ES2602909T3 - Método y dispositivo para la preparación de microesferas termoplásticas expandidas - Google Patents

Método y dispositivo para la preparación de microesferas termoplásticas expandidas Download PDF

Info

Publication number
ES2602909T3
ES2602909T3 ES13758846.3T ES13758846T ES2602909T3 ES 2602909 T3 ES2602909 T3 ES 2602909T3 ES 13758846 T ES13758846 T ES 13758846T ES 2602909 T3 ES2602909 T3 ES 2602909T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
microspheres
flexible container
expansion
gas
thermally expandable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13758846.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Lars-Olof Svedberg
Per AJDÉN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nouryon Chemicals International BV
Original Assignee
Akzo Nobel Chemicals International BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akzo Nobel Chemicals International BV filed Critical Akzo Nobel Chemicals International BV
Application granted granted Critical
Publication of ES2602909T3 publication Critical patent/ES2602909T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3461—Making or treating expandable particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
    • B29B2009/166—Deforming granules to give a special form, e.g. spheroidizing, rounding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/003—PET, i.e. poylethylene terephthalate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0076—Microcapsules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B29K2105/048—Expandable particles, beads or granules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/22—Expandable microspheres, e.g. Expancel®
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

Un método de preparación de microesferas termoplásticas expandidas a partir de microesferas termoplásticas expandibles térmicamente que comprenden una envolvente de un material polímero que encapsula un agente espumante, comprendiendo dicho método calentar las microesferas expandibles en el interior de un recipiente flexible (2), fabricado con un material impermeable a los gases, para efectuar la expansión de dichas microesferas, y extraer el gas de dicho recipiente flexible (2), y agitar dichas microesferas expandibles térmicamente durante la expansión.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Metodo y dispositivo para la preparacion de microesferas termoplasticas expandidas Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo de produccion de microesferas termoplasticas expandidas, y a un dispositivo para la expansion de tales microesferas expandibles termicamente.
Las microesferas termoplasticas expandibles termicamente se conocen en la tecnica y se describen en detalle en, por ejemplo, la patente de EE.UU. N° 3.615.972 y las patentes EP-486080, EP-566367 y EP-1067151. En tales microesferas, se encapsula un agente espumante en el interior de una envolvente termoplastica. Con el calentamiento se evapora el agente espumante, aumentando la presion interna, al tiempo que se reblandece la envolvente, lo que da lugar a una expansion significativa de las microesferas, normalmente de 2 a 5 veces su diametro.
Las microesferas termoplasticas se pueden utilizar sin expandir o expandidas previamente en diversas aplicaciones. Los ejemplos de aplicaciones de las microesferas expandidas previamente son las resinas con base de solventes, como el poliester, para las esferas secas, y los sistemas de aplicacion con base de agua, como la pintura, para las esferas humedas. Sin embargo, el transporte de las microesferas expandidas previamente requiere un espacio importante, razon por la cual las microesferas se transportan a menudo hasta el usuario final en forma no expandida y se expanden in situ.
La patente WO 2004/056549 describe un procedimiento y un dispositivo que son utiles para la preparacion in situ de microesferas termoplasticas expandidas, en donde las microesferas expandibles se cargan en un dispositivo de expansion que comprende unos medios de alimentacion rotativos recubiertos por un cuerpo hueco, y uno o mas raspadores. El procedimiento y el dispositivo de expansion funcionan bien pero precisan un espacio importante y requieren un equipo relativamente complicado.
La patente de EE.UU. 3.257.103 describe un metodo y un dispositivo para la expansion de perlas de poliestireno en un recipiente de elementos de tamizado permeables al vapor de agua.
La patente de EE.UU. 6.358.459 B1 describe un metodo para la produccion de cuerpos moldeados que comprenden partfculas de espuma. Las partfculas de espuma se conforman y se sueldan entre sf utilizando energfa de microondas. Las partfculas de espuma se alojan en una bolsa de un material similar al papel de plata. La bolsa se conforma manualmente o se conforma mediante la utilizacion de un molde de conformado con cambio simultaneo de la forma de las partfculas de espuma, y se vacfa en un envase denso. Se utiliza energfa de microondas para fundir entre sf al menos la superficie de las partfculas de espuma. El metodo es una tecnica de fabricacion de envases, en particular de envases especializados para modelos, pequenas tandas de produccion, prototipos y similares. Las partfculas de espuma pueden ser unas partfculas expandidas previamente que contienen un agente de expansion, que se descompone bajo irradiacion con la energfa de microondas para que las partfculas se expandan hasta su tamano final. El agente de expansion tiene una temperatura de descomposicion o de ebullicion que excede la temperatura de fusion del polfmero utilizado, de modo que, cuando se calienta a esta temperatura, se garantiza que no solo el agente de expansion se descomponga, sino que el polfmero tambien tenga una suficiente cantidad de calor y de masa fundida.
Un objeto de la invencion es proporcionar un metodo de preparacion de microesferas termoplasticas expandidas en equipos relativamente simples que no requieren un espacio amplio y que son faciles de manejar, que por eso son adecuados para su uso en el lugar donde se van a utilizar las microesferas expandidas y que ahorran volumenes de transporte importantes. Por otra parte, un objeto de la invencion es proporcionar un metodo de preparacion de microesferas termoplasticas expandidas, que aporte un mmimo de aglomeracion, donde se pueda controlar facilmente el grado de expansion de las microesferas para proporcionar las densidades deseadas de las microesferas expandidas, en particular para obtener una estrecha distribucion de la densidad. Tambien es un objeto proporcionar un metodo discontinuo en el que sea facil de controlar los ciclos de tiempo y temperatura y en donde sea posible controlar la adicion de aditivos a las microesferas, por ejemplo de aditivos a ser adheridos a la superficie de las mismas. Un objeto adicional de la invencion es proporcionar un dispositivo de expansion para preparar microesferas termoplasticas expandidas que sea adecuado para el metodo mencionado anteriormente.
De acuerdo con la invencion, se ha encontrado sorprendentemente que es posible conseguir los objetos mencionados anteriormente mediante el metodo de preparacion de microesferas termoplasticas expandidas de acuerdo con la reivindicacion 1.
La invencion se refiere ademas a un dispositivo de expansion para preparar microesferas termoplasticas expandidas de acuerdo con la reivindicacion 7.
Preferiblemente, el recipiente flexible se fabrica con un material que pueda soportar las temperaturas durante la expansion sin fundirse o romperse, preferiblemente unas temperaturas de hasta al menos 100°C, lo mas preferiblemente hasta al menos 150°C y particularmente al menos 200°C. Los materiales utiles incluyen materiales
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
poKmeros, tales como la poliamida, el poli(tereftalato de etileno) (PET) u otro tipo de materiales con propiedades similares.
Mediante la expresion "flexible" se entiende algo que puede ser doblado o flexionado sin romperse.
Mediante la expresion "recipiente flexible" se entiende una bolsa, un saco o algo equivalente.
La expresion "material impermeable a los gases", como se utiliza en la presente memoria, significa que la velocidad de difusion del isobutano a traves del material es menos de 4 g de isobutano por minuto y m2, a una temperatura de 150°C y a una diferencia de presion de 0,5 bar en la presion parcial del isobutano. Preferiblemente, la velocidad de difusion en estas condiciones es menor de 3 g por minuto y m2, lo mas preferiblemente menos de 2 g por minuto y m2.
El metodo y el dispositivo de expansion permiten la produccion discontinua de microesferas termoplasticas expandidas, las cuales se pueden controlar facilmente mediante el ajuste del tiempo y la temperatura durante la expansion de las mismas.
El metodo y el dispositivo de expansion de acuerdo con la invencion se pueden utilizar para todos los tipos conocidos de microesferas termoplasticas expandibles que se determinan en la presente memoria, tales como los comercializados bajo la marca comercial Expancel®. En la bibliograffa se describen microesferas expandibles utiles, por ejemplo en las patentes de EE.UU. 3.615.972, 3.945.956, 4.287.308, 5.536.756, 6.235.800, 6.235.394 y 6.509.384, 6.617.363 y 6.984.347, en las publicaciones de solicitudes de patente de EE.UU. 2004/0176486 y 2005/0079352, en las patentes EP-486080, EP-1230975, EP-1288272, EP-1598405, EP-1811007 y EP-1964903, en las patentes WO 2002/096635, WO 2004/072160, WO 2007/091960, WO 2007/091961 y WO 2007/142593, y en las patentes japonesas abiertas a la inspeccion publica N° 1987-286.534 y 2.005-272.633.
Tfpicamente, las microesferas termoplasticas expandibles adecuadas tienen una envolvente termoplastica fabricada a partir de polfmeros o copolfmeros que se pueden obtener mediante la polimerizacion de diversos monomeros etilenicamente insaturados, que pueden ser monomeros que contienen nitrilo, tales como el acrilonitrilo, el metacrilonitrilo, el alfa-cloroacrilonitrilo, el alfa-etoxiacrilonitrilo, el fumaronitrilo o el crotonitrilo; esteres acnlicos, tales como el acrilato de metilo o el acrilato de etilo; esteres del acido metacnlico tales como el metacrilato de metilo, el metacrilato de isobornilo o el metacrilato de etilo; haluros de vinilo, tales como el cloruro de vinilo; haluros de vinilideno, tales como el cloruro de vinilideno; esteres de vinilo, tales como el acetato de vinilo; estirenos, tales como el estireno, los estirenos halogenados o el alfa-metil-estireno; dienos, tales como el butadieno, el isopreno y el cloropreno; u otros tipos de monomeros, tales como la vinilpiridina. Tambien se puede utilizar cualquier mezcla de los monomeros anteriormente mencionados.
A veces puede ser deseable que los monomeros para la envolvente de polfmero tambien comprendan monomeros de reticulacion multifuncionales, tales como uno o mas de divinilbenceno, di(met)acrilato de etilenglicol, di(met)acrilato de dietilenglicol, di(met)acrilato de trietilenglicol, di(met)acrilato de propilenglicol, di(met)acrilato de 1,4-butanodiol, di(met)acrilato de 1,6-hexanodiol, di(met)acrilato de glicerol, di(met)acrilato de 1,3-butanodiol, di(met)acrilato de neopentilglicol, di(met)acrilato de 1,10-decanodiol, tri(met)acrilato de pentaeritritol, tetra(met)acrilato de pentaeritritol, hexa(met)acrilato de pentaeritritol, di(met)acrilato de dimetilol triciclodecano, tri(met)acrilato de trialilformal, metacrilato de alilo, tri(met)acrilato de trimetilolpropano, triacrilato de trimetilolpropano, di(met)acrilato de tributanodiol, di(met)acrilato de PEG #200, di(met)acrilato de PEG #400, di(met)acrilato de PEG #600, monoacrilato de 3-acriloiloxiglicol, isocianato de triacrilformal o trialilo, isocianurato de trialilo, etc. Si tales monomeros de reticulacion estan presentes, constituyen preferiblemente de 0,1 a 1% en peso, lo mas preferiblemente de 0,2 a 0,5% en peso, de la cantidad total de monomeros en la envolvente de polfmero. Preferiblemente, la envolvente de polfmero constituye de 60 a 95% en peso, lo mas preferiblemente 75 a 85% en peso, del total de la microesfera.
La temperatura de reblandecimiento de la envolvente de polfmero, que normalmente corresponde a su temperatura de transicion vftrea (Tg), esta preferiblemente dentro del intervalo de 50 a 250°C, o de 100 a 230°C.
Normalmente, el agente espumante encapsulado en la microesfera por la envolvente de polfmero es un lfquido que tiene una temperatura de ebullicion no superior a la temperatura de reblandecimiento de la envolvente de polfmero termoplastico. El agente espumante, tambien referido como agente de soplado o propulsor, puede ser al menos uno de un hidrocarburo tal como el n-pentano, isopentano, neopentano, butano, isobutano, hexano, isohexano, neohexano, heptano, isoheptano, octano e isooctano, o cualquier mezcla de los mismos. Asimismo, se pueden utilizar otros tipos de hidrocarburos, tales como el eter de petroleo, e hidrocarburos clorados o fluorados, tales como el cloruro de metilo, cloruro de metileno, dicloroetano, dicloroetileno, tricloroetano, tricloroetileno, triclorofluorometano, etc. Los agentes espumantes particularmente preferidos comprenden al menos uno de isobutano, isopentano, isohexano, ciclohexano, isooctano, isododecano, y las mezclas de los mismos. El agente espumante adecuadamente constituye de 5 a 40% en peso de la microesfera.
El punto de ebullicion del agente espumante a presion atmosferica puede estar dentro de un amplio intervalo, preferiblemente de -20 a 200°C, mas preferiblemente de -20 a 150°C, y lo mas preferiblemente de -20 a 100°C.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Las microesferas termoplasticas expandibles termicamente se calientan para efectuar la expansion de las mismas. La temperatura a la que se inicia la expansion de las microesferas se llama Tinicial, mientras que la temperatura a la que se alcanza la maxima expansion se llama Tmax, ambas determinadas a una velocidad de aumento de la temperatura de 20°C por minuto. Las microesferas expandibles termicamente utilizadas en la presente invencion tienen adecuadamente una Tinicial de 60 a 200°C, preferiblemente de 70 a 180°C, lo mas preferiblemente de 80 a 150°C. Las microesferas expandibles termicamente utilizadas en la presente invencion tienen adecuadamente una Tmax de 50 a 300°C, preferiblemente de 100 a 250°C, lo mas preferiblemente 120 a 200°C.
Las microesferas expandibles tienen preferiblemente un diametro medio en volumen de 1 a 500 pm, mas preferiblemente de 5 a 100 pm, lo mas preferiblemente de 10 a 70 pm, segun se determina por dispersion de luz laser en muestras humedas en un aparato Malvern Mastersizer Hydro 2000 SM. Mediante el calentamiento a una temperatura por encima de la Tinicial, normalmente es posible expandir las microesferas de 2 a 5 veces su diametro o mas, preferiblemente de 3 a 5 veces su diametro.
De acuerdo con la invencion, el gas se extrae del recipiente flexible durante y/o despues de la expansion de las microesferas, para garantizar que el agente espumante que se desprende de las microesferas no forme con el aire en el recipiente flexible una mezcla explosiva. Esto se puede hacer mediante la utilizacion de una presion por debajo de la atmosferica o vado. El gas se puede extraer del recipiente flexible por medio de un conducto, preferiblemente provisto de un filtro a traves del cual pasa el gas, evitando de este modo que las microesferas sean extrafdas junto con el gas.
Durante la expansion se agitan dentro del recipiente flexible las microesferas, por ejemplo mediante girar el recipiente o sacudir las microesferas dentro del recipiente, o mediante una combinacion de los mismos.
Las microesferas expandibles tambien se pueden mezclar previamente, preferiblemente antes de la expansion, con un agente dispersante que evita la aglomeracion de las microesferas. Lo mas preferiblemente, las microesferas expandibles se mezclan previamente con un agente dispersante tal antes de entrar en el dispositivo de expansion, pero tambien se pueden mezclar con el agente dispersante en el interior del dispositivo de expansion.
El agente dispersante adecuado esta preferiblemente en forma de partfculas finas, normalmente solidas, que tienen un diametro de partfculas en el intervalo de 1 nm a 1 mm, preferiblemente de 10 nm a 30 pm. Los ejemplos de agentes dispersantes son sustancias inorganicas tales como: polvo de aluminio, carbonato de magnesio, fosfatos de magnesio, hidroxido de magnesio, dolomita, carbonato de calcio, fosfatos de calcio, sulfato de calcio, talco, caolm, oxidos de silicio, oxidos de hierro, oxido de titanio, dioxido de titanio, oxidos e hidroxidos de aluminio, oxido de cinc, hidrotalcita, mica, baritina, esferas de vidrio, cenizas volantes, arena fina, fibras minerales y fibras de refuerzo en general, wollastonita, feldespatos, tierra de diatomeas, perlitas, vermiculitas, cuarzo hueco y esferas ceramicas. Tambien se pueden utilizar compuestos organicos, especialmente polfmeros con una temperatura de reblandecimiento suficientemente alta, y celulosa, harina de madera, negro de carbon, fibras de carbono y fibras de grafito. Preferiblemente, el agente dispersante es un oxido de silicio, tal como el dioxido de silicio (sflice). Otro agente dispersante preferido es el dioxido de titanio. El agente dispersante se puede utilizar en forma pura o puede estar tratada su superficie de diferentes maneras con el fin de aumentar el efecto de evitar la aglomeracion. Una forma de tratar la superficie del agente dispersante es hacerla hidrofoba. La relacion en peso del agente dispersante anadido a las microesferas depende del agente dispersante que se utilice, pero en la mayona de los casos es adecuadamente de 1:1000 a 5:1, preferiblemente de 1:500 a 1:1, aun mas preferiblemente de 1:100 a 1:3, y lo mas preferiblemente de 1:25 a 1:5. Normalmente la cantidad anadida de agente dispersante puede ser de 1 a 20% en peso, preferiblemente de 2 a 10% en peso, en base al peso total de las microesferas.
La densidad de las microesferas expandidas se controla mediante la eleccion de la adecuada temperatura de calentamiento y/o espacio de tiempo durante el cual las microesferas estan presentes en el dispositivo de expansion. Durante la expansion, la temperatura en el dispositivo de expansion esta adecuadamente por encima de la Tinicial, preferiblemente 5 a 150°C por encima de la Tinicial, lo mas preferiblemente 20 a 50°C por encima de la Tinicial. El tiempo medio de residencia de las microesferas en el dispositivo de expansion es preferiblemente de 30 s a 4 h, preferiblemente de 1 minuto a 100 minutos, lo mas preferiblemente de 1 minuto a 20 minutos.
En el metodo y el aparato de acuerdo con la invencion se pueden utilizar microesferas expandibles termicamente tanto humedas como secas. Sin embargo, la invencion es especialmente adecuada para las microesferas expandibles termicamente que tienen un bajo contenido de humedad. Adecuadamente, las microesferas expandibles termicamente tienen un contenido de solidos secos de mas de 50% en peso, preferiblemente mas de 80% en peso, lo mas preferiblemente mas de 97% en peso (el contenido de solidos secos se calcula despues de secar a 50°C, durante 90 minutos, 2-3 g de microesferas Expancel® sin expandir).
El dispositivo de expansion de acuerdo con la invencion comprende un recipiente flexible como se definio anteriormente. Los medios de calentamiento de las microesferas expandibles termicamente pueden ser una estufa, un horno, un armario de calentamiento o una vitrina de calefaccion. Tambien pueden ser cualquier otro tipo de medios para aumentar la temperatura de las mismas, por ejemplo un espacio calentado en el que se coloca el recipiente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
El dispositivo de expansion comprende, ademas, unos medios de extraccion de gas del recipiente flexible. Tales medios de extraccion de gas del recipiente pueden ser un conducto provisto de un filtro, que esta conectado al recipiente. Dichos medios, a su vez, pueden estar conectados a una fuente de presion por debajo de la atmosferica o vado para conseguir la extraccion del gas del recipiente.
El dispositivo de expansion comprende, ademas, unos medios de agitacion de las microesferas expandibles termicamente durante la expansion de las mismas. Los medios de agitacion pueden ser unos medios de rotacion mediante, por ejemplo, la rotacion del recipiente flexible. Tambien pueden ser unos medios de agitacion mediante, por ejemplo, la agitacion de las microesferas expandibles en el recipiente flexible con un agitador magnetico u otro tipo de agitador.
La velocidad de rotacion de los medios de rotacion puede ser, por ejemplo, de 1 a 100 rpm, preferiblemente de 5 a 90 rpm, lo mas preferiblemente de 7 a 30 rpm.
La Figura 1 es una representacion de un dispositivo de expansion de acuerdo con la presente invencion.
La Figura 1 muestra una realizacion de un dispositivo de expansion 1 de la presente invencion. Las microesferas expandibles se cargan en un recipiente flexible 2, tal como una bolsa, fabricado por ejemplo con poli(tereftalato de etileno) o poliamida. El recipiente flexible 2 que contiene las microesferas expandibles se inserta en unos medios de calentamiento 3 de las microesferas para efectuar la expansion de las mismas. Los medios de calentamiento 3 de las microesferas pueden ser un horno o cualquier equipo equivalente. Las microesferas se calientan a una temperatura que sea suficiente para alcanzar la densidad deseada. La temperatura exacta depende de la calidad de las microesferas y puede ser, por ejemplo, de 100 a 250°C o de 140 a 200°C.
El dispositivo de expansion 1 comprende, ademas, unos medios de extraccion de gas 4 del recipiente flexible 2. Estos medios pueden ser, por ejemplo, un conducto 4 conectado al recipiente flexible y provisto de un filtro (no mostrado) que impide que las microesferas sean extrafdas junto con el gas. El conducto 4, a su vez, puede estar conectado a una fuente de vacfo para extraer el gas del recipiente flexible 2. Durante la expansion de las microesferas, se pueden liberar pequenas cantidades del agente espumante (por ejemplo isobutano, isopentano y/u otros tipos de hidrocarburos), lo que puede provocar el riesgo de formacion de una mezcla explosiva en el recipiente flexible 2. Mediante la extraccion del gas del recipiente, este riesgo se reduce de manera significativa.
El dispositivo de expansion comprende, ademas, unos medios de agitacion 5. Tales medios de agitacion pueden ser unos medios de rotacion, que hacen girar el recipiente flexible con las microesferas durante la expansion. Mediante la agitacion de las microesferas durante la expansion se disminuye el riesgo de aglomeracion de las microesferas.
Despues de completada la expansion, se extrae la mayor parte del gas que queda en la bolsa. A continuacion, se puede inyectar una pequena cantidad de aire en el recipiente flexible para eliminar del filtro las microesferas.
La bolsa flexible 2 se retira de los medios de calentamiento y se descarga de los medios de extraccion de gas 4 y de agitacion 5, y se puede llevar a cualquier punto donde se tenga la intencion de utilizar las microesferas expandidas.
Ejemplos
La invencion se describira adicionalmente en conexion con los siguientes ejemplos que, sin embargo, no se deben interpretar que limitan el alcance de la invencion de otro modo que el definido mediante las reivindicaciones adjuntas. Si no se indica lo contrario, todas las partes y porcentajes se refieren a partes y porcentajes en peso.
Ejemplo 1
En un dispositivo como el mostrado en la Figura 1 se prepararon unas microesferas expandidas de acuerdo con el siguiente procedimiento: 1,1 kg de Expancel® M190 DUT 80 (microesferas expandibles mezcladas con 15% en peso de una sflice cuya superficie se habfa tratado) se cargaron en una bolsa de poliamida de 200 litros que tema un espesor de 40 pm. La bolsa se coloco en una estufa y se conecto a un conducto provisto de un filtro, mediante la insercion del conducto en la bolsa. Durante la expansion, se hizo girar el recipiente a 13 rpm para proporcionar una agitacion adecuada. Cuando se inicio el calentamiento y la expansion, se extrajo el gas a traves del conducto. Despues de 6 minutos a 152°C, se completo la expansion y se expulso la mayor parte del gas que quedaba en la bolsa. A continuacion, se inyecto en la bolsa una pequena cantidad de aire para eliminar del filtro las microesferas expandidas. Finalmente, se corto la parte de la bolsa donde se habfa conectado el conducto y la bolsa con las microesferas expandidas se llevo al lugar de utilizacion. La densidad de la mezcla obtenida fue de 15 kg/m3.
Ejemplo 2
Se siguio el Ejemplo 1, excepto que se mezclaron 180 g de Expancel® 461 DU 40 (microesferas expandibles) con 829 g de TiO2 para obtener una mezcla homogenea. La mezcla se coloco en una bolsa como se determina en el Ejemplo 1, y se expandio a 140°C durante 3,5 minutos. La velocidad de rotacion durante la expansion fue de 13 rpm. La densidad de la mezcla obtenida fue de 97 kg/m3.
Ejemplo 3
Se siguio el Ejemplo 1, excepto que se mezclaron 500 g de Expancel® 461 DU 40 (microesferas expandibles) con 1.500 g CaCO3 para obtener una mezcla homogenea. La mezcla se coloco en una bolsa como se determina en el Ejemplo 1 y se expandio a 140°C durante 3,5 minutos. La velocidad de rotacion durante la expansion fue de 13 rpm. 5 La densidad de la mezcla obtenida fue de 113 kg/m3.

Claims (12)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. - Un metodo de preparacion de microesferas termoplasticas expandidas a partir de microesferas termoplasticas expandibles termicamente que comprenden una envolvente de un material polfmero que encapsula un agente espumante, comprendiendo dicho metodo calentar las microesferas expandibles en el interior de un recipiente flexible (2), fabricado con un material impermeable a los gases, para efectuar la expansion de dichas microesferas, y extraer el gas de dicho recipiente flexible (2), y agitar dichas microesferas expandibles termicamente durante la expansion.
  2. 2. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde se extrae el gas de dicho recipiente flexible (2) a traves de un conducto (4) provisto de un filtro.
  3. 3. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde se realiza la agitacion mediante la rotacion del recipiente flexible (2) durante la expansion de las microesferas.
  4. 4. - Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las microesferas expandibles termicamente se mezclan previamente con un agente dispersante para evitar la aglomeracion de dichas microesferas.
  5. 5. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 4, en donde dicho agente dispersante es el dioxido de silicio o el dioxido de titanio.
  6. 6. - Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde, despues de completada la expansion, se inyecta gas a traves de dicho filtro para eliminar del mismo las microesferas.
  7. 7. - Un dispositivo de expansion (1) para preparar microesferas termoplasticas expandidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, comprendiendo dicho dispositivo un recipiente flexible (2) fabricado con un material impermeable a los gases y unos medios de calentamiento (3) de las microesferas termoplasticas expandibles termicamente en el recipiente flexible (2), para efectuar la expansion de dichas microesferas, y unos medios de extraccion de gas (4) de dicho recipiente flexible (2), y unos medios de agitacion (5) de dichas microesferas expandibles termicamente.
  8. 8. - Un dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 7, donde dichos medios de agitacion (5) son unos medios de rotacion o unos medios de sacudida.
  9. 9. - Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en donde dichos medios de calentamiento (3) son una estufa.
  10. 10. - Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7-9, en donde dicho recipiente flexible (2) es una bolsa.
  11. 11. - Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7-10, en donde dicho recipiente flexible (2) se fabrica con poliamida o poli(tereftalato de etileno).
  12. 12. - Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7-11, en donde dichos medios de extraccion de gas (4) son un conducto provisto de un filtro.
ES13758846.3T 2012-09-07 2013-09-04 Método y dispositivo para la preparación de microesferas termoplásticas expandidas Active ES2602909T3 (es)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261697997P 2012-09-07 2012-09-07
EP12183419 2012-09-07
EP12183419 2012-09-07
US201261697997P 2012-09-07
PCT/EP2013/068218 WO2014037361A1 (en) 2012-09-07 2013-09-04 A method and a device for preparation of expanded thermoplastic microspheres

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2602909T3 true ES2602909T3 (es) 2017-02-22

Family

ID=46940294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13758846.3T Active ES2602909T3 (es) 2012-09-07 2013-09-04 Método y dispositivo para la preparación de microesferas termoplásticas expandidas

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9718939B2 (es)
EP (1) EP2892702B1 (es)
JP (1) JP6055547B2 (es)
KR (1) KR20150052845A (es)
CN (1) CN104582925B (es)
ES (1) ES2602909T3 (es)
PL (1) PL2892702T3 (es)
WO (1) WO2014037361A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3538336A1 (en) * 2016-11-11 2019-09-18 Living Proof, Inc. Process for expanding expandable polymeric microspheres
US20210155827A1 (en) * 2018-05-08 2021-05-27 Tesa Se Process for producing a self-adhesive composition layer foamed with microballoons
US11426951B2 (en) * 2019-01-02 2022-08-30 The Boeing Company Expandable bladders as tooling for composite parts
DE102019125687B4 (de) * 2019-09-24 2021-06-17 Endress + Hauser Flowtec Ag Feldgerät der Automatisierungstechnik
CN112449567B (zh) * 2020-11-05 2022-07-15 深圳先进技术研究院 液态金属泡沫复合材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3257103A (en) * 1962-07-06 1966-06-21 Frederick B Brockhues Apparatus for processing expandable plastic material
US3615972A (en) 1967-04-28 1971-10-26 Dow Chemical Co Expansible thermoplastic polymer particles containing volatile fluid foaming agent and method of foaming the same
NO135308L (es) 1968-10-07 1900-01-01
US3945956A (en) 1975-06-23 1976-03-23 The Dow Chemical Company Polymerization of styrene acrylonitrile expandable microspheres
US4274818A (en) * 1977-08-26 1981-06-23 Southeastern Foam Products, Inc. Apparatus for pre-expanding and molding thermoplastic polymer particles
US4272469A (en) 1979-02-26 1981-06-09 Integrated Insulation Systems, Inc. Method and apparatus for forming expanded foam articles
US4193499A (en) * 1979-04-18 1980-03-18 Lookholder Theodore W Prefabricated unitary package which when sealed and irradiated conforms closely to contents and becomes impact-absorbing
JPS6021770B2 (ja) 1980-02-14 1985-05-29 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルの製造法
US4379106A (en) * 1981-01-09 1983-04-05 Bussey Harry Jun Method of expanding heat expandable thermoplastic elements with steam and a horizontal expander with a feed near the bottom for expanding the heat expandable element
JPS59142122A (ja) * 1983-02-01 1984-08-15 Sekisui Plastics Co Ltd 袋体による発泡成形方法
HU197523B (en) * 1986-04-30 1989-04-28 Eroemue Es Halozattervezoe Apparatus for wetting and simultaneous mixing dustlike and/or grainlike materials
JPS62286534A (ja) 1986-06-04 1987-12-12 Matsumoto Yushi Seiyaku Kk 熱膨張性マイクロカプセルの製造法
US4722943A (en) * 1987-03-19 1988-02-02 Pierce & Stevens Corporation Composition and process for drying and expanding microspheres
US4898892A (en) * 1987-03-19 1990-02-06 Pierce & Stevens Corporation Methods for preparing opaque coatings and applying the same
SE9003600L (sv) 1990-11-12 1992-05-13 Casco Nobel Ab Expanderbara termoplastiska mikrosfaerer samt foerfarande foer framstaellning daerav
JP3659979B2 (ja) 1992-04-15 2005-06-15 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルとその製法
US6235394B1 (en) 1998-02-24 2001-05-22 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Heat-expandable microcapsules, process for producing the same, and method of utilizing the same
JP4291510B2 (ja) 1998-03-13 2009-07-08 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルとその利用方法
DE19860611C1 (de) * 1998-12-29 2000-03-23 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Polymer-Schaumpartikeln
JP2000351867A (ja) * 1999-06-14 2000-12-19 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法
JP4633987B2 (ja) 1999-09-29 2011-02-16 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルの製造方法
US6509384B2 (en) 2000-04-28 2003-01-21 Akzo Nobel N.V. Chemical product and method
CN1200987C (zh) 2000-04-28 2005-05-11 吴羽化学工业株式会社 热发泡性微球及其制造方法
US7347007B2 (en) * 2000-06-16 2008-03-25 Maguire Stephen B Low pressure high capacity dryer for resins and other granular and powdery materials
US6617363B2 (en) 2001-01-18 2003-09-09 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method of producing thermally expansive microcapsule
MXPA03010759A (es) 2001-05-25 2005-09-08 Univ Lehigh Microesferas expandibles para aislamiento de espuma y metodos.
JP4393377B2 (ja) 2002-05-24 2010-01-06 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルおよびその利用
PT1572432E (pt) 2002-12-20 2010-09-03 Akzo Nobel Nv Método e dispositivo para pré-expansão de microsferas termoplásticas
WO2004056547A2 (en) 2002-12-20 2004-07-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Micro-mechanical thermo structure and method for manufacturing such micro-mechanical structure
JP4478649B2 (ja) 2003-02-11 2010-06-09 アクゾ ノーベル ナムローゼ フェンノートシャップ 微小球
EP1598405B1 (en) 2003-02-24 2014-10-01 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Thermoexpansible microsphere, process for producing the same and method of use thereof
JP2005272633A (ja) 2004-03-24 2005-10-06 Sanyo Chem Ind Ltd 中空樹脂粒子及び熱膨張性マイクロカプセル
CN100566811C (zh) 2004-09-13 2009-12-09 株式会社吴羽 热发泡性微球及其制造方法、其用途、含有其的组合物、和物品
KR101533203B1 (ko) 2005-12-19 2015-07-02 가부시끼가이샤 구레하 열발포성 마이크로스페어, 그리고 그 제조 방법과 용도
KR101344855B1 (ko) 2006-02-10 2013-12-31 아크조 노벨 엔.브이. 미소구체
JP5438324B2 (ja) 2006-02-10 2014-03-12 アクゾ ノーベル ナムローゼ フェンノートシャップ 微小球
WO2007142593A1 (en) 2006-06-08 2007-12-13 Akzo Nobel N.V. Microspheres

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150052845A (ko) 2015-05-14
WO2014037361A1 (en) 2014-03-13
PL2892702T3 (pl) 2017-02-28
CN104582925A (zh) 2015-04-29
JP6055547B2 (ja) 2016-12-27
CN104582925B (zh) 2017-08-01
EP2892702B1 (en) 2016-08-31
US9718939B2 (en) 2017-08-01
EP2892702A1 (en) 2015-07-15
JP2015535726A (ja) 2015-12-17
US20150210820A1 (en) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2602909T3 (es) Método y dispositivo para la preparación de microesferas termoplásticas expandidas
ES2347143T3 (es) Metodo y dispositivo para pre-expandir microesferas termoplasticas.
JP3955612B2 (ja) 熱膨張した微小球、その製造方法、熱膨張性微小球および用途
KR101278410B1 (ko) 중공 마이크로스피어의 제조 방법 및 다공질 세라믹 성형체의 제조 방법
US3960583A (en) Method of preparing modified hollow, largely spherical particles by spray drying
ES2629026T3 (es) Método y dispositivo para la preparación de microesferas expandidas
RU2696709C2 (ru) Устройство и способ для расширения термически расширяемых термопластических микросфер до расширенных термопластических микросфер
JP2006213930A (ja) 熱膨張性微小球の製造方法
PT1711397E (pt) Dispositivo de células de combustível de submarino, especialmente para um segmento de um submarino passível de ser instalado posteriormente
TWI324167B (en) Formable, porous, chemiluminescent reactant composition and device therefor
Zhang et al. Robust hybrid raspberry-like hollow particles with complex structures: a facile method of swelling polymerization towards composite spheres
WO2017110201A1 (ja) マイクロスフェアー、当該マイクロスフェアーを含む熱発泡性樹脂組成物、構造部材、および成形体、ならびに当該構造部材および当該成形体の製造方法
JPH05310987A (ja) 再生不定形難燃性発泡性スチレン系樹脂粒子、その製造法及び発泡成形品
JP2604624B2 (ja) 中空球状熱可塑性樹脂発泡体粒子及び同粒子を用いる発泡成形体の製造法
JPH0243688B2 (ja) Garasushitsuchukutahoryuoyobisonoseizohoho
JP2001098079A (ja) 膨張中空微小球複合体粒子およびその製造法
JPH1112385A (ja) 高分子多孔質体の製造方法
JP7259140B1 (ja) 熱膨張性微小球、組成物、及び成形体
WO2023281867A1 (ja) 中空粒子及びその用途
Li et al. Crafting Tunable Hollow Particles Using Antisolvent‐Driven Interlocking of Micron‐Sized Building Blocks
JPH06860B2 (ja) 帯電防止能を有する発泡性樹脂粒子の製造方法
KR20150144431A (ko) 산화규소계 무기물 미립자를 포함하는 고성능 페트용 고분자 나노구조체 및 그 제조방법
JP2004203977A (ja) 揮発性発泡剤が含浸された熱可塑性樹脂微粒子及び発泡済み微粒子
JPH08217905A (ja) 塩化ビニリデン系樹脂発泡性粒子の発泡方法及びその装置
TW201632257A (zh) 用於將熱可膨脹的熱塑性微球體膨脹成經膨脹的熱塑性微球體之裝置及方法