ES2910702T3 - Métodos para producir láminas de espuma de poliolefina y artículos fabricados con las mismas - Google Patents

Métodos para producir láminas de espuma de poliolefina y artículos fabricados con las mismas Download PDF

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Jesse J Baldwin
Gary H Clark
Donald A Foltz
Paul F Geibler
Pawel Sieradzki
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Abstract

Un método para fabricar una composición de lámina de espuma de poliolefina que comprende: (a) extrudir un agente espumante y al menos una resina de poliolefina seleccionada del grupo que consiste en un polipropileno y un polietileno para obtener una lámina extrudida no espumada; (b) irradiar la lámina extrudida con radiación ionizante para obtener una lámina físicamente reticulada; (c) espumar la lámina físicamente reticulada con calor para obtener una capa espumada; y (d) cortar en capas la capa espumada para obtener una lámina de espuma con al menos una superficie cortada en capas, en donde la superficie cortada en capas de la lámina de espuma tiene una Sa de 20 a 150 μm y una Sz de 250 a 668,7 μm, en donde la resina de poliolefina consiste en un polipropileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 230 °C y un polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 190 °C o una mezcla de los mismos.

Description

DESCRIPCIÓN
Métodos para producir láminas de espuma de poliolefina y artículos fabricados con las mismas
Campo técnico
Esta descripción se refiere a métodos de producción continua de láminas de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas. Algunos aspectos de esta descripción se refieren a métodos de producción continua de láminas de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas con superficies primarias sustancialmente diferentes. También se describen artículos que comprenden la lámina de espuma.
Antecedentes
Las láminas de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas producidas de forma continua se pueden producir extruyendo una mezcla de ingredientes en una lámina, irradiando la lámina y luego espumando la lámina. Sin embargo, existen limitaciones prácticas tanto en la capacidad como en el coste del equipo que limitan el intervalo de combinaciones de espesor y densidad que se pueden lograr en este método de producción de tres etapas. Por ejemplo, una lámina de espuma muy delgada y muy ligera puede no ser práctica para la producción comercial debido a (a) la dificultad de extrudir una lámina delgada y (b) el coste asociado con los altos niveles de un costoso agente espumante químico necesario para obtener una lámina de espuma muy ligera. En consecuencia, existe la necesidad de métodos y materiales capaces de producir espumas que sean a la vez muy delgadas y muy ligeras que de otro modo no serían factibles. La referencia US 2015/184400 A1 describe un método para fabricar una composición de lámina de espuma de poliolefina, que comprende la extrusión de un agente espumante y al menos una resina de poliolefina.
Compendio
Proporcionamos un método para fabricar una composición de lámina de espuma de poliolefina que comprende extrudir un agente espumante y al menos una resina de poliolefina seleccionada del grupo que consiste en un polipropileno y un polietileno para obtener una lámina extrudida sin espumar; irradiar la lámina extrudida con radiación ionizante para obtener una lámina físicamente reticulada; espumar la lámina físicamente reticulada con calor para obtener una capa espumada; y cortar en capas la capa espumada para obtener una lámina de espuma con al menos una superficie cortada en capas. Una superficie cortada en capas de la lámina de espuma tiene preferiblemente una Sa de aproximadamente 20 a aproximadamente 150 pm y una Sz de 250 a 668,7 pm en donde la resina de poliolefina consiste en un polipropileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 230 °C y un polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 190 °C o una mezcla de los mismos.
También proporcionamos una lámina de espuma de poliolefina reticulada que comprende al menos una resina de poliolefina seleccionada del grupo que consiste en un polipropileno y un polietileno, en donde una superficie de la lámina de espuma reticulada se corta en capas para obtener al menos una superficie cortada en capas y la superficie cortada en capas de la lámina de espuma tiene una Sa de 20 a 150 pm y una Sz de 250 a 668,7 pm, en donde la resina de poliolefina consiste en un polipropileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 230 °C y un polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 190 °C o una mezcla de los mismos.
La lámina de espuma de poliolefina reticulada se puede usar en conexión con un sistema de contrapiso para pisos, una junta, una cinta de espuma y/o un sistema de acristalamiento de ventanas.
Descripción detallada
Las características y detalles que se describen correspondientes al método de acuerdo con la invención, naturalmente, también se aplican correspondientemente a la lámina de espuma de poliolefina físicamente reticulada de acuerdo con la invención y viceversa, de modo que de acuerdo con la descripción de los aspectos individuales de la invención, es y/o siempre se puede relacionar recíprocamente. En particular, la lámina de espuma de poliolefina físicamente reticulada según la invención se puede fabricar mediante el método según la invención.
Los métodos y materiales descritos en este documento son capaces de producir espumas que son a la vez muy delgadas y muy livianas que de otro modo no serían factibles en el método de producción convencional de tres etapas. Además, las espumas tienen una gama más amplia de combinaciones de espesor y densidad en comparación con las que se pueden obtener ahora, lo que permite que las láminas de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas producidas de forma continua sean comercialmente viables y competitivas en costes con otras espumas comerciales, como las láminas de espuma de poliolefina no reticulada de celdas cerradas.
Además, las espumas permiten una mayor capacidad y eficiencia de fabricación en la planta. En un entorno de fabricación típico, existe la necesidad de aumentar la eficiencia y la capacidad de producción del proceso de producción. Una forma de ampliar la capacidad es instalar otra línea de producción.
Sin embargo, esto generalmente es costoso para el fabricante y se considera un "último recurso" si no hay otras soluciones de ingeniería disponibles.
Hemos descubierto un método úni
láminas de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas por radiación sin tener que instalar otra línea de producción. La producción puede aumentarse al doble, al triple o incluso más utilizando nuestros métodos que comprenden una etapa de corte en capas. Al cortar en capas una lámina de espuma producida de forma continua que tiene el doble (2x) del espesor deseado de la espuma comercial, la producción se duplica esencialmente. Asimismo, al cortar en capas una lámina de espuma producida de forma continua que es el triple (3x) del espesor deseado de la espuma comercial, la producción se triplica esencialmente. Y así sucesivamente con láminas de espuma que son cuatro veces, cinco veces o más gruesas que el espesor de espuma comercial deseado. Como consecuencia del corte en capas, se producen capas de espuma con superficies primarias sustancialmente diferentes.
Los métodos de producción continua de láminas de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas con superficies primarias diferentes pueden incluir opcionalmente las etapas de (a) extrusión, (b) irradiación, (c) espumado y (d) corte en capas.
En la etapa de extrusión, las materias primas de la composición de espuma se pueden alimentar a una extrusora. El método de alimentación de ingredientes en la extrusora se basa en el diseño de la extrusora y el equipo de manejo de materiales disponible. Se puede realizar una mezcla previa de los ingredientes de la composición de espuma, si es necesario o se desea, para facilitar su dispersión. Si se realiza, se puede usar preferiblemente un mezclador Henshel para la premezcla. Opcionalmente, todos los ingredientes se pueden premezclar y alimentar a través de un solo puerto en la extrusora. Los ingredientes también se pueden alimentar individualmente a través de puertos designados separados para cada ingrediente. Por ejemplo, si el agente reticulante o cualquier otro aditivo es un líquido, el agente y/o los aditivos se pueden agregar a través de una puerta (o puertas) de alimentación en la extrusora o a través de una abertura de desfogue en la extrusora (si está equipada con un desfogue) en lugar de estar premezclado con ingredientes sólidos. También se pueden emplear combinaciones de "premezclado" y alimentación por puertos de ingredientes individuales.
Las materias primas de la composición de espuma alimentadas a la extrusora incluyen al menos un polipropileno que tiene un índice de fluidez de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 25 gramos por 10 minutos a 230 °C y al menos un polietileno que tiene un índice de fluidez de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 25 gramos por 10 minutos a 190 °C. Según la invención, es concebible que el índice de fluidez del polipropileno(s) y/o polietileno(s) pueda ser preferiblemente de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 20 gramos por 10 minutos a 230 °C y a 190 °C, respectivamente y más preferiblemente de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 15 gramos por 10 minutos a 230 °C y a 190 °C, respectivamente.
La composición de espuma comprende una mezcla del polipropileno y polietileno mencionados anteriormente. Una proporción adecuada de polipropileno a polietileno en la mezcla es de 30/70 a 90/10, o más preferiblemente de 40/60 a 80/20.
El valor del "índice de fluidez" (IF) para un polímero se define y mide de acuerdo con la norma ASTM D1238 a 230 °C para polipropilenos y materiales a base de polipropileno y a 190 °C para polietilenos y materiales a base de polietileno utilizando un émbolo de 2,16 kg durante 10 minutos. El tiempo de prueba puede reducirse para resinas de flujo relativamente alto.
El IF proporciona una medida de las características de flujo de un polímero y es una indicación del peso molecular y la procesabilidad de un material polimérico. Si los valores de IF son demasiado altos, lo que corresponde a una baja viscosidad, es posible que la extrusión no se lleve a cabo satisfactoriamente. Los problemas asociados con valores de IF que son demasiado altos incluyen presiones bajas durante la extrusión, problemas para ajustar el perfil de espesor, el perfil de enfriamiento desigual debido a la baja viscosidad del material fundido, mala resistencia del material fundido, problemas de la máquina o una combinación de ellos. Los problemas con valores de IF que son demasiado bajos incluyen presiones altas durante el proceso de fusión, problemas de perfil y calidad de la lámina, y temperaturas de extrusión más altas que causan un riesgo de descomposición y activación del agente espumante.
Los rangos de IF anteriores también son importantes para los procesos de espumado porque reflejan la viscosidad del material y la viscosidad tiene un efecto sobre el espumado. Sin estar sujeto a ninguna teoría, se cree que hay varias razones por las cuales los valores particulares de IF son más efectivos que otros. Un material de IF más bajo puede mejorar algunas propiedades físicas ya que la longitud de la cadena molecular es mayor, creando más energía necesaria para que las cadenas fluyan cuando se aplica una tensión. Además, cuanto más larga es la cadena molecular (PM), más entidades cristalinas puede cristalizar la cadena, proporcionando así más fuerza a través de los lazos intermoleculares. Sin embargo, a un IF demasiado bajo, la viscosidad se vuelve demasiado alta. Por otro lado, los polímeros con valores IF más altos tienen cadenas más cortas. Por lo tanto, en un volumen dado de un material con valores de IF más altos, hay más extremos de cadena a nivel microscópico en relación con los polímeros que tienen un IF más bajo, que pueden rotar y crear un volumen libre debido al espacio necesario para dicha rotación (p. ej., rotación que ocurre por encima de la Tg, o temperatura de transición vítrea del polímero). Esto aumenta el volumen libre y permite un flujo fácil bajo fuerzas de tensión.
El o los polipropilenos con valores IF adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, polipropileno, polipropileno modificado contra impactos, copolímero de polipropileno-etileno, polipropileno de metaloceno, copolímero de polipropileno-etileno de metaloceno, copolímero de bloque de olefina y polipropileno de metaloceno (con una secuencia de bloques controlada), plastómero de poliolefina a base de polipropileno, elastoplastómero de poliolefina a base de polipropileno, elastómero de poliolefina a base de polipropileno, mezcla de poliolefina termoplástica a base de polipropileno y mezcla elastomérica termoplástica a base de polipropileno. Además, los polipropilenos se pueden injertar con anhídrido maleico.
El o los polietilenos con valores de IF adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, LDPE, LLDPE (homopolímero, copolímero con buteno o hexeno u octeno, terpolímero con buteno y/o hexeno y/u octeno), VLDPE (homopolímero, copolímero con buteno o hexeno u octeno, terpolímero con buteno y/o hexeno y/u octeno), VLLDPE (homopolímero, copolímero con buteno o hexeno u octeno, terpolímero con buteno y/o hexeno y/u octeno), HDPE, copolímero de polietileno-propileno, polietileno de metaloceno, copolímero de etileno-propileno de metaloceno y copolímero de bloque de olefina de polietileno de metaloceno (con una secuencia de bloques controlada), cualquiera de los cuales puede contener compatibilizadores injertados o copolímeros que contienen grupos acetato y/o éster. El o los polietilenos pueden injertarse con anhídrido maleico. El o los polietilenos también pueden ser copolímeros y terpolímeros que contienen grupos acetato y/o éster y pueden ser ionómeros de copolímero y terpolímero que contienen grupos acetato y/o éster.
Dado que se puede crear una amplia gama de capas, artículos y laminados de espuma cortada en capas con la composición de espuma descrita, se puede emplear una amplia gama de polipropilenos y polietilenos en la composición de espuma para cumplir con los diversos requisitos de uso final de capas, artículos y laminados de espuma cortada en capas.
Opcionalmente, las materias primas de la composición de espuma alimentada a la extrusora también pueden contener aditivos compatibles con la producción de la estructura de espuma descrita. Los aditivos comunes pueden incluir, pero no se limitan a, peróxidos orgánicos, antioxidantes, lubricantes, estabilizadores térmicos, colorantes, retardantes de llama, agentes antiestáticos, agentes nucleantes, plastificantes, antimicrobianos, antifúngicos, estabilizadores de luz, absorbentes de UV, agentes antibloqueantes, rellenos, desodorantes, espesantes, estabilizadores de tamaño de celda, desactivadores de metales y combinaciones de los mismos.
Independientemente de cómo se alimenten los ingredientes a la extrusora, la fuerza de corte y la mezcla dentro de la extrusora deben ser suficientes para producir una estructura sustancialmente homogénea. Opcionalmente, las extrusoras de doble husillo corrotante y contrarrotante pueden proporcionar suficiente fuerza de corte y mezcla a través del cilindro de la extrusora para extrudir una estructura con propiedades uniformes.
La energía específica es un indicador de cuánto trabajo se aplica durante la extrusión de los ingredientes y qué tan intensivo es el proceso de extrusión. La energía específica se define como la energía aplicada a un material que está siendo procesado por la extrusora, normalizada por kilogramo. La energía específica se cuantifica en unidades de kilovatios de energía aplicada por material total alimentado en kilogramos por hora. La energía específica se calcula según la fórmula:
Figure imgf000004_0001
en donde:
KW(Clasificadón del motor * (% del torque máximo permitido) * RPM (RPM reales en funcionamiento) * 0,97(eficienda de la caja de engranaje) KW (aplicados) =
RPM máxima (capacidad de la extrusora )
La energía específica se utiliza para cuantificar la cantidad de corte y mezcla de los ingredientes dentro de la extrusora. Las extrusoras son preferiblemente capaces de producir una energía específica de al menos aproximadamente 0,090 kWh/kg, preferiblemente al menos aproximadamente 0,105 kWh/kg, y más preferiblemente al menos aproximadamente 0,120 kWh/kg.
La composición de espuma puede incluir una variedad de diferentes agentes químicos de expansión. Los ejemplos de agentes químicos de expansión pueden incluir, pero no se limitan a, compuestos azoicos, compuestos de hidracina, carbazidas, tetrazoles, compuestos nitrosos y carbonatos. Además, se puede emplear un agente químico de expansión solo o en cualquier combinación.
Un agente espumante químico que se puede utilizar según la invención es la azodicarbonamida ("ADCA"). Una cantidad adecuada de ADCA en la composición de espuma puede ser inferior o igual a aproximadamente un 40 % de PPHR. La descomposición térmica de ADCA ocurre típicamente a temperaturas de aproximadamente 190 a aproximadamente 230 °C. Para evitar que la ADCA se descomponga térmicamente en la extrusora, la temperatura de extrusión se puede mantener en o por debajo de aproximadamente 190 °C. Otro agente espumante químico que se puede utilizar según la invención es p-toluenosulfonilhidrazida ("TSH"). Una cantidad adecuada de TSH en la composición de espuma puede ser inferior o igual a aproximadamente el 77 % de PPHR. Otro agente espumante químico que se puede utilizar según la invención es p-toluenosulfonil semicarbazida ("TSS"). Una cantidad adecuada de TSS en la composición de espuma puede ser inferior o igual a aproximadamente el 63 % de PPHR. La cantidad de agente espumante químico no está particularmente limitada y puede depender del espesor de la lámina sin espumar, el espesor deseado de la espuma, la densidad deseada de la espuma, los materiales que se extruyen, el porcentaje de reticulación, el tipo de agente espumante químico (diferentes agentes espumantes pueden generar significativamente diferentes cantidades de gas), entre otros. Las cantidades adecuadas de agente espumante pueden ser generalmente inferiores a aproximadamente el 80 % de PPHR.
La temperatura de extrusión de la estructura está preferiblemente al menos 10 °C por debajo de la temperatura de iniciación de la descomposición térmica del agente químico de expansión. Si la temperatura de extrusión excede la temperatura de descomposición térmica del agente de expansión, entonces el agente de expansión tiende a descomponerse, dando como resultado una "preespumación" indeseable. Una temperatura de extrusión adecuada también puede estar al menos 15 °C por debajo de la temperatura de inicio de la descomposición térmica del agente espumante químico, e incluso más preferiblemente al menos 20 °C por debajo de la temperatura de inicio de la descomposición térmica del agente espumante químico.
Si la diferencia entre la temperatura de descomposición del agente espumante que puede descomponerse térmicamente y el punto de fusión del polímero con el punto de fusión más alto es alta, entonces se puede usar un catalizador para la descomposición del agente espumante. Los ejemplos de catalizadores pueden incluir, pero no se limitan a, óxido de zinc, óxido de magnesio, estearato de calcio, glicerina y urea.
El límite inferior de temperatura para la extrusión es el del polímero con el punto de fusión más alto. Un límite de temperatura inferior adecuado para la extrusión puede ser al menos 5 °C por encima del punto de fusión del polímero con el punto de fusión más alto, y más preferiblemente al menos 10 °C por encima del punto de fusión del polímero con el punto de fusión más alto.
Si la temperatura de extrusión cae por debajo de la temperatura de fusión del polímero con el punto de fusión más alto, entonces aparecen "productos no fundidos" indeseables en la lámina extrudida. Tras el espumado, una lámina que se extruyó por debajo de este límite inferior de temperatura exhibirá un espesor desigual, una estructura de celdas no uniforme, bolsas de colapso de celdas y otros atributos indeseables.
En general, un intervalo de temperatura de extrusión adecuado puede ser de aproximadamente 138 a aproximadamente 190 °C, preferiblemente aproximadamente 143 a aproximadamente 185 °C, y más preferiblemente aproximadamente 148 a aproximadamente 180 °C.
El espesor de la lámina extrudida puede ser de 0,1 a 30 mm, preferiblemente de 0,2 a 25 mm, más preferiblemente de 0,3 a 20 mm, e incluso más preferiblemente de 0,4 a 15 mm.
La lámina extrudida no debe espumarse durante la extrusión. La extrusión de una lámina sin espumar es diferente de la extrusión de una lámina espumada, comúnmente conocida como "espumado por extrusión". El espumado por extrusión típico genera espuma de poliolefina con superficies no cortada en capas que son significativamente más ásperas que la espuma equivalente producida por el método de extrudir primero una lámina sin espumar, donde la espuma se produce después de la extrusión. Las superficies más rugosas de las láminas espumadas por extrusión generalmente se deben a la presencia de celdas de mayor tamaño en comparación con las espumas producidas por el método de extrudir primero una lámina no espumada. Aunque el tamaño de las celdas y la distribución de tamaños de una lámina de espuma pueden no ser críticos en algunas aplicaciones comerciales, dado que la rugosidad de la superficie es una función del tamaño de la celda, las espumas con celdas más grandes pueden ser menos deseables que las láminas de espuma con celdas más pequeñas para aplicaciones que utilizan una superficie de espuma lisa.
Una vez que la lámina ha sido producida por la extrusora, la lámina extrudida se puede someter a irradiación con radiación ionizante para reticular la composición de la lámina extrudida, obteniendo así una lámina irradiada físicamente reticulada. Los ejemplos de técnicas de irradiación se describen en capítulo 8 de1Handbook of Polymeric Foam and Foam Technology (2da edición, editado por Daniel Klempner y Vahid Sendijarevic).
La radiación ionizante a menudo no puede producir un grado suficiente de reticulación en polipropileno(s), materiales a base de polipropileno, algunos polietilenos y algunos materiales a base de polietileno. Por tanto, se puede añadir opcionalmente un agente de reticulación a la composición de espuma que se alimenta a la extrusora para promover la reticulación.
Los ejemplos de radiación ionizante pueden incluir, pero no se limitan a, rayos alfa, rayos beta (haces de electrones) y rayos gamma. Entre ellos, se usa preferentemente un haz de electrones que tiene energía uniforme para preparar las estructuras reticuladas. El tiempo de exposición, la frecuencia de la irradiación y el voltaje de aceleración tras la irradiación con un haz de electrones pueden variar ampliamente según el grado de reticulación previsto y el espesor de la estructura extrudida. Sin embargo, la radiación ionizante debería ser generalmente de 10 a 500 kGy, preferiblemente de 20 a 300 kGy, y más preferiblemente de 20 a 200 kGy. Si la exposición es demasiado baja, es posible que no se mantenga la estabilidad de las celdas tras el espumado. Si la exposición es demasiado alta, la moldeabilidad de la estructura de espuma resultante puede ser deficiente. La moldeabilidad es una propiedad deseable cuando la estructura de espuma se usa en aplicaciones de termoformado. Además, la estructura puede ablandarse por la liberación exotérmica de calor tras la exposición a la radiación del haz de electrones, de modo que la estructura puede deformarse cuando la exposición es demasiado alta. Además, los componentes poliméricos también pueden degradarse debido a una escisión excesiva de la cadena polimérica.
La lámina extrudida se puede irradiar hasta 4 veces por separado o 3 veces por separado, pero preferiblemente no más de dos veces, y más preferiblemente solo una vez. Si la frecuencia de irradiación es más de aproximadamente 4 veces, los componentes poliméricos pueden sufrir degradación de modo que tras el espumado, por ejemplo, no se crearán celdas uniformes en la espuma resultante.
La profundidad de penetración de la radiación ionizante es función del voltaje de aceleración, medido en unidades de kV. Cuando la radiación ionizante son rayos beta (haces de electrones), las máquinas de irradiación de haz de electrones comerciales típicas pueden penetrar una lámina extrudida de aproximadamente 15 mm (aproximadamente 3000 kV) con buena uniformidad. Cuando el espesor de la lámina extrudida es superior a unos 15 mm, se prefiere irradiar cada superficie primaria del perfil con rayos beta (haces de electrones) para hacer más uniforme el grado de reticulación de la(s) superficie(s) primaria(s) y la capa interna.
La irradiación con un haz de electrones proporciona la ventaja de que las láminas extruidas que tienen varios espesores se pueden reticular de forma efectiva controlando el voltaje de aceleración de los electrones. El voltaje de aceleración es generalmente de aproximadamente 200 a aproximadamente 3000 kV, preferiblemente de aproximadamente 400 a aproximadamente 2000 kV, y más preferiblemente de aproximadamente 600 a aproximadamente 1000 kV. Si el voltaje de aceleración es inferior a unos 200 kV, la radiación no puede alcanzar la parte interior de la lámina extrudida. Como resultado, las celdas en la parte interna pueden ser gruesas y desiguales en el espumado. Además, el voltaje de aceleración que es demasiado bajo para un perfil de espesor determinado provocará la formación de arcos, lo que dará como resultado "agujeros" o "túneles" en la estructura espumada. Independientemente del tipo de radiación ionizante seleccionada, la reticulación se lleva a cabo de manera que la lámina extrudida se reticula entre un 20 y un 75 %, preferiblemente entre un 30 y un 60 %, según lo medido por el método de fracción de gel "TORAYMC".
Según el método de fracción de gel "TORAYMC, el solvente de tetralina se usa para disolver los componentes no reticulados en una composición. En principio, el material no reticulado se disuelve en tetralina y el grado de reticulación se expresa como el porcentaje en peso del material reticulado en toda la composición.
El aparato utilizado para determinar el porcentaje de reticulación del polímero en el método de fracción de gel "TORAYMC" puede incluir: malla 100 (diámetro de alambre de 0,01143 cm (0,0045 pulgadas)); bolsas de acero inoxidable tipo 304; alambres y clips numerados; un aparato termostático de baño de aceite Miyamoto; una balanza analítica; una campana extractora; un quemador de gas; un horno de alta temperatura, una pistola antiestática y tres recipientes de acero inoxidable de boca ancha de 3,5 litros con tapa. Los reactivos y materiales utilizados incluyen solvente de tetralina de alto peso molecular, acetona y aceite de silicona. Específicamente, se pesa una bolsa de malla de alambre vacía y se registra el peso. Para cada muestra, se pesan 100 miligramos ± 5 miligramos de muestra y se transfieren a la bolsa de malla de alambre. Se registra el peso de la bolsa de malla de alambre y la muestra, generalmente en forma de recortes de espuma. Cada bolsa se sujeta al número correspondiente de alambre y clips. Cuando la temperatura del solvente alcanza los 130 °C, el paquete (bolsa y muestra) se sumerge en el solvente. Las muestras se agitan hacia arriba y hacia abajo unas 5 o 6 veces para aflojar las burbujas de aire y humedecer completamente las muestras. Las muestras se conectan a un agitador y se agitan durante tres (3) horas para que el solvente pueda disolver la espuma. A continuación, las muestras se enfrían en una campana extractora. Las muestras se lavan sacudiéndolas hacia arriba y hacia abajo unas 7 u 8 veces en un recipiente con acetona primaria. Las muestras se lavan una segunda vez en un segundo lavado con acetona. Las muestras lavadas se lavan una vez más en un tercer recipiente de acetona nueva como se indicó anteriormente. A continuación, las muestras se cuelgan en una campana extractora para evaporar la acetona durante aproximadamente 1 a aproximadamente 5 minutos. A continuación, las muestras se secan en un horno de secado durante aproximadamente 1 hora a 120 °C. Las muestras se enfrían durante un mínimo de unos 15 minutos. La bolsa de malla de alambre se pesa en una balanza analítica y se registra el peso.
Luego se calcula la reticulación usando la fórmula 100*(C-A)/(B-A), donde A = peso de la bolsa de malla de alambre vacía; B = peso de la bolsa de alambre muestra de espuma antes de la inmersión en tetralina; y C = peso de la bolsa de alambre muestra disuelta después de la inmersión en tetralina.
Los agentes de reticulación adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, monómeros difuncionales, trifuncionales, tetrafuncionales, pentafuncionales y de mayor funcionalidad comercialmente disponibles. Dichos monómeros reticulantes están disponibles en forma de líquido, sólido, gránulos y polvo. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, acrilatos o metacrilatos tales como diacrilato de 1,6-hexanodiol, dimetacrilato de 1,6-hexanodiol, diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de etilenglicol, trimetacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de tetrametilolmetano, dimetacrilato de 1,9-nonanediol y dimetacrilato de 1,10-decanodiol; ésteres alílicos de ácido carboxílico (tales como éster trialílico de ácido trimelítico, éster trialílico de ácido piromelítico y éster dialílico de ácido oxálico); ésteres alílicos de ácido cianúlico o ácido isocianúlico tales como cianurato de trialilo e isocianurato de trialilo; compuestos de maleimida tales como N-fenil maleimida y N,N'-m-fenileno bismaleimida; compuestos que tienen al menos dos enlaces triples tales como dipropargilo del ácido ftálico y dipropargilo del ácido maleico; y divinilbenceno. Además, dichos agentes de reticulación se pueden usar solos o en cualquier combinación. El divinilbenceno (DVB), un monómero de reticulación líquido difuncional, se puede usar como agente de reticulación y agregarse a la extrusora a un nivel no superior a aproximadamente el 4 % de PPHR. Las reticulaciones pueden generarse usando una variedad de técnicas diferentes y pueden formarse tanto intermolecularmente, entre diferentes moléculas de polímero, como intramolecularmente, entre porciones de una sola molécula de polímero. Tales técnicas incluyen, pero no se limitan a, proporcionar agentes de reticulación que estén separados de una cadena de polímero y proporcionar cadenas de polímero que incorporen un agente de reticulación que contenga un grupo funcional que pueda formar una reticulación o activarse para formar una reticulación.
La lámina extrudida debe estar "reticulada físicamente". La reticulación física difiere de la reticulación química. En la reticulación química, las reticulaciones pueden generarse con promotores de reticulación, pero sin el uso de radiación ionizante. Independientemente del proceso de reticulación química, las láminas de espuma reticuladas químicamente suelen presentar superficies significativamente más rugosas que las láminas de espuma equivalentes producidas mediante reticulación física. Las superficies más rugosas de las láminas de espuma reticuladas químicamente generalmente son causadas por celdas de mayor tamaño en comparación con las espumas producidas usando reticulación física. Aunque el tamaño de las celdas y la distribución de tamaños de una lámina de espuma pueden no ser críticos en algunas aplicaciones comerciales, dado que la rugosidad de la superficie es una función del tamaño de la celda, las espumas con celdas más grandes pueden ser menos deseables que las láminas de espuma con celdas más pequeñas para aplicaciones que utilizan una superficie espuma lisa.
Después de irradiar la lámina extrudida, se puede lograr el espumado calentando la lámina reticulada a una temperatura superior a la temperatura de descomposición del agente de expansión que puede descomponerse térmicamente. Para el agente de expansión que puede descomponerse térmicamente azodicarbonamida, el espumado se realiza a una temperatura de aproximadamente 200 a aproximadamente 260 °C, preferiblemente de aproximadamente 220 a aproximadamente 240 °C, en un proceso continuo. Se prefiere un proceso de espumado continuo a un proceso por lotes para la producción de una lámina de espuma continua.
El espumado se realiza normalmente calentando la lámina reticulada con sal fundida, calentadores radiantes, horno de aire caliente vertical, horno de aire caliente horizontal, energía ultrasónica, energía de microondas o una combinación de estos métodos. El espumado también puede llevarse a cabo en un proceso de impregnación utilizando, por ejemplo, nitrógeno en un autoclave, seguido de un espumado libre a través de sales fundidas, calentadores radiantes, horno de aire caliente vertical, horno de aire caliente horizontal, energía de microondas o una combinación de estos métodos. Los ejemplos de técnicas de espumado se describen en capítulo 8 de1Handbook of Polymeric Foam and Foam Technology (2da edición, editado por Daniel Klempner y Vahid Sendijarevic).
Opcionalmente, antes del espumado, la lámina reticulada se puede ablandar con precalentamiento. Esto ayuda a estabilizar la expansión de la lámina tras el espumado. El precalentamiento se puede realizar sumergiendo la lámina reticulada en agua caliente o exponiendo la lámina reticulada al calor radiante.
Después de espumar la lámina reticulada, se puede realizar el corte en capas cortando o rebanando continuamente la lámina espumada continua en dos o más capas. Puede emplearse una cuchilla mecánica como cortador. La cuchilla puede ser móvil o estacionaria. Cuando la máquina para cortar en capas es tal que la cuchilla es móvil, el movimiento de la cuchilla puede ser unidireccional, circular o alternativo. Independientemente de si la cuchilla es móvil o estacionaria, la cuchilla se puede colocar de manera que el corte sea paralelo a las superficies primarias, preferiblemente sin que la lámina de espuma vibre o se amontone en la cuchilla de corte.
La velocidad de corte de capas adecuada (es decir, la velocidad de procesamiento, la velocidad de entrada o la velocidad de salida) puede ser de aproximadamente 0,0 m/min a aproximadamente 30,0 m/min. La velocidad de la cuchilla puede ser de aproximadamente 1,7 m/s a aproximadamente 5,0 m/s.
Una lámina de espuma cortada en capas tiene dos superficies primarias opuestas (por ejemplo, superficies superior e inferior) y una o ambas superficies pueden estar cortada en capas. Si una de las superficies de la lámina de espuma no está cortada en capas, la superficie no cortada en capas tiene las características superficiales de la capa espumada. Por ejemplo, la superficie no cortada en capas puede tener las características superficiales provocadas por la exposición a calentadores radiantes o el contacto con sal fundida durante el proceso de espumado. Una superficie cortada en capas generalmente tiene propiedades superficiales que difieren de una superficie no cortada en capas de la misma capa de espuma.
Las propiedades de la superficie se pueden medir mediante la técnica de cromatismo axial utilizando un perfilómetro sin contacto, como el perfilómetro ST400 NANOVEAMC . La altura media aritmética (Sa) de la superficie de la lámina de espuma es la rugosidad superficial media determinada a partir de la siguiente expresión:
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También se puede medir la altura máxima (Sz), o la altura entre el pico más alto y el valle más profundo.
La Sa de una superficie cortada en capas de la lámina de espuma puede ser de aproximadamente 20 a aproximadamente 150 pm, más preferiblemente de aproximadamente 40 a aproximadamente 130 pm e incluso más preferiblemente de aproximadamente 50 a aproximadamente 120 pm. La Sz de una superficie cortada en capas de la lámina de espuma puede ser de aproximadamente 250 a aproximadamente 1000 pm, más preferiblemente de aproximadamente 300 a aproximadamente 750 pm.
La rugosidad de la superficie de una capa no cortada en capas dependerá de las condiciones a las que estuvo expuesta la superficie durante el procesamiento, como, por ejemplo, si la superficie no cortada en capas se enfrentó a un calentador radiante durante el espumado, si estuvo en contacto con sal fundida durante el espumado, si estuvo en contacto con la banda en el horno de calentamiento durante el espumado, o entró en contacto con un engranaje secundario libre o un tambor de enfriamiento antes de que la superficie se solidifique. Generalmente, la Sa de una superficie no cortada en capas de la lámina de espuma puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 30 pm, más preferiblemente de aproximadamente 9 a aproximadamente 26 pm. La Sz de una superficie no cortada en capas de la lámina de espuma puede ser de aproximadamente 90 a aproximadamente 350 pm, más preferiblemente de aproximadamente 100 a aproximadamente 135 pm. Más específicamente, la Sa de una superficie no cortada en capas de una lámina de espuma expuesta a un calentador radiante durante el espumado puede ser de aproximadamente 9 a aproximadamente 11 pm y la Sz puede ser de aproximadamente 110 a aproximadamente 130 pm. La Sa de una superficie no cortada en capas de una lámina de espuma que entró en contacto con sal fundida durante el espumado puede ser de aproximadamente 9 a aproximadamente 26 pm y la Sz puede ser de aproximadamente 112 a aproximadamente 350 pm.
En general, cuando una lámina de espuma tiene una superficie no cortada en capas y otra cortada en capas, la rugosidad superficial de la superficie cortada en capas de una lámina de espuma puede ser mayor que la rugosidad superficial de la superficie no cortada en capas de la lámina de espuma. Por ejemplo, la Sa de una superficie cortada en capas de una lámina de espuma puede ser al menos unas 2,5 veces o incluso al menos unas 3 veces la Sa de la superficie no cortada en capas. Asimismo, la Sz de una superficie cortada en capas de una lámina de espuma puede ser al menos aproximadamente 1,5 veces o incluso al menos aproximadamente 2 veces la Sz de la superficie no cortada en capas. Si la superficie no cortada en capas es una superficie expuesta a un calentamiento radiante y un tambor de enfriamiento durante el espumado, la Sa de la superficie cortada en capas puede ser al menos aproximadamente 3 veces o incluso al menos aproximadamente 5 veces la Sa de la superficie no cortada en capas. Asimismo, la Sz de una superficie cortada en capas de la lámina de espuma puede ser al menos aproximadamente 2 veces o incluso al menos aproximadamente 3 veces la Sz de la superficie no cortada en capas expuesta al calentamiento radiante y un tambor de enfriamiento durante el espumado. Si la superficie no cortada en capas es una superficie que estuvo en contacto con un baño de sales fundidas durante el espumado, la Sa de la superficie cortada en capas puede ser al menos aproximadamente 2,5 veces la Sa de la superficie no cortada en capas y la Sz de la superficie cortada en capas de una lámina de espuma puede ser al menos aproximadamente 1,5 veces la Sz de la superficie no cortada en capas expuesta al baño de sal fundida.
La densidad de cualquier capa de espuma cortada en capas se define y mide utilizando la sección o densidad "total", en lugar de una densidad "del núcleo", según lo medido por la norma industrial japonesa JIS K6767. Las capas de espuma cortadas en capas producidas utilizando el método descrito anteriormente producen preferiblemente espumas con una sección o densidad "total" de aproximadamente 0,015 a aproximadamente 0,250 g/cm3, preferiblemente aproximadamente 0,030 a aproximadamente 0,175 g/cm3. La densidad de la sección se puede controlar por la cantidad de agente de expansión y el espesor de la estructura extrudida. Si la densidad de una capa de espuma cortada en capas es inferior a 0,015 g/cm3, entonces la estructura irradiada no forma espuma eficientemente debido a la gran cantidad de agente químico de expansión necesario para alcanzar la densidad. Además, si la densidad de una capa de espuma cortada en capas es inferior a 0,015 g/cm3, entonces la expansión de la estructura irradiada durante la etapa de espumado se vuelve cada vez más difícil de controlar. Además, si la densidad de una capa de espuma cortada en capas es inferior a 0,015 g/cm3, entonces la estructura de espuma se vuelve cada vez más propensa al colapso de las celdas durante la etapa de espumado. Por lo tanto, es difícil producir una capa de espuma cortada en capas de densidad y espesor de sección uniforme a una densidad inferior a aproximadamente 0,015 g/cm3.
Una capa de espuma cortada en capas no se limita a una densidad de sección de aproximadamente 0,250 g/cm3 o menos. También se puede producir una capa de espuma cortada en capas de unos 0,350 g/cm3 o menos, aproximadamente 0,450 g/cm3 o menos, o aproximadamente 0,550 g/cm3 o menos. Sin embargo, se prefiere que la capa de espuma cortada en capas tenga una densidad de menos de aproximadamente 0,250 g/cm3 ya que las densidades mayores generalmente tienen un coste prohibitivo en comparación con otros materiales que pueden usarse en una aplicación determinada.
Las capas de espuma cortada en capas producidas utilizando el método anterior pueden tener celdas cerradas. Preferiblemente, al menos aproximadamente el 90 % de las celdas tienen paredes de celda intactas, preferiblemente al menos aproximadamente el 95 %, y más preferiblemente más de aproximadamente el 98 %. El tamaño promedio de celda es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,0 mm, y preferiblemente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,7 mm. Si el tamaño promedio de las celdas es inferior a aproximadamente 0,05 mm, entonces la densidad de una capa de espuma cortada en capas suele ser superior a unos 0,250 g/cm3. Si el tamaño promedio de las celdas es superior a aproximadamente 1 mm, entonces la superficie de la espuma no cortada en capas puede ser demasiado irregular y/o la superficie de la espuma cortada en capas puede ser demasiado irregular. También existe la posibilidad de que una capa de espuma cortada en capas se rasgue indeseablemente si la población de celdas en la capa de espuma cortada en capas no tiene un tamaño de celda promedio adecuado. Esto puede ocurrir cuando la capa de espuma cortada en capas se estira o cuando partes de ella se someten a un proceso secundario. Cuando una capa de espuma tiene una superficie cortada en capas y otra no cortada en capas, el tamaño de las celdas en la capa de espuma puede tener una distribución bimodal que represente una población de celdas en la capa de espuma a granel que son relativamente redondas y una población de celdas en la superficie no cortada en capas que son relativamente planas, delgadas y/u oblongas.
El espesor de una capa de espuma cortada en capas es de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 125 mm, preferiblemente de aproximadamente 0,4 mm a aproximadamente 50 mm, más preferiblemente de aproximadamente 0,6 mm a aproximadamente 25 mm, e incluso más preferiblemente de aproximadamente 0,8 mm a aproximadamente 12 mm o más preferiblemente aproximadamente 0,8 a aproximadamente 3,2 mm. Si el espesor es inferior a aproximadamente 0,2 mm, entonces la etapa de espumado no es eficaz debido a la pérdida significativa de gas de las superficies primarias. Si el espesor es superior a unos 125 mm, la expansión durante la etapa de espumado se vuelve cada vez más difícil de controlar. Por lo tanto, es cada vez más difícil producir una capa de espuma cortada en capas con densidad y espesor de sección uniforme.
El corte en capas de la capa de espuma permite la producción de una lámina de espuma de poliolefina reticulada de celdas cerradas con superficies primarias sustancialmente diferentes.
Las capas de espuma cortada en capas se pueden usar en una variedad de aplicaciones. Una aplicación son las cintas de espuma y las juntas. La cinta de espuma de celdas cerradas se usa comúnmente en áreas como el acristalamiento de ventanas, donde se colocan tiras de cinta de espuma entre dos paneles de ventana para sellar el aire entre el vidrio. Esto mejora la propiedad de aislamiento térmico de la ventana. La espuma también actúa como amortiguador para los paneles de vidrio de los efectos de la expansión y contracción térmica del edificio y el marco de la ventana debido a los cambios de temperatura diarios y estacionales. Asimismo, las juntas de espuma de celdas cerradas se usan comúnmente para sellar y amortiguar. Los dispositivos electrónicos portátiles y los electrodomésticos son dos ejemplos que pueden contener juntas de espuma. Una capa de espuma cortada en capas suave y flexible suele ser adecuada como cinta o junta.
Cuando la capa de espuma cortada en capas se va a utilizar como cinta o junta, se puede disponer una capa de adhesivo sensible a la presión sobre al menos una parte de una o ambas superficies principales. Puede usarse cualquier adhesivo sensible a la presión conocido en la técnica. Los ejemplos de dichos adhesivos sensibles a la presión pueden incluir, pero no se limitan a, polímeros acrílicos, poliuretanos, elastómeros termoplásticos, copolímeros en bloque, poliolefinas, siliconas, adhesivos a base de caucho, copolímeros de acrilato de etilhexilo y ácido acrílico, copolímeros de acrilato de isooctilo y ácido acrílico, mezclas de adhesivos acrílicos y adhesivos a base de caucho, así como combinaciones de los anteriores.
La capa de espuma cortada en capas también se puede termoformar. Para termoformar una capa cortada en capas, la espuma se calienta hasta el punto de fusión de la mezcla de poliolefinas. Si la mezcla tiene polímeros inmiscibles, la mezcla puede exhibir más de un punto de fusión. En este caso, la capa de espuma cortada en capas normalmente se puede termoformar cuando la espuma se calienta a una temperatura intermedia entre el punto de fusión más bajo y el punto de fusión más alto de la composición de la espuma.
Un ejemplo de artículo termoformado es un conducto de aire de automóvil. Una capa de espuma cortada en capas de celdas cerradas es particularmente adecuada para esta aplicación debido a su menor peso (en comparación con el plástico sólido), sus propiedades aislantes que ayudan a mantener la temperatura del aire que fluye a través del conducto y su resistencia a la vibración (frente al plástico sólido). Una capa firme de espuma cortada en capas es adecuada para un conducto de aire de automóvil.
Según la invención, es concebible que las estructuras de espuma cortada en capas sean laminados que contengan una primera capa de la espuma cortada en capas y una segunda capa. En estos laminados, la capa de espuma cortada en capas se puede combinar, por ejemplo, con una película y/o una lámina. Los ejemplos de materiales adecuados para dichas capas incluyen, pero no se limitan a, cloruro de polivinilo (PVC); poliolefina termoplástica (POT); uretano termoplástico (UTP); tejidos como poliéster, polipropileno, tela y otros tejidos; capas de cuero y/o fibras tales como telas no tejidas. Dichas capas se pueden fabricar utilizando técnicas estándar que son bien conocidas por los expertos en la materia. Es importante destacar que la capa de espuma cortada en capas de la descripción puede laminarse en uno o ambos lados con estos materiales y puede incluir múltiples capas.
En estos laminados, una capa se puede unir a una capa adyacente mediante enlaces químicos, medios mecánicos y/o combinaciones de estos. Las capas de laminado adyacentes también se pueden unir entre sí por otros medios, incluido el uso de fuerzas de atracción entre materiales que tienen cargas electromagnéticas opuestas o fuerzas de atracción presentes entre materiales que tienen un carácter predominantemente hidrófobo o predominantemente hidrofílico.
Según la invención, es concebible que las capas o laminados de espuma cortados en capas se utilicen en partes interiores de automóviles tales como paneles de puertas, láminas de puertas, inserciones de puertas, acolchados de puertas, acolchados de maleteros, reposabrazos, consolas centrales, cojines de asientos, respaldos de asientos, reposacabezas, paneles de respaldo de asientos, paneles de instrumentos, refuerzos para las consolas, revestimiento del techo y similares. Estas capas o laminados de espuma cortados en capas también se pueden usar en muebles (por ejemplo, muebles comerciales, de oficina y residenciales) tal como cojines de sillas, respaldos de sillas, cojines de sofás, molduras de sofás, cojines de sillones reclinables, molduras de sillones reclinables, cojines de sofás, molduras de divanes, cojines de camas, molduras de camas y similares. Estas capas o laminados de espuma cortados en capas también se pueden usar en paredes tales como paredes modulares, paredes móviles, paneles de pared, paneles modulares, paneles de sistemas de oficinas, separadores de ambientes, tabiques portátiles y similares. Estas capas o laminados de espuma cortados en capas también se pueden usar en carcasas de almacenamiento (por ejemplo, comerciales, de oficinas y residenciales) que son móviles o estacionarias. Las capas o laminados de espuma cortados en capas también se pueden utilizar en equipajes. Además, las capas o laminados de espuma cortados en capas también se pueden utilizar en revestimientos tales como revestimientos de cojines de sillas, revestimientos de respaldos de sillas, revestimientos de reposabrazos, revestimientos de sofás, revestimientos de cojines de sofás, revestimientos de cojines de sillas reclinables, revestimientos de sillas reclinables, revestimientos de cojines de sofás, revestimientos de sofás, revestimientos de cojines para camas, revestimientos para camas, revestimientos de paredes, revestimientos arquitectónicos y similares.
Según la invención, es concebible que se pueda incluir una primera capa de la espuma cortada en capas descrita y una segunda capa seleccionada del grupo que consiste en un mosaico para piso de madera maciza, un mosaico para piso de madera fabricada, un mosaico para piso laminado, un mosaico para piso de vinilo, un mosaico para piso de cerámica, un mosaico para piso de porcelana, un mosaico para piso de piedra, un mosaico para piso de cuarzo, un mosaico para piso de cemento y un mosaico para piso de hormigón.
Además, según la invención, la primera capa se puede unir al panel o mosaico adyacente mediante enlaces químicos, medios mecánicos y/o combinaciones de estos. Las capas de laminado adyacentes también se pueden unir entre sí por otros medios, incluido el uso de fuerzas de atracción entre materiales que tienen cargas electromagnéticas opuestas o fuerzas de atracción presentes entre materiales que tienen un carácter predominantemente hidrófobo o predominantemente hidrofílico.
Un método adecuado para unir una capa de espuma cortada a un panel de piso, particularmente un panel de piso de madera maciza, un panel de piso de madera fabricada y un panel de piso laminado, es a través de una capa adhesiva sensible a la presión que se coloca en al menos una parte de la superficie de espuma y/o superficie del panel. Puede usarse cualquier adhesivo sensible a la presión conocido en la técnica. Ejemplos de tales adhesivos sensibles a la presión son polímeros acrílicos, poliuretanos, elastómeros termoplásticos, copolímeros en bloque, poliolefinas, siliconas, adhesivos a base de caucho, copolímeros de acrilato de etilhexilo y ácido acrílico, copolímeros de acrilato de isooctilo y ácido acrílico, mezclas de adhesivos acrílicos y adhesivos a base de caucho así como combinaciones de los anteriores.
La capa de espuma cortada en capas unida al panel del piso - particularmente un panel de piso de madera maciza, un panel de piso de madera fabricada y un panel de piso laminado - sirve para varios propósitos. La espuma cortada en capas puede reducir el nivel de sonido reflejado cuando se golpea el panel, por ejemplo, al caminar sobre el panel con botas o zapatos de tacón alto. La espuma cortada en capas también puede actuar como una barrera contra el vapor de humedad entre el panel y el contrapiso y puede ayudar a brindar una colocación más uniforme entre varios paneles, ya que cualquier desnivel, protuberancia o punta (por ejemplo, la cabeza de un clavo que sobresale) en el contrapiso será amortiguado por la espuma cortada en capas. Estos paneles y mosaicos para pisos se instalan comúnmente en viviendas residenciales, edificios de oficinas y otros edificios comerciales.
También proporcionamos un sistema para pisos que incluye: una capa de piso superior; una capa de contrapiso; y una o más capas de contrapiso donde al menos una de las capas de contrapiso contiene la capa de espuma cortada en capas dispuesta entre el contrapiso y la capa superior del piso.
En este sistema, la capa de espuma cortada en capas puede o no estar unida a cualquier capa adyacente, incluyendo el contrapiso o la capa superior del piso. Cuando se une cualquier capa del sistema descrito, la unión se puede realizar mediante enlaces químicos, medios mecánicos y/o combinaciones de estos. Las capas adyacentes también se pueden unir entre sí por cualquier otro medio, incluido el uso de fuerzas de atracción entre materiales que tienen cargas electromagnéticas opuestas o fuerzas de atracción presentes entre materiales que tienen un carácter predominantemente hidrófobo o predominantemente hidrofílico.
Si se unen capas, un método adecuado de unión es el uso de un adhesivo de uretano de un componente, un adhesivo de uretano de dos componentes, un adhesivo acrílico de un componente o un adhesivo acrílico de dos componentes. El adhesivo generalmente se aplica durante la instalación del sistema en viviendas residenciales, edificios de oficinas y edificios comerciales.
La capa de espuma cortada en capas en este sistema sirve para varios propósitos. La espuma puede reducir el nivel de sonido reflejado cuando se impacta la capa superior del piso, por ejemplo, al caminar sobre el panel con botas o zapatos de tacón alto. La espuma también puede actuar como una barrera contra el vapor de humedad entre el panel y el contrapiso y ayudar a proporcionar una colocación más uniforme entre varios paneles, ya que cualquier irregularidad, protuberancia o punta (por ejemplo, una cabeza de clavo que sobresalga) en el contrapiso se amortiguará por la espuma. Para los casos en que la capa superior del piso esté compuesta por mosaicos de cerámica, mosaicos de porcelana, mosaicos de piedra, mosaicos de cuarzo, mosaicos de cemento y mosaicos de hormigón unidos por lechada y donde todas las capas del sistema del piso estén unidas, la espuma cortada en capas puede ayudar a reducir la fractura de la lechada al amortiguar las diferentes expansiones y contracciones térmicas de las distintas capas del sistema.
Para satisfacer los requisitos de cualquiera de las aplicaciones anteriores, la capa de espuma cortada en capas puede someterse a varios procesos secundarios, incluidos, pero sin limitarse a, estampado, tratamiento en corona o plasma, rugosidad de la superficie, alisado de la superficie, perforación o microperforación, empalme, rebanado, corte en capas, estratificación, unión y perforación de orificios adicionales.
Ejemplos
Otras ventajas, características y detalles de la invención resultan de la siguiente descripción, en donde se describen en detalle ejemplos según la invención. Por lo tanto, las características descritas en las reivindicaciones y en la descripción pueden ser, en particular, cada una o en cada combinación esencial para la invención.
Las características superficiales de los Ejemplos se ensayaron utilizando un perfilómetro tridimensional Nanovea ST400. Las especificaciones de la sonda y los parámetros de medición se pueden encontrar en las Tablas 1 y 2 a continuación.
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Ejemplo 1:
El Ejemplo 1 es una mezcla de polipropileno/polietileno en proporción 80/20 formulada y espumada para producir capas de espuma de 0,155 - 0,175 g/cm3 como se establece en la Tabla 3. El método de espumado incluía el calentamiento de la lámina no espumada reticulada mediante sales fundidas y calentadores radiantes. El Ejemplo 1 se midió con la plumilla óptica P1-OP1200C. Esencialmente, se produjeron dos superficies diferentes cuando la lámina de espuma reticulada se cortó una vez en una máquina que incorporaba una cuchilla de sierra de banda unidireccional como mecanismo de corte:
Superficies más lisas (no cortada en capas): Sa = 10 pm Sz = 110-130 pm
Superficies más rugosas (cortadas en capas): Sa = 50-70 pm Sz = 340-390 pm
Ejemplo 2:
El Ejemplo 2 también es una mezcla 80/20 de polipropileno/polietileno pero formulada y espumada para producir capas de espuma significativamente más ligeras de 0,030 - 0,050 g/cm3 como se establece en la Tabla 3. El Ejemplo 2 se midió con la plumilla óptica P1-OP1200C. Esencialmente, se produjeron tres superficies diferentes cuando la lámina de espuma reticulada se cortó una vez en una máquina que incorporaba una cuchilla de sierra de banda unidireccional como mecanismo de corte:
Más lisa (superficie no cortada en capas donde el material se enfrentó a los calentadores radiantes mientras se formaba espuma):
Sa= 10 pm Sz = 130 pm
Media (superficie no cortada en capas donde el material entró en contacto con sal fundida mientras formaba espuma):
Sa = 20 pm Sz = 220 pm
Superficies más rugosas (cortadas en capas):
Sa = 60-90 pm Sz = 400-570 pm
Ejemplo 3:
El Ejemplo 3 es una mezcla 40/60 de polipropileno/polietileno como se establece en la Tabla 3, formulada y espumada para producir capas de espuma aún más ligeras (0,025 - 0,045 g/cm3) frente a los Ejemplos 1 y 2. El Ejemplo 3 se midió con la plumilla óptica P1-OP1200C. Esencialmente, se produjeron tres superficies diferentes cuando la lámina de espuma reticulada se cortó una vez en una máquina que incorporaba una cuchilla de sierra de banda unidireccional como mecanismo de corte:
Más lisa (superficie no cortada en capas donde el material se enfrentó a los calentadores radiantes mientras se formaba espuma):
Sa = 10 pm Sz = 110 pm
Media (superficie no cortada en capas donde el material entró en contacto con sal fundida mientras formaba espuma):
Sa = 30 pm Sz = 350 pm
Superficies más rugosas (cortadas en capas):
Sa = 80 pm Sz = 550-670 pm
Ejemplo 4:
El Ejemplo 4 es similar al Ejemplo 2 en que es una mezcla 80/20 de polipropileno/polietileno formulada y espumada para producir capas de espuma de 0,030 - 0,050 g/cm3 como se establece en la Tabla 3. Sin embargo, a diferencia de los Ejemplos 1-3, el método de espumado para el Ejemplo 4 incluía calentar la lámina no espumada reticulada mediante aire caliente y calentadores radiantes en un horno horizontal. El Ejemplo 4 se midió con una plumilla óptica P1-OP3500C. Esencialmente, se produjeron tres superficies diferentes cuando la lámina de espuma reticulada se cortó dos veces en una máquina que incorporaba una cuchilla de sierra de banda unidireccional como mecanismo de corte:
Más lisa (superficie no cortada en capas donde el material se enfrentó al aire caliente durante el espumado):
Sa = 10 pm Sz = 110 pm
Media (superficie no cortada en capas donde el material hizo contacto con la banda del horno):
Sa = 20 pm Sz = 150 pm
Superficies más rugosas (cortadas en capas):
Sa = 110-120 pm Sz = 620-720 pm
Ejemplo 5
El Ejemplo 5 es similar a los Ejemplos 1, 2 y 4 en que es una mezcla 80/20 de polipropileno/polietileno como se establece en la Tabla 3. Sin embargo, el material se formuló y espumó para producir capas de espuma de 0,045 -0,065 g/cm3. A diferencia de los Ejemplos 1-4, el método de espumado para el Ejemplo 5 incluía el calentamiento de la lámina no espumada reticulada mediante aire caliente y calentadores radiantes en un horno vertical.
El Ejemplo 5 se midió con la plumilla óptica P1-OP1200C. Esencialmente, se produjeron dos superficies diferentes cuando la lámina de espuma reticulada se cortó una vez en una máquina que incorporaba una cuchilla de sierra de banda unidireccional como mecanismo de corte:
Superficies más lisas (no cortada en capas): Sa =10 pm Sz = 110 pm
Superficies más ásperas (cortadas en capas): Sa = 60 pm Sz = 390-410 pm
Ejemplo 6
El Ejemplo 6 demuestra los efectos del espumado por extrusión en comparación con el espumado después de la extrusión sobre las propiedades superficiales de una superficie no cortada en capas. Se comparó una lámina espumada de polietileno por extrusión (una espuma de pared de revestimiento de piscina de 0,025-0,026 g/cm3 comercialmente disponible de Gladon Company (Oak Creek, WI) ("Glandon azul 38064")) con dos láminas de espuma de polietileno de 0,025-0,026 g/cm. La primera lámina era Toraypef® 40100-AG00 producida comercialmente por Toray Industries, Inc (Shiga, JP). La lámina 40100-AG00 se espumó calentando la lámina reticulada por radiación con aire caliente. La segunda lámina era Toraypef® 40064LCE-STD producida por Toray Plastics (America), Inc. La lámina 40064LCE-STD se espumó calentando la lámina reticulada por radiación con sal fundida en una superficie y calor radiante en la otra superficie. Las características superficiales de las láminas se ensayaron utilizando un perfilómetro tridimensional Nanovea ST400. Independientemente del método de calentamiento, el material espumado por extrusión (Gladon azul 38064) era significativamente más rugoso (exhibía una rugosidad superficial media (Sa) de 83,9 pm y una altura máxima (altura entre el pico más alto y el valle más profundo) (Sz) de 706 pm) que las láminas extrudidas y luego espumadas (40100-AG00 y 40064LCE-STD) (con una rugosidad superficial media (Sa) de 20,7-65,2 pm y una altura máxima (Sz) de 237-592 pm).
Ejemplo 7
El Ejemplo 7 demuestra los efectos de la reticulación física con la reticulación química sobre las propiedades superficiales de una superficie no cortada en capas. La superficie de una lámina de espuma de poliolefina reticulada químicamente de 0,067 g/cm3 (ProGameMC XC-Cut 7010 producida comercialmente por Trocellen Group of Companies) se comparó con dos láminas de espuma mixta de polipropileno/polietileno físicamente reticuladas de 0,067 g/cm (Toraypef® 15030AC17-STD y ToraSoft® 15030SR18-STD). Tanto la espuma reticulada químicamente como las espumas reticuladas físicamente se espumaron en un proceso posterior a la extrusión. La espuma reticulada químicamente (XC-Cut 7010) mostró una rugosidad superficial media (Sa) de 89,5 pm y una altura máxima (Sz) de 856 pm. Las espumas reticuladas físicamente exhibieron una rugosidad superficial media (Sa) de 7,63 a 23,9 pm y una altura máxima (Sz) de 81,0 a 273 pm. Por lo tanto, las espumas reticuladas físicamente exhiben superficies significativamente más lisas que las espumas reticuladas químicamente.
Naturalmente, las características individuales de los ejemplos según la descripción anterior, en la medida en que sean técnicamente significativas, pueden combinarse libremente entre sí sin apartarse del alcance de la presente invención.
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Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Un método para fabricar una composición de lámina de espuma de poliolefina que comprende:
(a) extrudir un agente espumante y al menos una resina de poliolefina seleccionada del grupo que consiste en un polipropileno y un polietileno para obtener una lámina extrudida no espumada;
(b) irradiar la lámina extrudida con radiación ionizante para obtener una lámina físicamente reticulada;
(c) espumar la lámina físicamente reticulada con calor para obtener una capa espumada; y
(d) cortar en capas la capa espumada para obtener una lámina de espuma con al menos una superficie cortada en capas, en donde la superficie cortada en capas de la lámina de espuma tiene una Sa de 20 a 150 pm y una Sz de 250 a 668,7 pm,
en donde la resina de poliolefina consiste en un polipropileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 230 °C y un polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 190 °C o una mezcla de los mismos.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la lámina de espuma tiene un espesor de 0,8 mm a 3,2 mm.
3. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que la lámina de espuma tiene una densidad de 0,015 a 0,250 g/cm3
4. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde ambas superficies de la lámina de espuma están cortadas en capas y/o en donde la lámina de espuma tiene una superficie no cortada en capas, en donde una rugosidad superficial de la superficie cortada en capas de la lámina de espuma es mayor que la rugosidad de la superficie de la superficie no cortada en capas y/o en donde una Sa de la superficie cortada en capas es al menos 2,5 veces la Sa de la superficie no cortada en capas y/o en donde la superficie no cortada en capas de la lámina de espuma tiene una Sa de 5 a 30 pm y una Sz de 90 a 350 pm.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la radiación ionizante se selecciona del grupo que consiste en rayos alfa, rayos beta y rayos gamma.
6. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos el 90 % de las celdas de la lámina de espuma están intactas.
7. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un tamaño promedio de las celdas de la lámina de espuma es de 0,05 a 1,0 mm.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la extrusión se realiza a una energía específica de al menos 0,090 kWh/kg.
9. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la lámina reticulada está reticulada en un 20 a 75 %.
10. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la resina de poliolefina es un polietileno y/o en donde la resina de poliolefina es una mezcla del polipropileno y del polietileno, y en donde una proporción del polipropileno al polietileno en la resina de poliolefina es 30/70 a 90/10.
11. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una cantidad del agente espumante es inferior al 80 % en partes por cien de resina.
12. Una lámina de espuma de poliolefina físicamente reticulada que comprende al menos una resina de poliolefina seleccionada del grupo que consiste en un polipropileno y un polietileno, en donde una superficie de la lámina de espuma físicamente reticulada se corta en capas para obtener al menos una superficie cortada en capas y la superficie cortada en capas de la lámina de espuma tiene una Sa de 20 a 150 pm y una Sz de 250 a 668,7 pm, en donde la resina de poliolefina consiste en un polipropileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 230 °C y un polietileno que tiene un índice de fluidez de 0,1 a 25 gramos por 10 minutos a 190 °C o una mezcla de los mismos.
13. La lámina de espuma de poliolefina reticulada de la reivindicación 12, en donde ambas superficies están cortadas en capas y/o en donde la lámina de espuma tiene una superficie no cortada en capas y una rugosidad superficial de la superficie cortada en capas de la lámina de espuma es mayor que la rugosidad superficial de la superficie no cortada en capas, y en donde una Sa de la superficie cortada en capas es al menos 2,5 veces mayor que la Sa de la superficie no cortada en capas y/o en donde la superficie no cortada en capas tiene una Sa de 5 a 30 pm y una Sz de 90 a 350 pm.
14. La lámina de espuma de poliolefina reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, en donde la lámina de espuma tiene una densidad de 0,015 a 0,250 g/cm3.
15. La lámina de espuma de poliolefina reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en donde la superficie cortada en capas de la lámina espumada tiene una Sa de 20 a 150 pm y una Sz de 250 a 1000 pm.
16. La lámina de espuma de poliolefina reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en donde la resina de poliolefina es un polietileno.
17. La lámina de espuma de poliolefina reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en donde una proporción del polipropileno al polietileno en la lámina de espuma de poliolefina es de 30/70 a 90/10.
18. Un contrapiso para pisos que comprende la lámina de espuma reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17.
19. Un sistema de contrapiso para pisos que comprende la lámina de espuma reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17.
20. Una junta que comprende la lámina de espuma reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17.
21. Una cinta de espuma que comprende la lámina de espuma reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17.
22. Un sistema de acristalamiento de ventanas que comprende la lámina de espuma reticulada según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17.
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