm.
A causa de los reglamentos contra incendios en la industria de la construcción y otros sectores, se añaden preferiblemente uno o varios ignifugantes. Son ignifugantes adecuados, por ejemplo, tetrabromobisfenol A, olig�meros de poliestireno bromados, tetrabromobisfenol-A-dialil�ter, grafito expandido, fósforo rojo, fosfato de trifenilo y 10-óxido de 9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfafenantreno. Es otro ignifugante adecuado, por ejemplo, hexabromociclododecano (HBCD), particularmente los productos industriales que contienen esencialmente el isómero a, � y y y preferiblemente una adición de dicumil(2,3-dimetil-2,3-difenilbutano) como sinergista. Se prefieren particularmente compuestos aromáticos bromados como tetrabromobisfenol A y olig�meros de poliestireno bromados.
Se prefiere particularmente para aislamiento térmico la adición de grafito, hollín, aluminio en polvo o un colorante de IR (por ejemplo, colorantes de indoanilina, colorantes de oxonol o colorantes de antraquinona).
En general, se añaden los colorantes y pigmentos en cantidades en el intervalo de 0,01 a 30, preferiblemente en el intervalo de 1 a 5 % en peso (referidas a P). Para una distribución homogénea y microdispersada de los pigmentos en la masa fundida polim�rica, puede ser conveniente, particularmente con pigmentos polares, utilizar un coadyuvante de dispersi�n, por ejemplo organosilanos, pol�meros que contienen grupos ep�xido o pol�meros de estireno injertados con anh�drido maleico. Son plastificantes adecuados ésteres de ácido graso, amidas de ácido graso y ftalatos, que pueden utilizarse en cantidades de 0,05 a 10 % en peso, referida al componente polim�rico (P).
La cantidad total de aditivos asciende en general a 0 a 30 % en peso, preferiblemente a 0 a 20 % en peso, referida al peso total de la espuma de extrusi�n.
En una forma de realización preferida, la cantidad total de aditivos asciende a 0,5 a 30 % en peso, con especial preferencia a 0,5 a 20 % en peso (referida al peso total de la espuma de extrusi�n).
En otra forma de realización, la espuma de extrusi�n no contiene aditivos.
La etapa (c) del procedimiento según la invención comprende la espumaci�n de la masa fundida espumable para obtener una espuma de extrusi�n.
La masa fundida se pasa para ello a través de un dispositivo adecuado, por ejemplo una placa de inyección. La placa de inyección se calienta al menos a la temperatura de la masa fundida que contiene agente de expansión. Preferiblemente, la temperatura de la placa de inyección se encuentra a 60 a 200 �C. Con especial preferencia, la temperatura de la placa de inyección se encuentra a 110 a 180 �C.
La masa fundida que contiene agente de expansión se transfiere por la placa de inyección a una zona en que reina una menor presión que en las demás zonas en que est� contenida la masa fundida espumable antes de la extrusi�n por la placa de inyección. La menor presión puede ser sobreatmosf�rica o subatmosf�rica. Se prefiere la extrusi�n en una zona con presión atmosférica.
La etapa (c) se lleva a cabo igualmente a una temperatura a la que el material polim�rico para espumar se presente en estado fundido. En general, a temperaturas de 50 a 170 �C, preferiblemente de 90 a 150 �C, con especial preferencia de 110 a 140 �C. Al transferir la masa fundida polim�rica que contiene agente de expansión en la etapa
(c) a una zona en que reina una menor presión, se transfiere el agente de expansión al estado gaseoso. Por el gran aumento de volumen, la masa polim�rica se dilata y espuma.
La forma geométrica de la sección transversal de la espuma de extrusi�n obtenible mediante el procedimiento según la invención se determina esencialmente mediante la elección de la placa de inyección y eventualmente por dispositivos posteriores adecuados como calibradores de placa, extractores de transportador de rodillos o extractores de cinta y se elige libremente.
Las espumas de extrusi�n obtenibles mediante el procedimiento según la invención presentan preferiblemente una sección transversal rectangular. El grosor de la espuma de extrusi�n se determina a este respecto mediante la altura de la ranura de la placa de inyección. La anchura de la espuma de extrusi�n se determina mediante la anchura de la ranura de la placa de inyección. La longitud de los elementos de espuma de extrusi�n se determina en una etapa de procesamiento aguas abajo mediante procedimientos familiares conocidos por el especialista como pegado, soldado, serrado y cortado. Se prefieren particularmente elementos de espuma de extrusi�n con una geometría en forma de placa. En forma de placa significa que la dimensión de grosor (altura) es pequeña en comparación con la dimensión de anchura y la dimensión de longitud del elemento moldeado.
Los elementos de espuma de extrusi�n obtenibles mediante el procedimiento según la invención presentan en general una resistencia a la compresión, medida según la norma DIN EN 826, en el intervalo de 0,15 a 6 N/mm2, preferiblemente en el intervalo de 0,3 a 2 N/mm2. Preferiblemente, la densidad de las placas de espuma se encuentra en el intervalo de 20 a 150 g/l. Las espumas de extrusi�n según la invención presentan preferiblemente celdas que son de celda cerrada en al menos un 90 %, particularmente de 95 a 100 %, medido según la norma DIN ISO 4590.
La espuma de extrusi�n según la invención presenta un número de celdas en el intervalo de 1 a 30 celdas por mm, preferiblemente de 3 a 25 celdas por mm y con particular preferencia de 3 a 20 celdas por mm.
Es también objeto de la invención el uso de espumas de extrusi�n según la invención y de los cuerpos de moldeo obtenibles a partir de ellas. Se prefiere el uso como material aislante, particularmente en la industria de la construcción, subterráneo y aéreo, por ejemplo para cimientos, paredes, suelos y techos. Se prefiere igualmente el uso como espuma estructural, particularmente para aplicaciones de construcción ligera y como material de núcleo para aplicaciones de material compuesto.
La invención se ilustra detalladamente mediante los siguientes ejemplos, sin que estos la limiten.
Ejemplos
Materiales usados
Luran 3360
SAN con un contenido de acrilonitrilo de 33 % en peso y un índice de viscosidad de 60 ml/g (producto comercial de BASF SE)
Luran 3380
SAN con un contenido de acrilonitrilo de 33 % en peso y un índice de viscosidad de 80 ml/g (producto comercial de BASF SE)
Luran 33100
SAN con un contenido de acrilonitrilo de 33 % en peso y un índice de viscosidad de 100 ml/g (producto comercial de BASF SE)
Luran 2580
SAN con un contenido de acrilonitrilo de 25 % en peso y un índice de viscosidad de 80 ml/g (producto comercial de BASF SE)
Talco
talco IT Extra, Luzenac Pharma
Procedimientos operativos generales
Se añadieron los pol�meros utilizados junto con talco continuamente a un extrusor de masa fundida. El caudal total de pol�mero ascendía a 7 kg/h. Se a�adi� a través de una abertura de inyección incorporada al extrusor de masa fundida continuamente el agente de expansión (CO2, etanol, acetona y/o formiato de metilo). La masa fundida que contenía agente de expansión se enfri� en un extrusor de enfriamiento posterior y se extruy� a través de una tobera ranurada. La masa fundida espumante se extrajo sin calibración por una cinta de rodillos.
En la Tabla 1, se muestra la influencia de los diferentes componentes agentes de expansión (T) a igual composición polim�rica.
Tabla 1
N� de ejemplo
SAN (Luran 3380) (phr) Talco (phr) CO2 (phr) Etanol (phr) Agua (phr) Densidad (g/l) Celdas cerradas* (-)
V1
100 0,25 3,6 - 180 >95 %
V2
100 0,25 5,0 - 130 >95 %
B1
100 0,25 3,6 1,5 57 >95 %
B2
100 0,25 3,6 2,0 55 >95 %
B3
100 0,25 3,6 2,5 52 >95 %
B4
100 0,25 5,0 2,5 35 >95 %
V3
100 0,25 2,0 2,0 35 <80 %
V4
100 0,25 4,0 1,0 1,0 30 <20 %
phr= partes en peso * medido según la norma DIN ISO 4590
Los ejemplos comparativos C1 y C2 presentan altas densidades que no son aceptables para espumas de extrusi�n para empleo en la industria de la construcción. Además, la estructura de celda en C2 no es totalmente homogénea. Los ejemplos comparativos C3 y C4 muestran a causa de los bajos valores de celdas cerradas propiedades de aislamiento insatisfactorias.
En la Tabla 2, se muestran espumas de extrusi�n según la invención (B3-B6) en las que se utilizan SAN de distintos pesos moleculares.
Tabla 2. SAN de distintos pesos moleculares con CO2 + etanol
N� de ejemplo
SAN Tipo (phr) Talco (phr) CO2 (phr) Etanol (phr) Densidad (g/l) Celdas cerradas* (-)
B5
Luran 3360 100 0,25 3,6 2,0 55 >95 %
B6
Luran 3380 100 0,25 3,6 2,0 55 >95 %
B7
Luran 33100 100 0,25 3,6 2,0 60 >95 %
B8
Luran 2580 100 0,25 3,6 2,0 55 >95 %
* Medido según la norma DIN ISO 4590
En la tabla 3, se comparan las celdas cerradas del ejemplo B7 con las del ejemplo comparativo C5. Tabla 3. SAN con CO2 + etanol, adición de poliestireno (PS)
SAN (Luran 3380) (phr)
PS (PS 158K) (phr) Talco (Lucenac Pharma) (phr) CO2 (phr) Etanol (phr) Densidad (g/l) Celdas cerradas* (-)
B9
100 0 0,25 3,6 2 55 > 95%
C5
80 20 0,25 3,6 2 50 < 70%
* Medido según la norma DIN ISO 4590
La adición de poliestireno lleva ciertamente a pequeñas ventajas en la densidad, pero reduce las celdas cerradas de modo inaceptable.
En la tabla 4, se muestra que las espumas de extrusi�n según la invención son compatibles con ignifugantes corrientes.
Tabla 4 SAN con distintos ignifugantes (HBCD, TBBPA)
SAN (Luran 3380) (phr)
HBCD*** (phr) TBBPA** (phr) Dicumilo (phr) Talco (phr) CO2 (phr) Etanol (phr) Densidad (g/l) Ensayo de incendio (conforme all ensayo B2, norma DIN 4102 (-)
B2
100 0,25 3,6 2,0 55 Fallido
B10
100 2,0 0,25 0,25 3,6 2,0 55 Pasado
B11
100 4,0 0,25 3,6 2,0 55 Pasado
*tetrabromobisfenol A ***hexabromociclodecano
En la tabla 5, se muestra la influencia de distintos componentes agentes de expansión T, especialmente acetona, y de distintas concentraciones de agentes de expansión a igual composición polim�rica.
Tabla 5
N� de ejemplo
SAN (Luran 3380) (phr) Talco (phr) CO2 (phr) Etanol (phr) Acetona (phr) Densidad (g/l) Celdas cerradas* (-)
B1
100 0,25 3,6 1,5 57 > 95 %
B12
100 0,25 3,6 0,75 0,75 48 > 95 %
B13
100 0,25 3,6 0,38 1,12 53 > 95 %
B14
100 0,25 3,6 1,5 60 > 95 %
B15
100 0,25 3,6 3,0 55 > 95 %
* Según la norma DIN ISO 4590
Los ejemplos comparativos B12 a B15 muestran que la acetona puede utilizarse análogamente al etanol como coagente de expansión adecuado. En la tabla 6, se muestra la influencia de distintos componentes agentes de expansión (T), especialmente formiato
de metilo, y de distintas concentraciones de agente de expansión a igual composición polim�rica. 15 Tabla 6
N� de ejemplo
SAN (Luran 3380) (phr) Talco (phr) CO2 (phr) Etanol (phr) Formiato de metilo (phr) Densidad (g/l) Celdas cerradas* (-)
B1
100 0,25 3,6 1,5 57 > 95%
B16
100 0,25 3,6 0,75 0,75 55 > 95%
B17
100 0,25 3,6 1,5 53 > 95%
* Según la norma DIN ISO 4590

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Espuma de extrusi�n de celdas cerradas con una densidad en el intervalo de 20 a 150 g/l y un número de celdas en el intervalo de 1 a 30 celdas por mm, obtenible mediante
    (a) calentamiento de un componente polim�rico (P) que est� formado por
    5 P1) de 80 a 100 % en peso (referido a P) de uno o varios copol�meros de estireno-acrilonitrilo (SAN), que contienen a1) de 18 a 40 % en peso (referido a SAN) de acrilonitrilo polimerizado, a2) de 60 a 82 % en peso (referido a SAN) de estireno polimerizado, y a3) de 0 a 22 % en peso (referido a SAN) de al menos un mon�mero polimerizado del grupo
    10 compuesto por (met)acrilatos de alquilo, ácido (met)acr�lico, anh�drido maleico y maleimidas,
    P2) de 0 a 20 % en peso (referido a P) de uno o varios pol�meros termopl�sticos del grupo compuesto por copol�meros de estireno, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos (PC), poli�steres, poliamidas, polietersulfonas (PES), polietercetonas (PEK) y polietersulfuros,
    15 para la formación de una masa fundida polim�rica,
    (b) incorporación de 1 a 12 % en peso (referido a P) de un componente de expansión (T) que contiene menos de 0,2 % en peso (referido a P) de agua, que contiene b1) de 15 a 95 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono y b2) de 5 a 85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión seleccionados del
    20 grupo compuesto por alcoholes C1-C4 y compuestos carbon�licos C1-C4, a la masa fundida polim�rica para la formación de una masa fundida espumable,
    (c)
    extrusi�n de la masa fundida espumable en una zona de baja presión con espumaci�n hasta espuma de extrusi�n,
    (d)
    adici�n eventual de aditivos al componente polim�rico en al menos una de las etapas a), b) y/o c).
    25 2. Espuma de extrusi�n según la reivindicación 1, en la que se utilizan de 1 a 8 % en peso de componente de expansión (T) que contiene
    b1) de 15 a 95 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono y
    b2) de 5 a 85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión seleccionados del grupo compuesto por alcoholes C1-C4, cetonas C3-C4 y ésteres C2-C4.
    30 3. Espuma de extrusi�n según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el componente polim�rico (P) est� compuesto exclusivamente por el componente (P1).
  2. 4. Espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el componente polim�rico (P) contiene exclusivamente como mon�meros acrilonitrilo y estireno.
  3. 5. Espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque como componente 35 agente de expansión (T) se utiliza una mezcla de di�xido de carbono y etanol.
  4. 6.
    Espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque como componente agente de expansión (T) se utiliza una mezcla de di�xido de carbono y acetona.
  5. 7.
    Espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque como componente agente de expansión (T) se utiliza una mezcla de di�xido de carbono y formiato de metilo.
    40 8. Espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque como componente agente de expansión (T) se utiliza una mezcla de di�xido de carbono, acetona y etanol.
  6. 9. Espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la proporción total de componente agente de expansión (T) est� compuesta por di�xido de carbono y etanol y asciende como máximo a 8
    % en peso (referida a P), siendo la proporción de di�xido de carbono como máximo de 6 % en peso y la proporción de etanol como máximo de 5 % en peso.
  7. 10. Espuma de extrusi�n según la reivindicación 6, caracterizada porque la proporción total de componente agente de expansión (T) est� compuesta por di�xido de carbono y acetona y asciende como máximo a 8 % en peso
    5 (referida a P), siendo la proporción de di�xido de carbono como máximo de 6 % en peso y la proporción de acetona como máximo de 5 % en peso.
  8. 11. Espuma de extrusi�n según la reivindicación 8, caracterizada porque la proporción total de componente agente de expansión (T) est� compuesta por di�xido de carbono, acetona y etanol y asciende como máximo a 8 % en peso (referida a P), siendo la proporción de di�xido de carbono como máximo de 6 % en peso y la proporción de
    10 mezcla de acetona y etanol como máximo de 5 % en peso.
  9. 12. Espuma de extrusi�n según la reivindicación 11, caracterizada porque la proporción de acetona asciende al menos a 50 % en peso (referida a la mezcla de acetona/etanol).
  10. 13. Procedimiento para la fabricación de una espuma de extrusi�n con una densidad en el intervalo de 20 a 150 g/l y un número de celdas en el intervalo de 1 a 30 celdas por mm mediante 15 (a) calentamiento de un componente polim�rico (P) que est� formado por P1) de 80 a 100 % en peso (referido a P) de uno o varios copol�meros de estireno-acrilonitrilo (SAN), que contienen a1) de 18 a 40 % en peso (referido a SAN) de acrilonitrilo polimerizado, a2) de 60 a 82 % en peso (referido a SAN) de estireno polimerizado, y
    20 a3) de 0 a 22 % en peso (referido a SAN) de al menos un mon�mero polimerizado del grupo compuesto por (met)acrilatos de alquilo, ácido (met)acr�lico, anh�drido maleico y maleimidas,
    P2) de 0 a 20 % en peso (referido a P) de uno o varios pol�meros termopl�sticos del grupo compuesto por copol�meros de estireno, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos (PC), poli�steres, 25 poliamidas, polietersulfonas (PES), polietercetonas (PEK) y polietersulfuros, para la formación de una masa fundida polim�rica,
    (b) incorporación de 1 a 12 % en peso (referido a P) de un componente agente de expansión (T) que contiene menos de 0,2 % en peso (referido a P) de agua, que contiene b1) de 15 a 95 % en peso (referido a T) de di�xido de carbono y 30 b2) de 5 a 85 % en peso (referido a T) de uno o varios co-agentes de expansión seleccionados del
    grupo compuesto por alcoholes C1-C4 y compuestos carbon�licos C1-C4, a la masa fundida polim�rica para la formación de una masa fundida espumable,
    (c) extrusi�n de la masa fundida espumable en una zona de baja presión con espumaci�n hasta espuma de extrusi�n,
    35 (d) adición eventual de aditivos al componente polim�rico (P) en al menos una de las etapas a), b) y/o c).
  11. 14.
    Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el componente polim�rico (P) est� compuesto solo por el componente (P1).
  12. 15.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque el componente polim�rico
    (P) contiene exclusivamente como mon�meros acrilonitrilo y estireno.
    40 16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque como componente agente de expansión T se utiliza una mezcla de di�xido de carbono y etanol.
  13. 17.
    Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque como componente agente de expansión (T) se utiliza una mezcla de di�xido de carbono y acetona.
  14. 18.
    Uso de la espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 12 como material aislante.
    45 19. Uso de la espuma de extrusi�n según una de las reivindicaciones 1 a 12 como espuma estructural. 12
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