ES2595039T3 - Espumas de fluoropolímero reticuladas, procedimiento para fabricarlas y sus aplicaciones - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para elaborar una espuma de fluoropolímero de celda cerrada que comprende las etapas de: (a) someter una resina de fluoropolímero a por lo menos un gas inerte a una presión superior a atmosférica con el fin de impulsar gas hacia la resina, (a1) elevar la temperatura de la resina hasta o encima de su punto de ablandamiento, en donde las etapas (a) y (a1) pueden tener lugar simultáneamente o en donde la etapa (a1) tiene lugar antes de la etapa (a), y (b) reducir la presión a la vez que se mantiene la temperatura en o encima del punto de ablandamiento de la resina, con el fin de expandir la resina para dar como resultado una espuma de fluoropolímero de celda cerrada, en donde la resina se reticula antes de la expansión irradiándola con una radiación de haz de electrones o una radiación gamma, en donde la dosis de radiación oscila entre 5 y 200 kGy

Description

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DESCRIPCION
Espumas de fluoropoKmero reticuladas, procedimiento para fabricarlas y sus aplicaciones
La presente invencion se refiere a espumas de fluoropoKmero, a procedimientos para fabricarlas y a sus aplicaciones. Las espumas de alta calidad se producen impregnando resinas de fluoropolfmero con gas inerte a alta presion y luego reduciendo la presion para expandir el material. Las resinas se reticulan para permitir que tengan lugar la impregnacion y expansion muy por encima del punto de ablandamiento normal. Las espumas obtenidas se pueden fabricar con cualquier forma deseada, tal como tubos, laminas, cintas, bloques y varillas, usando tecnicas tales como corte, soldadura, termoformado y union con adhesivo. Alternativamente, la resina de fluoropolfmero se puede expandir directamente en la forma deseada, por ejemplo, expandiendo la resina de fluoropolfmero impregnada en un molde. Son utiles en aplicaciones en las que se requiere baja densidad o aislamiento electrico o termico. Tienen beneficios adicionales de alta pureza, baja extractabilidad, alta radiacion y resistencia a los rayos UV, resistencia qrnmica, resistencia termica y baja inflamabilidad.
Las espumas de celda cerrada son materiales utilizados en aplicaciones en las que se requieren peso liviano, flotacion, aislamiento termico, aislamiento electrico y efectos de amortiguacion. Las espumas de celda cerrada hechas de poliestireno, polietileno de diferentes densidades y poliuretanos se conocen bien. No obstante, las espumas hechas de los materiales mencionados estan limitadas en resistencia termica, resistencia qrnmica, resistencia a las condiciones climaticas, y en las propiedades de envejecimiento en terminos generales. Asimismo, los tipos estandar de dichas espumas son altamente inflamables, y existe la necesidad de espumas en aplicaciones cnticas tales como aeroespacio, transporte masivo, industria marina, de construccion, electrica tal como cable, electronica, microelectronica y semiconductora, y qrnmica tal como en las industrias petroqmmica y farmaceutica para espumas de alta pureza que tambien tengan resistencia qrnmica, resistencia al clima y buena resistencia al fuego. Las espumas hechas a partir de fluoropolfmeros pueden satisfacer estos requisitos.
La patente US 5.885.494 (du Pont) describe una estructura tubular compuesta que comprende una primera capa de fluoropolfmero y un sustrato en contacto con dicha capa, en donde el primer fluoropolfmero es espumable a una temperatura en la cual el sustrato es o bien menos espumable o no es espumable. La intencion del metodo descrito es prevenir la espumacion del sustrato en comparacion con la primera capa de fluoropolfmero, y una forma de hacerlo es reticular el material de sustrato. No se describe, no obstante, que la primera capa de fluoropolfmero este reticulada.
El documento WO 00/43193 (Tan) describe un procedimiento para la produccion de espumas polimericas microcelulares en las que se calienta un polfmero hasta encima de su punto de ablandamiento a una presion elevada y luego la presion se libera total o parcialmente y la temperatura se extingue hasta debajo del punto de ablandamiento. O bien la presion se puede reducir hasta ambiente y luego extinguir de inmediato la temperatura, o se puede reducir parcialmente, enfriar la temperatura por debajo del punto de ablandamiento y luego reducir la presion hasta ambiente. No se describe la reticulacion del polfmero.
El documento US 5.837.173 (Ausimont) se refiere a un procedimiento para preparar artfculos expandidos basados en copolfmeros de etileno-clorotrifluoroetileno que tienen grandes caractensticas dielectricas, en donde se inyecta nitrogeno en una mezcla de polfmero fundido en un proceso continuo para provocar la expansion del polfmero. No se describe la reticulacion del polfmero.
El documento US 4.843.123 (Lee) describe un procedimiento para formar espumas de fluoropolfmero termoestables mezclando componentes de fluoropolfmero fluido y permitiendo que la mezcla se gelifique en una camara estanca a la presion en contacto con un gas. El fluoropolfmero gelificado luego se extrae de la camara y se calienta a una temperatura relativamente baja para curar y espumar simultaneamente el fluoropolfmero.
Las patentes US 4615850 y US 4675345 describen el uso de agentes de soplado qrnmico combinados con plastificantes y agentes nucleantes para producir espumas de homopolfmeros y copolfmeros de PVDF y sus mezclas. No obstante, estas espumas carecen de pureza y no tienen un tamano de celda muy uniforme. La patente US 4425443 describe tambien las limitaciones de usar ciertos agentes de soplado qrnmico, y en particular la degradacion termica de la resina que puede ocurrir. Las patentes US 5883197 y US 6506809 describen el uso de aditivos nucleantes espedficos para lograr espumas de mejor calidad. Las patentes EP 223155 y JP 06047857 A describen el uso de un disolvente, preferentemente diclorodifluorometano como el agente de expansion para espumas de fluoropolfmero. Estos procedimientos tienen la desventaja de usar disolventes costosos que deben ser cautelosamente eliminados como para no deteriorar la resistencia qrnmica y/o la pureza.
La patente JP 07011037 A describe el uso de copolfmeros de PVDF reticulados con relaciones de expansion de 3 a 50 veces en aplicaciones que requieren una estructura de celda fina y uniforme, y excelentes caractensticas igmfugas, flexibilidad, moldeo, procesabilidad y fluidez.
La presente invencion se refiere en general a un metodo y a productos elaborados por este metodo que permiten la produccion de espumas de fluoropolfmero de alta calidad sin ningun aditivo. Las resinas de fluoropolfmero se someten a gases inertes a temperaturas y presiones elevadas, tras lo cual absorben ciertas cantidades de estos gases. Reducir la presion a una temperatura encima del punto de ablandamiento de la resina permite que estas
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resinas se expandan para producir espumas de fluoropoKmero de celda cerrada con una distribucion de tamano de celda muy homogenea y un alto porcentaje de celdas cerradas. La etapa de expansion puede tener lugar en el recipiente de alta presion utilizado para absorber los gases en las resinas o en un recipiente de presion inferior secundario. Si se utiliza un recipiente secundario, las resinas deben enfriarse bajo presion con el fin de limitar que ocurra la expansion en el primer recipiente.
En un primer aspecto de la presente invencion, se da a conocer un procedimiento para elaborar una espuma de fluoropolfmero de celda cerrada que comprende las etapas de: (a) someter una resina de fluoropolfmero a por lo menos un gas inerte a una presion mayor que atmosferica con el fin de impulsar gas hacia la resina, (a1) elevar la temperatura de la resina hasta o encima de su punto de ablandamiento, en donde las etapas (a) y (a1) pueden tener lugar simultaneamente o en donde la etapa (a1) tiene lugar antes de la etapa (a), y (b) reducir la presion a la vez que se mantiene la temperatura en o encima del punto de ablandamiento de la resina, con el fin de expandir la resina para producir una espuma de fluoropolfmero de celda cerrada, en donde la resina se reticula antes de la expansion irradiandola con un haz de electrones o radiacion gama, en donde la dosis de radiacion oscila entre 5 y 200 kGy.
Se ha descubierto que, sorprendentemente, reticular la resina antes de la expansion ayuda a elaborar un producto de espuma de celda cerrada de baja densidad y alta calidad. Esto se contrapone al uso de reticulacion en el documento US 5.885.494 mencionado anteriormente, en donde la reticulacion se emplea con el fin de incrementar el peso molecular y prevenir la expansion de la capa de sustrato.
La reticulacion antes de la expansion permite que el proceso opere por encima del punto de fusion de una resina semicristalina sin flujo severo del material. Operar encima del punto de fusion reduce el tiempo para que se disemine el gas en la lamina y aumenta la cantidad de gas en la lamina a una presion determinada. La reticulacion se puede obtener por irradiacion de haz de electrones o irradiacion gama. Las dosis tfpicas para reticulacion de radiacion directa estan en el intervalo de 5 a 200 kGy, pero un intervalo preferencial es 25 a 100 kGy. Despues de reticular, el material espumado tiene una relacion (tangente delta) de modulo de perdida dinamica a modulo de almacenaje dinamico entre 0,24 y 0,9 a una temperatura entre 10 y 100°C encima del punto de fusion.
La longitud de tiempo de la etapa (a) depende de factores tales como la identidad de la resina, su espesor y la temperatura y la presion del gas. En terminos generales, la resina se trata hasta que se satura con el gas (que puede determinarse empmcamente usando un procedimiento de peso iterativo).
En la etapa (b), la temperatura preferiblemente se mantiene por encima del punto de ablandamiento hasta el momento en que se logra la expansion deseada. Esto se controla controlando la cafda de presion en la etapa (b).
Ventajosamente, antes de la etapa (a), a la resina de fluoropolfmero se le da la forma deseada, tfpicamente una lamina espesa aunque se pueden contemplar otras formas, usando cualquier tecnica conocida por el experto en la materia, por ejemplo, extrusion, moldeo a inyeccion o moldeo por compresion. La etapa (b) puede tener lugar en el recipiente de alta presion utilizado para absorber los gases en las resinas.
En una realizacion, la etapa (a) tiene lugar en un recipiente de alta presion y la etapa de expansion (b) tiene lugar en un segundo recipiente de expansion inferior. Mas preferiblemente, antes de la etapa (b):
(a2) la presion se reduce hasta una presion superior que la presion atmosferica pero inferior que la presion de la etapa (a) y la resina se enfna hasta debajo de su punto de ablandamiento para dar como resultado la resina de fluoropolfmero parcialmente expandida,
(a3) la resina de fluoropolfmero parcialmente expandida se calienta hasta una temperatura por encima de su punto de ablandamiento bajo una presion de gas, preferiblemente aire o gas inerte.
La temperatura de la resina parcialmente expandida resultante de la etapa (a2) se puede mantener a ambiente o ventajosamente se puede reducir hasta debajo de ambiente con el fin de retrasar la perdida esperada de gas de la resina. Esto tiene la ventaja de que el tiempo disponible entre las etapas (a2) y (a3) se puede extender de manera tal que la etapa (a3) y (b) se puede llevar a cabo en un momento posterior y/o en una ubicacion remota.
Los expertos en la tecnica reconoceran el uso, para este proposito, de recipientes de almacenamiento y envfo utilizados en el manipuleo y el movimiento de larga distancia de artfculos perecederos y otros productos alimenticios. Dichos recipientes tfpicamente mantienen el contenido del recipiente en un entorno de temperatura sub-ambiente. Se han empleado temperaturas hasta -40°C (-40°F).
La resina de fluoropolfmero parcialmente expandida de la etapa (a2) se puede calentar en un molde, tras lo cual el calor causa que la resina de fluoropolfmero se ablande y expanda en el molde. El resultado es un aparato de espuma de fluoropolfmero de celda cerrada con una forma definida. Este procedimiento es distinto del procedimiento termoformado en el que la espuma previamente expandida se calienta y luego se moldea a la forma deseada.
Alternativamente, la resina parcialmente expandida de la etapa (a2) se puede retener en la forma de una espuma de fluoropolfmero de celda cerrada de alta densidad sin la necesidad de mayor expansion.
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En una realizacion particularmente preferida, la espuma de fluoropoUmero de celda cerrada es sustancialmente homogenea. El procedimiento preferiblemente se lleva a cabo solamente en la resina de fluoropoUmero y no en ningun otro material simultaneamente con dicha resina. Sin embargo, si una segunda resina esta presente mientras el procedimiento se lleva a cabo, la resina que se reticula antes de la expansion preferiblemente se expande mas que la resina no reticulada.
Se prefiere particularmente que la invencion se refiera a un proceso en lotes en lugar de un proceso continuo. En otros terminos, los lotes discretos de resina se tratan individualmente en recipientes a presion en lugar de tratar una longitud potencialmente infinita de resina en un proceso continuo, por ejemplo en una extrusora.
La presente invencion tambien se refiere a las espumas de fluoropolfmero elaboradas por el procedimiento descrito, con preferencia por polfmeros a base de (vinilideno difluoruro) y sus copolfmeros termoplasticos.
La presente invencion se refiere ademas:
a la transformacion de dichas espumas de fluoropolfmero por moldeo, adhesion, corte, fresado, perforacion, estampado, laminado y termoformado en cualquier forma deseable tal como tubos, varillas, envolturas, recipientes, esferas, laminas, rodillos y cintas,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en dispositivos de flotacion,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en cualquier forma deseada en aislamiento termico y/o acustico,
a la incorporacion de dichas espumas de fluoropolfmero junto con laminas, pelfculas, espumas, textiles, refuerzos o cualquier otro material natural o sintetico conocido por el experto en la tecnica (tal como tela o cuero) en estructuras complejas por laminacion, union con adhesivo, costura y otras tecnicas de sujecion permanentes o provisorias,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en cualquier forma deseada en aislamiento electrico,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en material de embalaje o en envases,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en aplicaciones de alta pureza en paneles de salas esteriles, sellos, aislamientos y en equipos,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en obturadores o sellos, al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en dispositivos sensores,
al uso de dichas espumas de fluoropolfmero en barreras igmfugas de auto-extincion, o a cualquier combinacion de los usos anteriormente mencionados.
Con respecto al fluoropolfmero, los fluoropolfmeros espumables son de un tipo tal que se pueden transformar por extrusion, moldeo a inyeccion, moldeo por compresion u otras tecnicas de formado conocidas por los expertos en la materia. Los fluoropolfmeros pueden ser semicristalinos o amorfos, preferiblemente semicristalinos. Preferiblemente, los fluoropolfmeros pueden reticularse por radiacion.
Preferiblemente, el fluoropolfmero es PVDF o un copolfmero de PVDF con comonomeros hexafluoropropileno (HFP) o cloro-trifluoro-etileno (CTFE), una mezcla de dos o mas de dichos polfmeros, o ECTFE, el copolfmero de etileno- clorotrifluoroetileno, o ETFE, el copolfmero de etileno-tetrafluoroetileno.
Los fluoropolfmeros y copolfmeros de VDF, tales como KYNAR® (Atofina) colectivamente polfmeros basados en VDF, en donde la porcion de VDF es mayor que el porcentaje molecular de comonomeros total, se conocen bien y se usan ampliamente. Entre la diversidad de fluoropolfmeros a base de tetrafluoroetileno, clorotrifluoroetileno y otros monomeros que contienen fluor, los polfmeros basados en VDF son unicos, ofreciendo la gama mas amplia posible de opciones de procesamiento para obtener artfculos que tienen atributos beneficiosos asociados con mejor resistencia qrnmica y propiedades de superficie. Por lo tanto, entre el amplio espectro de fluoropolfmeros actualmente utilizados, los polfmeros basados en VDF pueden fundirse en equipos de procesamiento tfpicos para resinas termoplasticas para extrusion o moldeo tales como pelfculas sopladas por extrusion y moldeo.
Los polfmeros basados en VDF se pueden preparar por copolimerizacion de VDF y HFP y/o por sustitucion o adicion de uno o mas de otros fluoromonomeros incluidos, aunque sin limitarse a ello, tetrafluoroetileno (TFE), clorotrifluoroetileno (CTFE), perfluorometil vinil eter (PMVE), perfluoropropil vinil eter (PPVE), perfluoroalquil vinil eter (PAVE), vinil fluoruro (VF), trifluoroetileno (TrFE), para parte o todo el hexafluoropropileno. Tambien se contempla cualquier otro polfmero procesable por fundicion y reticulable a traves de cualquier otro medio, por ejemplo, reticulacion de radicales libres.
El experto en la tecnica reconocera que se pueden incluir tambien pequenas cantidades de un tercer monomero que se sepa que es copolimerizable con VDF (hasta aproximadamente 10% en peso del nivel de HFP) en las resinas anteriormente descritas. Dichos monomeros copolimerizables conocidos, por ejemplo, se pueden seleccionar entre
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alquenos C(3-8) que contienen por lo menos un atomo de fluor, un alquil vinil eter que contiene por lo menos un atomo de fluor, una cetona alifatica o dclica C(3-6) que contiene posiciones a-a' fluoradas y alquenos no fluorados C(2~4), alquil vinil eteres C(3-6) o vinil esteres C(4-6). Un ejemplo de un terpoftmero termoplastico es Dyneon THV que es un poftmero de VDF, HFP y TFE.
Con respecto al copoftmero de PVDF, la proporcion de VDF es por lo menos 60% en peso y preferiblemente por lo menos 85% en peso. Los comonomeros ventajosamente se eligen entre HFP, CTFE, TFE y TrFE. Las resinas de fluoropoftmero se pueden pigmentar o incluyen otros aditivos, modificadores o reforzadores. En una realizacion preferida de la presente invencion, pueden contener aditivos funcionales tales como supresores de llamas y humo o aditivos antiestatica.
Antes de la etapa (a), la resina de fluoropoftmero se extruye ventajosamente en la forma de una lamina espesa aunque se puede emplear cualquier procedimiento adecuado, por ejemplo, moldeo por compresion o moldeo por inyeccion.
Con respecto a gases inertes, se usan solamente gases de baja ebullicion inertes tales como argon, dioxido de carbono y nitrogeno, como agentes de soplado. El gas inerte se deja diseminar en el fluoropoftmero a una temperatura y presion espedficas para lograr una densidad predefinida en expansion.
En una realizacion, se usa nitrogeno como el agente de soplado. Esto permite mayor control y estabilidad en las etapas de espumacion (expansion) y post-espumacion.
En cuanto al procedimiento, en la etapa (a), la temperatura esta preferiblemente por encima de la transicion vftrea de la resina de fluoropoftmero durante la impregnacion, y ventajosamente en o encima del punto de fusion si el fluoropoftmero es semicristalino. En una realizacion preferida, esta entre 15 y 135°C por encima del punto de ebullicion. El experto en la tecnica reconocera que tanto la temperatura de transicion vftrea como el punto de ebullicion estaran influenciados por la presion a la que tiene lugar el procedimiento.
En la etapa b), la temperatura esta por encima del punto de ablandamiento de la resina de fluoropoftmero y es tal que es lo suficientemente blanda para permitir que ocurra la expansion en la liberacion de la presion. La temperatura esta ventajosamente en o por encima del punto de fusion si el fluoropoftmero es semicristalino. En una realizacion preferida, esta entre 15 y 135°C por encima del punto de ebullicion. La presion se reduce permitiendo que estas resinas se expandan para producir espuma de fluoropoftmero de celda cerrada.
En la etapa (a3) anteriormente descrita, la resina de fluoropoftmero parcialmente expandida se puede transferir a un recipiente de presion inferior secundario y se recalienta a una temperatura a la cual la resina es lo suficientemente blanda para permitir que ocurra la expansion. Esta temperatura puede estar en el mismo intervalo utilizado en la etapa (b). La presion es preferiblemente entre 5 y 2O0 bar, mas preferiblemente entre 5 y 40 bar y lo mas preferiblemente entre 10 y 20 bar.
La resina de fluoropoftmero parcialmente expandida de la etapa (a2) se puede calentar en un molde bajo presion atmosferica. El calor causa que la resina de fluoropoftmero se ablande y expanda en un aparato de espuma de fluoropoftmero de celda cerrada de la forma deseada.
Alternativamente, la resina de fluoropoftmero parcialmente expandida de la etapa (a2) se puede retener en la forma de una espuma de fluoropoftmero de celda cerrada de alta densidad.
Como resultado de la naturaleza flexible del procedimiento, se pueden lograr relaciones de expansion de menos de 2:1 a mas de 75:1 (es decir, la densidad de la espuma oscila entre >1000kg/m3 y <20kg/m3) y el tamano de la celda puede ser controlado minuciosamente. Los tamanos de celda de espuma promedio se pueden determinar por microscopia optica, y midiendo y contando un mmimo de 250 celdas para crear un peso estadfstico aceptable. Las espumas son muy homogeneas. Los tamanos de celdas promedio pueden variar entre 10 y 5000 micrometres con una desviacion estandar que tiene un valor de menos de 50% y preferencialmente menos de 30 % del tamano de celda promedio.
Con respecto a los usos de la espuma, las espumas usualmente se producen en la forma de laminas. Las laminas se pueden cortar usando una sierra de cinta, un cortador por chorro de agua, una fresadora o cualquier otra tecnica conocida por el experto en la materia. Se pueden soldar con calor mediante tecnicas estandar para formar laminados con cualquier espesor deseado. Las laminas se pueden cortar en tiras de cualquier espesor. La espuma de fluoropoftmero se puede termoformar en muchas formas con el uso de un molde que se puede calentar. Por ejemplo, se pueden obtener aros, tazas, medios tubos, platillos, cubas, bolas u objetos de forma ovalada. La superficie tendra una envuelta cerrada debido al efecto de cubricion de las paredes mas externas de la celda. Las laminas se pueden termoformar y fijar para formar una capa aislante termica o segura para sistemas de tubenas, recipientes y envases. Como resultado de la resistencia qrnmica y de la radiacion intrmseca, asf como tambien de la resistencia al fuego unida a la evolucion de baja llama y humo y a la alta pureza intrmseca, las espumas de fluoropoftmero son particularmente interesantes para propositos de aislamiento en las industrias qrnmica, de electronica, microelectronica, farmaceutica, de exploracion y produccion de gas y petroleo, refinena de gas y petroleo, construccion y nuclear. Las laminas se pueden cortar y/o termoformar para formar sellos y obturaciones.
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Las laminas se pueden cortar y/o termoformar para obtener aislamiento de cables electricos con alta resistencia a las llamas y baja resistencia dielectrica. Los objetos producidos de espuma de fluoropoUmero se pueden formar en balsas resistentes qmmicamente y resistentes a la radiacion. Los objetos formados de espuma de fluoropolfmero se pueden ensamblar con otros materiales mediante union con adhesivos tales como adhesivos sensibles a presion o adhesivos a base de disolvente, por ejemplo, una disolucion de 5% Kynar® 721, un homopolfmero de PVDF en forma de polvo de Atofina, que tiene un MVl (mdice de volumen de fusion) de 10 cm3/10 min (230°C/5 kg) disuelto en DMA (dimetilacetamida), o usando tecnicas de laminacion por calor.
Ejemplos
Se usaron los siguientes fluoropoKmeros:
Kynar® 460
Homopolfmero de PVDF, de acuerdo con ASTM D 3222 (clasificacion de polfmeros de PVDF) es un homopolfmero de tipo 1, clase 1.
Punto de fusion: 156 - 162 °C
MFI (230°C, 21,6 kg) 10 g/10 min (valor nominal)
Kynarflex® 2500-20 Copolfmero de PVDF-HFP Punto de fusion: 117°C
MFI (230°C, 3,8 kg) 8 g/10 min (valor nominal)
Kynarflex® 2500-25
Copolfmero de PVDF-HFP, aditivo anti-humo
Punto de fusion: 117°C
MFl (230°C, 3,8 kg) 8 g/10 min (valor nominal)
Kynarflex® 2800-00 Copolfmero de PVDF-HFP Punto de fusion: 142°C
MFI (230°C, 12,5 kg) 6 g/10 min (valor nominal)
Kynarflex® 2850-00 Copolfmero de PVDF-HFP Punto de fusion: 158°C
MFI (230°C, 12,5 kg) 5 g/10 min (valor nominal)
Kynarflex® 3120-50
Copolfmero de PVDF-HFP, tipo heterogeneo Punto de fusion: 166°C
MFI (230°C, 12,5 kg) 4 g/10 min (valor nominal)
Ejemplo 1
Un trozo de Kynarflex 2850-00 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 50kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente a presion en el que se introdujo nitrogeno a una presion de 670 bar. La temperatura se elevo hasta 210°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo con nitrogeno. La presion luego se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, se libero la presion residual hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 210°C bajo una presion de 17 bar de nitrogeno. La presion luego se libero hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 88 kg/m3.
Ejemplo 2
Se irradio un trozo de Kynar 460 por haz de electrones hasta una dosis de 50 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente a presion en el que se introdujo nitrogeno a una presion de 670bar. La temperatura se elevo a 185°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo con nitrogeno. La presion luego se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, se libero la presion residual hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 185°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion luego se libero hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 94 kg/m3.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Ejemplo 3
Un trozo de Kynarflex 2800-00 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 50 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente de presion en el que se introdujo nitrogeno a una presion de 670bar. La temperatura se elevo hasta 185°G y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo parcialmente con nitrogeno. La presion se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, se libero la presion residual hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 185°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion luego se libero a ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 81 kg/m3.
Ejemplo 4
Un trozo de Kynarflex 2850-00 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 50 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente de presion al que se le introdujo nitrogeno a una presion de 670bar. La temperatura se elevo a 185°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo parcialmente con nitrogeno. La presion luego se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, la presion residual se libero hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 185°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion se libero luego hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 123 kg/m3.
Ejemplo 5
Un trozo de Kynarflex 3120-50 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 50 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente de presion al que se le introdujo nitrogeno a una presion de 670bar. La temperatura se elevo hasta 210°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo parcialmente con nitrogeno. La presion luego se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, la presion residual se libero hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 185°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion se libero luego hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 110 kg/m3.
Ejemplo 6
Un trozo de Kynarflex 2500-20 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 25 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente de presion al que se le introdujo nitrogeno a una presion de 300bar. La temperatura se elevo hasta 185°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo. La presion luego se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, la presion residual se libero hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 185°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion se libero luego hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 64 kg/m3.
Ejemplo 7
Un trozo de Kynarflex 2500-20 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 25 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente de presion al que se le introdujo nitrogeno a una presion de 150bar. La temperatura se elevo hasta 185°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo. La presion luego se redujo y el recipiente de presion se enfrio. Una vez enfriado, la presion residual se libero hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 185°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion se libero hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 131 kg/m3.
Ejemplo 8
Un trozo de Kynarflex 2500-20 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 36 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente a presion al que se le introdujo nitrogeno a una presion de 670bar. La temperatura se elevo a 185°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo con nitrogeno. La presion luego se redujo y el recipiente a presion se enfrio. Una vez enfriado, la presion residual se libero hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 155°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion luego se libero hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda cerrada fina con una densidad de 30 kg/m3.
Ejemplo 7
Un trozo de Kynarflex 2500-25 se irradio por haz de electrones hasta una dosis de 36 kGy. El trozo se dispuso luego en un recipiente a presion al que se le introdujo nitrogeno a una presion de 670bar. La temperatura se elevo hasta 185°C y la presion se mantuvo hasta que el trozo se saturo con nitrogeno. La presion luego se redujo y el recipiente a presion se enfrio. Una vez enfriado, la presion residual se libero hasta atmosferica. El trozo parcialmente expandido se dispuso en un segundo recipiente y se recalento hasta 155°C bajo una presion de 17bar de nitrogeno. La presion luego se libero hasta ambiente antes de enfriar para dar una espuma de celda fina con una densidad de 30 kg/m®.
Algunas de las propiedades de estos Ejemplos se exponen a continuacion en la Tabla 1. Tabla 1
Ejemplo num.
Resina Densidad de la espuma Esfuerzo de compresion @ 50% compresion Resistencia a la traccion Alargamiento
ISO 7214 ISO 179
kg/m3 kPa kPa %
1
Kynar Flex® 2850-00 88 - - -
2
Kynar® 460 94 635 1865 30
3
Kynar Flex® 2800-00 81 340 1390 55
4
Kynar Flex® 2850-00 123 890 2660 30
5
Kynar Flex® 3120-50 110 540 1720 120
6
Kynar Flex® 2500-20 64 150 652 238
7
Kynar Flex® 2500-20 131 300 1170 290
8
Kynar Flex® 2500-20 30 111 400 151
9
Kynar Flex® 2500-25 30 110 385 220
La distribucion del tamano de la celda se determino para los ejemplos num. 5 y num. 8, usando tecnicas de 5 microscopia optica, y los resultados se compilan en la Tabla 2.
Tabla 2
Ejemplo num.
Tamano de celda promedio (pm) Tamano de celda mmimo (pm) Tamano de celda maximo (pm) Desviacion estandar (pm)
5
221 89 345 50
8
134 64 255 29
Otras mediciones de las propiedades ffsicas en la espuma del ejemplo num. 8 demuestran que tiene una resistencia al desgarre de 1015 N.m"1 cuando se ensaya de conformidad con ISO 8067. Las propiedades elasticas de las 10 espumas de fluoropolfmero se pueden demostrar usando la prueba de endurecimiento por compresion como se define en ASTM D 3575. Las mediciones a 23°C con una compresion de 25% durante 22 horas producen 6% y 3% de endurecimiento a A h y 24 horas de recuperacion, respectivamente. El mismo experimento a 50% compresion produce 11,5% y 7,5% de endurecimiento a A hora y 24 horas de recuperacion.
La conductividad termica del ejemplo num. 8, determinada de conformidad con ISO 8301 a 0°C, 40°C y 80°C, es 15 0,033, 0,038 y 0,046 W m"1 k-1, respectivamente.
La Tabla 3 expone las propiedades de llama y humo de la espuma del ejemplo num. 8.
Tabla 3
Propiedad
Especificacion Resultado de la prueba
Liberacion de calor Release
FAR/JAR 25.853(d)/(c) Ap F Pt IV(g) Aprobado en 3 y 13 mm
Densidad del humo
FAR/JAR 25.853(d)/(c) Ap F Pt V(b) Aprobado en 3 y 13 mm
Densidad del humo
ABD0031 parr.7.3.2 Aprobado en 3 y 13 mm
Emision de gas toxico
ABD0031 parr.7.4 Aprobado en 3 y 13 mm
Quemador Bunsen vertical
FAR/JAR 25.853(a) Ap F Pt I Aprobado en 5 y 30 mm
Panel radiante
FAR/JAR 25.856 Ap F Pt VI Aprobado en 5 y 30 mm

Claims (27)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para elaborar una espuma de fluoropoKmero de celda cerrada que comprende las etapas de:
    (a) someter una resina de fluoropoKmero a por lo menos un gas inerte a una presion superior a atmosferica con el fin de impulsar gas hacia la resina,
    (a1) elevar la temperatura de la resina hasta o encima de su punto de ablandamiento, en donde las etapas (a) y (al) pueden tener lugar simultaneamente o en donde la etapa (a1) tiene lugar antes de la etapa (a), y
    (b) reducir la presion a la vez que se mantiene la temperatura en o encima del punto de ablandamiento de la resina, con el fin de expandir la resina para dar como resultado una espuma de fluoropolfmero de celda cerrada,
    en donde la resina se reticula antes de la expansion irradiandola con una radiacion de haz de electrones o una radiacion gamma, en donde la dosis de radiacion oscila entre 5 y 200 kGy
  2. 2. Un procedimiento segun la reivindicacion 1, en donde antes de la etapa (b) se llevan a cabo las siguientes etapas:
    (a2) la presion se reduce hasta una presion superior a la presion atmosferica pero inferior a la presion de la etapa (a) y la resina se enfna hasta debajo de su punto de ablandamiento para producir una resina de fluoropolfmero parcialmente expandida,
    (a3) la resina de fluoropolfmero parcialmente expandida se calienta hasta una temperatura por encima de su punto de ablandamiento bajo una presion de gas inerte o aire.
  3. 3. Un procedimiento segun la reivindicacion 2 en donde la etapa (a) tiene lugar con la resina en un primer recipiente y en donde, antes de llevar a cabo la etapa (a3), la resina parcialmente expandida se transfiere a un segundo recipiente.
  4. 4. Un procedimiento segun la reivindicacion 2 o 3, en donde la temperatura de la resina parcialmente expandida resultante de la etapa (a2) se reduce para demorar la perdida del gas de la resina.
  5. 5. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, que es un procedimiento en lotes en lugar de ser un procedimiento continuo.
  6. 6. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en donde la resina de fluoropolfmero esta libre de nucleantes.
  7. 7. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en donde la resina de fluoropolfmero se extruye, antes de la etapa (a), en la forma de una lamina.
  8. 8. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en donde la resina de fluoropolfmero es un homopolfmero de PVDF.
  9. 9. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el fluoropolfmero es un copolfmero de PVDF y la proporcion de VDF es por lo menos 60% en peso.
  10. 10. Un procedimiento segun la reivindicacion 9, en donde la resina de fluoropolfmero es un copolfmero de PVDF y la proporcion de VDF es por lo menos 85% en peso.
  11. 11. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en donde en la etapa (a) la temperatura oscila entre 15 y 135°C por encima del punto de fusion.
  12. 12. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en donde en la etapa (a) la presion oscila entre 2 y 100MPa (20 a 1000 bar).
  13. 13. Un procedimiento segun la reivindicacion 12, en donde en la etapa (a) la presion oscila entre 2 y 80MPa (20 a 800 bar).
  14. 14. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, en donde en la etapa (a3) la presion oscila entre 0,5 y 20MPa (5 a 200 bar).
  15. 15. Un procedimiento segun la reivindicacion 14, en donde dicha presion oscila entre 0,5 y 4MPa (5 a 40 bar).
  16. 16. Un procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en donde en la etapa (b) la temperatura oscila entre 15 y 135°C por encima del punto de fusion.
  17. 17. Una espuma de fluoropoKmero de celda cerrada reticulada obtenible mediante un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
  18. 18. El uso de una espuma de fluoropoUmero segun la reivindicacion 17 en un dispositivo de flotacion.
  19. 19. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en cualquier forma deseada en
    5 aislamiento termico o acustico.
  20. 20. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en una estructura compleja por laminacion, union con adhesivo, costura y tecnicas de sujecion permanente o temporal.
  21. 21. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 20, en donde la estructura comprende una lamina, una pelfcula, una espuma, un textil, un refuerzo o cualquiera de sus combinaciones.
    10 22. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en cualquier forma deseada en
    aislamiento electrico.
  22. 23. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en un material de embalaje o en un envase.
  23. 24. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en un panel de una sala esteril, un sello,
    15 aislamiento, o en equipos.
  24. 25. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en una obturacion o en un sello.
  25. 26. El uso de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 en una barrera igmfuga de auto- extincion.
  26. 27. La transformacion de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 17 por soldadura, encolado, 20 corte, fresado, perforacion, estampado, laminacion o termoformado en cualquier forma deseada.
  27. 28. La transformacion de una espuma de fluoropolfmero segun la reivindicacion 27 en una lamina continua o semi-continua, un cilindro o una cinta de cualquier espesor deseado.
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