ES3046582T3 - Functionalized particulate bicarbonate as blowing agent, foamable polymer composition containing it, and its use in manufacturing a thermoplastic foamed polymer - Google Patents

Functionalized particulate bicarbonate as blowing agent, foamable polymer composition containing it, and its use in manufacturing a thermoplastic foamed polymer

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ES3046582T3 ES17745304T ES17745304T ES3046582T3 ES 3046582 T3 ES3046582 T3 ES 3046582T3 ES 17745304 T ES17745304 T ES 17745304T ES 17745304 T ES17745304 T ES 17745304T ES 3046582 T3 ES3046582 T3 ES 3046582T3
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Abstract

Un agente químico de soplado para espumar un polímero termoplástico, por ejemplo, plastisol de PVC o una resina polimérica, en un proceso de extrusión. Dicho agente químico de soplado comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que contiene al menos un aditivo, preferiblemente excluyendo un agente de soplado exotérmico. El aditivo puede seleccionarse del grupo que consiste en polímeros; sales inorgánicas; aceites; grasas; ácidos resínicos, cualquiera de sus derivados y sales de los mismos; aminoácidos; ácidos grasos; ácidos carboxílicos o policarboxílicos, jabones; ceras; derivados de los mismos (como ésteres); sales de los mismos; o cualquier combinación de los mismos. El bicarbonato particulado puede funcionalizarse mediante secado por pulverización, recubrimiento, extrusión o co-molienda con al menos un aditivo. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender entre el 50 % en peso y menos del 100 % en peso del componente de bicarbonato, y entre el 0,02 % en peso y el 50 % en peso del aditivo. Una composición polimérica espumable que comprende dicho agente químico de soplado. Un proceso para fabricar un polímero espumado, tal como PVC espumado, que comprende dar forma y calentar la composición de polímero espumable, y un polímero espumado obtenido mediante dicho proceso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Bicarbonato particulado funcionalizado como agente de expansión, composición polimérica espumable que lo contiene, y su uso en la fabricación de un polímero espumado termoplástico
[0005] CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
[0007] La invención se refiere al uso de un agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico, en donde dicho agente de expansión químico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que contiene un aditivo. La invención también se refiere al uso del agente de expansión químico en una composición de polímero espumable, tal como un plastisol de PVC.
[0009] ANTECEDENTES
[0011] Las espumas poliméricas se encuentran prácticamente en todas partes de nuestro mundo moderno y se utilizan en una amplia diversidad de aplicaciones, tales como envases desechables de comida rápida, acolchado de muebles y material aislante.
[0013] Las espumas poliméricas se componen de una fase sólida y una fase gaseosa mezcladas entre sí para formar una espuma. La combinación de las dos fases da rápidamente como resultado el espumado y la formación de una matriz polimérica con burbujas de gas o túneles de gas incorporados en la misma, lo que se conoce como estructura de celdas cerradas o de celdas abiertas. Las espumas de celdas cerradas son generalmente más rígidas, mientras que las espumas de celdas abiertas son habitualmente flexibles.
[0015] El gas que se utiliza en la espuma se denomina agente de expansión y puede ser químico o físico. Los agentes de expansión químicos son sustancias químicas que participan en una reacción o se descomponen, emitiendo un gas en el proceso. Los agentes de expansión físicos son gases que no reaccionan químicamente en el proceso de espumado y, por lo tanto, son inertes con respecto al polímero que forma la matriz.
[0017] Para el procesamiento de materiales termoplásticos, tales como poli(cloruro de vinilo) (PVC) o poliolefinas (PO, PE, PP), compuestos estirénicos (PS, ABS, ASA, SAN) y caucho natural y sintético tal como caucho de nitrilo-butadieno (NBR) o caucho de cloropreno (CR), se utilizan desde hace varias décadas agentes de expansión químicos. Los agentes de expansión químicos son aditivos en la fabricación de polímeros termoplásticos espumados. Los agentes de expansión químicos son estables a temperatura ambiente pero se descomponen a temperaturas elevadas durante el procesamiento de los polímeros al tiempo que generan gas. Este gas crea una estructura de espuma en el polímero termoplástico. Los agentes de expansión químicos se utilizan en una amplia diversidad de aplicaciones, incluidas la producción de papeles espumados para paredes, cuero artificial, revestimientos para suelos y paredes, refuerzos de alfombras, materiales de aislamiento térmico, sellantes de aislamiento, calzado, componentes de automóviles, aislamiento de cables y materiales de envasado.
[0019] Los agentes de expansión conocidos son agentes de expansión exotérmicos tales como diamida del ácido azodicarbónico (azodicarbonamida, ADC, ADCA, N° CAS 123-77-3), las sulfonhidrazidas 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (Ob Sh , N° CAS 80-51-3) y p-toluenosulfonilhidrazida (TSH, N° CAS 1576-35-8) y agentes de expansión endotérmicos tales como carbonatos, como bicarbonato de sodio (SBC, NaHCO3, N° CAS 144­ 55-8), y ácido cítrico y sus ésteres.
[0021] Desde hace muchos años, la azodicarbonamida (ADC) es uno de los agentes de expansión químicos más eficaces y ampliamente utilizados para su uso en aplicaciones termoplásticas celulares y caucho (véase, por ejemplo, el documento DE-AS 1037 700). La azodicarbonamida se descompone al calentarla produciendo un gran volumen de gas, que consiste principalmente en nitrógeno y monóxido de carbono. Estos productos de descomposición son adecuados para crear una espuma de estructura celular fina y uniforme y con poca contracción, una propiedad que es fundamental en la producción de espumas blandas tal como el PVC plastificado (P-PVC) o las espumas de caucho. La temperatura de descomposición de azodicarbonamida puede reducirse de 200-220 grados centígrados hasta 125 grados centígrados mediante la adición de activadores(kickers)adecuados, pero las tasas de descomposición útiles normalmente solo se logran a 140 grados centígrados y temperaturas superiores. Los activadores okickersson aditivos conocidos en la técnica que se usan para influir en la temperatura de descomposición y la velocidad de liberación de gas del agente de expansión.
[0023] La azodicarbonamida se puede combinar con otros agentes de expansión químicos con el fin de mejorar el comportamiento de procesamiento del material termoplástico y optimizar el producto final. Por ejemplo, en aplicaciones de PVC rígido celular (U-PVC; sin ablandar el polímero mediante la adición de plastificantes) tales como perfil espumado o lámina espumada, la ADC puede usarse en combinación con bicarbonato de sodio para producir una estructura de espuma con un rendimiento técnico aceptable (documento GB2314841). Debido a las diferencias en la reología de la masa fundida, el procesamiento y las demandas sobre la estructura de la espuma, esta técnica no se puede transferir al procesamiento de PVC y plastisol de PVC blando y plastificado.
[0024] Sin embargo, la azodicarbonamida como agente de expansión en plásticos está prohibida en la Unión Europea desde agosto de 2005 para la fabricación de artículos de plástico destinados a entrar en contacto directo con alimentos. (DIRECTIVA DE LA COMISIÓN 2004/1/CE de 6 de enero de 2004 por la que se modifica la Directiva 2002/72/CE en lo que respecta a la suspensión del uso de azodicarbonamida como agente de expansión". Diario Oficial de la Unión Europea. 2004-01-13^.
[0026] Además, en diciembre de 2012, la Agencia Europea de Sustancias Químicas (ECHA) anunció que la azodicarbonamida se incluiría en su Lista de Sustancias Candidatas Extremadamente Preocupantes (SVHC) en virtud de los Artículos 57 y 59 del Reglamento Reach, que limitará o restringirá el uso futuro de ADCA. Por lo tanto, existe una necesidad de sustitutos de la ADC que tengan el mismo rendimiento beneficioso, especialmente para aplicaciones en PVC espumado.
[0028] Posibles soluciones alternativas las proporcionan las clases de sulfonilhidrazidas y carbonatos, pero estas sustancias presentan algunas desventajas cuando se utilizan como agentes de expansión, especialmente cuando se utilizan para aplicaciones en PVC blando plastificado.
[0030] La p-toluenosulfonilhidrazida (TSH) comienza a descomponerse a una temperatura de aproximadamente 105 grados centígrados, temperatura que se considera demasiado baja para el procesamiento de PVC rígido y plastificado. La 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (OBSH) también libera nitrógeno al descomponerse, pero la característica de generación de gas es diferente a la de la azodicarbonamida. A temperaturas superiores al punto de descomposición de la OBSH, la liberación de nitrógeno es rápida, pero se produce a una temperatura diferente en comparación con la azodicarbonamida. Por debajo de la temperatura absoluta de descomposición del producto de aproximadamente 155 grados centígrados, la descomposición y, por lo tanto, la liberación de gas es lenta. Además, la OBSH tiene la desventaja de que los productos de descomposición y el artículo final espumado producido tienen una decoloración parduzca involuntaria a las temperaturas de procesamiento típicas de P-PVC que son superiores a 180 grados centígrados.
[0032] Los carbonatos tales como el bicarbonato de sodio no liberan nitrógeno al descomponerse, sino dióxido de carbono y posiblemente agua. Es típica del dióxido de carbono su alta solubilidad en el polímero, pero permea al exterior de la matriz polimérica más rápidamente que el nitrógeno, lo que lo hace menos eficaz como agente de espumado, especialmente en aplicaciones de PVC plastificado. Los carbonatos generalmente no son útiles para la producción de espumas blandas con una estructura celular fina y uniforme con poca contracción. El bicarbonato de sodio, el representante más común de los carbonatos utilizados como agentes químicos de expansión, presenta una descomposición y una liberación de gas lentas, lo que ocurre en un intervalo de temperaturas más amplio en comparación con la ADCA y la OBSH. La temperatura de procesamiento del bicarbonato de sodio puede verse influenciada por el ácido cítrico.
[0034] Las partículas de bicarbonato de metal alcalino, tales como partículas de bicarbonato de sodio y partículas de bicarbonato de potasio, son conocidas en la técnica. Estos productos tienen muchas propiedades que los hacen interesantes y son ampliamente utilizados en diversos campos técnicos, tales como la industria farmacéutica, la industria alimentaria y de piensos, en detergentes y en el tratamiento de metales no ferrosos.
[0036] La forma más común de producir partículas de bicarbonato es la cristalización mediante carbonización con dióxido de carbono de una solución del metal alcalino correspondiente (carbonato de sodio o potasio, por ejemplo) o una solución del hidróxido del metal alcalino correspondiente. También es común cristalizar bicarbonatos mediante el enfriamiento controlado de soluciones de bicarbonato o mediante la evaporación del disolvente de dichas soluciones.
[0038] Para el uso industrial de partículas de bicarbonato de metales alcalinos, se requiere el control de propiedades específicas de las partículas, por ejemplo, su densidad aparente (densidad aparente vertida) o ángulo de reposo. En la técnica se conocen algunos procedimientos para controlar estos parámetros, tales como la densidad aparente. Por ejemplo, el documento US5411750 divulga un procedimiento para producir bicarbonato de sodio en polvo con una densidad aparente entre 70 y 500 kg/m3. Las partículas se preparan mediante el secado por pulverización de una solución acuosa diluida del bicarbonato con una sal de metal alcalino como aditivo. El documento WO 2014/096457 divulga un procedimiento para producir partículas de bicarbonato de sodio mediante secado por pulverización de una solución acuosa que comprende el 1-10% en peso de bicarbonato de sodio y un aditivo seleccionado del grupo que consiste en sal de magnesio, alquilbencenosulfonato de sodio y lecitina de soja.
[0040] El documento WO 90/14384 se refiere a un agente de expansión endotérmico en polvo estabilizado utilizado para producir productos espumados y que es una mezcla de un ácido policarboxílico tratado en la superficie y un carbonato inorgánico tratado en la superficie.
[0042] El documento US 5.407.440 se refiere a un activador, que puede ser una mezcla de bicarbonato de sodio y ácido cítrico o una sal del mismo, útil en combinación con un agente de expansión químico primario en resinas poliméricas espumantes.
[0043] Los agentes de expansión que no son azodicarbonamida mencionados anteriormente no cumplen con el perfil de requisitos esperado de un buen agente de expansión y necesitan mejoras a este respecto.
[0044] SUMARIO
[0045] • La presente invención se refiere al uso de un agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico, en donde el agente de expansión químico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que contiene al menos un aditivo elegido entre los siguientes compuestos:
[0046] • uno o más polímeros;
[0047] • uno o más aminoácidos y sales de los mismos;
[0048] • uno más aceites;
[0049] • uno o más ácidos resínicos, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio;
[0050] • una o más ceras; o
[0051] • cualquier combinación de los mismos,
[0052] en donde el bicarbonato particulado funcionalizado comprende bicarbonato de sodio, y en donde el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos 65% en peso y menos de 100% en peso de bicarbonato de sodio y de 0,02% a 35% en peso de dicho al menos un aditivo.
[0053] El bicarbonato particulado funcionalizado pueden ser partículas de bicarbonato secadas por pulverización en presencia de dicho aditivo, o partículas de bicarbonato molidas conjuntamente en presencia de dicho aditivo, o recubiertas con el aditivo en un lecho fluido, o granuladas con el aditivo en un lecho fluido, o recubiertas con el aditivo en un dispositivo de extrusión.
[0054] El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos el 75% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 25% al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos 90% en peso y menos de 100% en peso del componente de bicarbonato, y de 10% a 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos.
[0055] Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso del agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico, por ejemplo plastisol de PVC, comprendiendo dicho agente de expansión químico el bicarbonato particulado funcionalizado.
[0056] En una forma de realización preferida, el agente de expansión químico es endotérmico.
[0057] En una forma de realización preferida, el agente de expansión químico no contiene un agente de expansión que sea exotérmico.
[0058] En una forma de realización preferida, el agente de expansión químico no contiene un agente de expansión que liberaría gas nitrógeno y/o amoniaco durante el calentamiento cuando se produce un polímero espumado utilizando un agente de expansión químico de este tipo.
[0059] En las realizaciones más preferidas, el agente de expansión químico consiste en bicarbonato de sodio particulado funcionalizado.
[0060] En algunas realizaciones, el agente de expansión químico comprende además un segundo compuesto que libera CO<2>al calentarse, siendo dicho segundo compuesto seleccionado del grupo que consiste en un ácido carboxílico o policarboxílico, un derivado del mismo (como ésteres) o sales del mismo. El segundo compuesto puede comprender o puede ser al menos uno de:
[0061] • ácido fumárico,
[0062] • ácido tartárico,
[0063] • ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico) o ésteres de ácido cítrico; o • una combinación de los mismos.
[0064] El segundo compuesto puede funcionalizarse con al menos un aditivo que sea diferente o similar al utilizado en el bicarbonato particulado funcionalizado.
[0066] Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso del agente de expansión como se define anteriormente en una composición polimérica espumable,
[0068] La composición de polímero espumable puede comprender el bicarbonato particulado funcionalizado como un primer agente de expansión endotérmico, y un ácido carboxílico o policarboxílico, un éster del mismo o una sal del mismo, como un segundo agente de expansión endotérmico. El ácido carboxílico o policarboxílico, un éster del mismo o una sal del mismo también pueden estar funcionalizados. El bicarbonato particulado funcionalizado y el ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, un éster del mismo o una sal del mismo pueden funcionalizarse juntos o por separado.
[0069] En formas de realización particulares, la composición polimérica espumable no contiene ningún agente de expansión que libere gas nitrógeno y/o amoniaco durante el calentamiento cuando se produce un polímero espumado a partir de una composición espumable de este tipo.
[0071] En algunas formas de realización, la composición polimérica espumable no contiene ningún agente de expansión exotérmico.
[0073] Durante el espumado de resina polimérica (proceso de extrusión o plastisol) cuando se utilizan partículas de bicarbonato de sodio no funcionalizado como agente de espumado, se observó que la liberación de gas se produce antes de lo esperado, debido a la rápida descomposición del bicarbonato. Se ha descubierto que la funcionalización de las partículas de bicarbonato mediante recubrimiento, granulación y/o encapsulación con aditivos específicos mejora la protección de las partículas de bicarbonato con una barrera inactiva, que retrasa la descomposición térmica cuando se tienen diversos tamaños de partícula de bicarbonato, pequeño (algunas pueden ser de tamaño nanométrico) y grande (algunas pueden ser de tamaño micrométrico).
[0075] El bicarbonato particulado funcionalizado según este aspecto de la presente invención es preferentemente un bicarbonato de sodio particulado que está funcionalizado con al menos un aditivo. Este bicarbonato de sodio particulado funcionalizado muestra propiedades de expansión mejoradas en comparación con el bicarbonato de sodio particulado no funcionalizado de tamaño equivalente. Un "bicarbonato de sodio particulado no funcionalizado" se define como un bicarbonato de sodio particulado producido sin el o los aditivos utilizados en la producción del bicarbonato de sodio particulado funcionalizado. El bicarbonato de sodio particulado funcionalizado en la composición polimérica espumable puede reducir el tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión Tm del polímero. Por ejemplo, para plastisol de PVC, el tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión Tm del polímero puede ser inferior a 90 segundos, preferentemente 80 segundos o menos, o 70 segundos o menos, o de forma más preferida 60 segundos o menos.
[0077] Un procedimiento para fabricar un polímero puede comprender calentar la composición de polímero espumable que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado a una temperatura adecuada para liberar gas CO<2>, y fundir el polímero durante un tiempo de gelificación a una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea Tg y/o superior a la temperatura de fusión T m del polímero que es inferior a 130 segundos.
[0079] En el procedimiento de fabricación de un polímero de PVC, cuando se calienta la composición de polímero espumable, la temperatura adecuada para liberar gas CO<2>del bicarbonato de sodio particulado funcionalizado y fundir un polímero de PVC puede ser de 190 a 210 °C, preferiblemente de 200 a 210 °C, durante un tiempo de gelificación de 90 segundos a 120 segundos para proporcionar un polímero de PVC espumado.
[0081] Cuando la composición polimérica espumable se extiende sobre una superficie antes de calentarla y fundir el polímero, el polímero espumado puede tener una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300 y/o tiene una densidad inferior a 0,6 g/cm3, preferentemente menos de 0,55 g/cm3, de forma más preferida como máximo 0,5 g/cm3. La relación de expansión se calcula basándose en la relación de un grosor final con respecto a un grosor inicial de una capa aplicada como recubrimiento por extensión de la composición polimérica espumable a medida que esa capa se calienta durante la gelificación en un horno.
[0083] Las partículas funcionalizadas de bicarbonato de sodio se producen en presencia de al menos un aditivo a partir de una solución que contiene bicarbonato de sodio o directamente a partir de partículas sólidas de bicarbonato de sodio. El aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende o consiste en al menos uno de los siguientes compuestos:
[0085] • uno o más polímeros;
[0087] • uno o más aminoácidos y sales de los mismos;
[0089] • uno más aceites;
[0090] • uno o más ácidos resínicos, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio;
[0091] • una o más ceras; o
[0092] • cualquier combinación de dos o más de los mismos.
[0093] En algunas realizaciones, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un polímero seleccionado del grupo que consiste en poli(alcohol vinílico), poliglicol, polisacárido, ácido poli(met)acrílico, ácido poli(acrílico co-ácido maleico), polietilenimina, polivinilpirrolidona, N-2(-hidroxipropil)metacrilamida, polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, y combinaciones de los mismos.
[0094] En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa, ácido algínico y su sal, goma arábiga, carragenano; goma guar, goma de algarroba, goma xantana y combinaciones de los mismos.
[0095] En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un aminoácido, derivado del mismo o sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en caseína, gelatina, glicina, prolina, hidroxiprolina, ácido glutámico, alanina, arginina, ácido aspártico, lisina, pectina, serina, leucina, valina, fenilalanina, treonina, isoleucina, hidroxilisina, metionina, histidina, tirosina y combinaciones de los mismos.
[0096] En algunas realizaciones preferidas, el aditivo puede comprender o consistir en:
[0097] • un aminoácido, o una sal del mismo,
[0098] • un polisacárido (tal como almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa),
[0099] • un ácido resínico, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio,
[0100] • o cualquier combinación de los mismos.
[0101] En algunas realizaciones preferidas, el aditivo puede comprender o consistir en:
[0102] • un polímero (tal como polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, poli(alcohol vinílico) y polisacáridos, incluyendo almidón modificado, en particular hidrolizado, maltodextrina y goma arábiga),
[0103] • un aminoácido o una sal del mismo (tal como la leucina),
[0104] • un aceite (tal como aceite de soja epoxidado),
[0105] • un ácido resínico, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio
[0106] • una cera (tal como cera de abejas y cera de carnauba), o,
[0107] • cualquier combinación de dos o más de los mismos.
[0108] En algunas realizaciones preferidas, el aditivo puede comprender o consistir en:
[0109] • un aminoácido, o una sal del mismo,
[0110] • un polisacárido (tal como almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa),
[0111] • un ácido resínico, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio,
[0112] • o cualquier combinación de los mismos.
[0113] En realizaciones más preferidas, el aditivo puede comprender o consistir en:
[0114] • un polioxialquileno o un derivado del mismo, incluido un polietilenglicol,
[0115] • un poli(met)acrilato o un derivado del mismo,
[0116] • alcohol polivinílico
[0117] • almidón, maltodextrina o goma arábiga,
[0118] o leucina,
[0119] o un aceite de soja epoxidado,
[0120] o ácido de colofonia,
[0121] o cera de abejas o cera de carnauba, o,
[0122] o cualquier combinación de dos o más de los mismos.
[0123] Se debe entender que uno o más elementos de estas listas pueden omitirse.
[0124] El bicarbonato particulado funcionalizado se puede obtener mediante al menos uno de los siguientes procesos:
[0125] • mediante secado por pulverización (también conocido como atomización), en el que el aditivo se disuelve en la solución que contiene bicarbonato.
[0126] • mediante trituración o trituración conjunta (también conocida como molienda o molienda conjunta) con el o los aditivos en forma de emulsión o polvo;
[0127] • mediante recubrimiento por pulverización y granulación dentro de un lecho fluidizado,
[0128] • mediante aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado,
[0129] • mediante enfriamiento rápido por pulverización (por ejemplo, enfriamiento por pulverización, congelación por pulverización),
[0130] • mediante compactación con rodillos,
[0131] y/o
[0132] • mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos.
[0133] Debe entenderse que se pueden omitir uno o más procedimientos de esta lista.
[0134] En formas de realización preferidas, el bicarbonato particulado funcionalizado se puede obtener mediante al menos uno de los siguientes procesos
[0135] • mediante trituración o trituración conjunta (también conocida como molienda o molienda conjunta) con el o los aditivos en forma de emulsión o polvo;
[0136] • mediante recubrimiento por pulverización y granulación dentro de un lecho fluidizado,
[0137] y/o
[0138] • mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos.
[0139] El bicarbonato particulado funcionalizado que se obtiene mediante al menos uno de dichos procesos puede someterse, además, a molienda para reducir su tamaño medio de partícula.
[0140] El bicarbonato particulado funcionalizado muestra propiedades de liberación de CO<2>excelentes. Tal como se determina por análisis TGA, la temperatura de pérdida máxima del bicarbonato particulado funcionalizado es preferentemente superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado normalmente presenta su máximo a una temperatura de al menos 130 °C, preferentemente a una temperatura de al menos 135 °C, de forma más preferida a una temperatura de al menos 140 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 145 °C, y de forma particularmente preferida a una temperatura de al menos 155 °C.
[0141] Tal como se determina por análisis térmico de DSC, la temperatura pico máxima del bicarbonato particulado funcionalizado es preferentemente superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La temperatura máxima de DSC del bicarbonato particulado funcionalizado puede ser al menos 140 °C, preferentemente al menos 145 °C, de forma más preferida al menos 150 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 155 °C, y de forma particularmente preferida al menos 160 °C.
[0143] DESCRIPCIÓN DETALLADA
[0145] Definiciones
[0147] En la presente descripción, cuando se dice que un elemento o composición está incluido en, y/o se selecciona de, una lista de elementos o componentes enumerados, debe entenderse que en formas de realización relacionadas contempladas explícitamente en el presente documento, el elemento o componente también puede ser cualquiera de los elementos o componentes individuales enumerados, o también puede seleccionarse de un grupo que consiste en dos o más cualesquiera de los elementos o componentes enumerados explícitamente.
[0149] La expresión "material termoplástico" significa un polímero que se vuelve flexible o moldeable por encima de una temperatura específica, por lo que es capaz de fluir a altas temperaturas inferiores a la temperatura de descomposición térmica y vuelve a un estado sólido al enfriarse. Un polímero es un compuesto macromolecular preparado haciendo reaccionar (es decir, polimerizando, condensando) monómeros del mismo o diferente tipo, incluidos homopolímeros y copolímeros. Los materiales termoplásticos se obtienen mediante polimerización en cadena, poliadición y/o policondensación.
[0151] Debe entenderse que la expresión "bicarbonato particulado funcionalizado" define partículas que comprenden un bicarbonato y un aditivo, preferentemente dentro de la misma partícula. Por ejemplo, el aditivo puede formar una capa o recubrimiento sobre el bicarbonato o el bicarbonato puede formar una capa o recubrimiento sobre el aditivo. Como alternativa o adicionalmente, el aditivo puede estar embebido dentro de una matriz del bicarbonato o viceversa. La partícula que comprende bicarbonato y aditivo puede ser una aglomeración de partículas más pequeñas o pueden aglomerarse partículas pequeñas de uno de los componentes para dar una partícula más grande (o partículas más grandes) del otro componente. Preferentemente, la expresión "bicarbonato particulado funcionalizado" no incluye una mera mezcla de partículas de bicarbonato y al menos un aditivo, ya sea en forma líquida o en forma de partículas.
[0152] La expresión "aditivo de funcionalización", tal como se utiliza en el presente documento, se refiere a un compuesto que es capaz de mejorar al menos una propiedad de liberación de CO<2>del bicarbonato de sodio cuando el aditivo se formula con el bicarbonato de sodio, con respecto al bicarbonato de sodio solo (sin aditivo). Por ejemplo, el aditivo de funcionalización es capaz de aumentar la temperatura inicial de liberación de CO<2>y/o la temperatura máxima de liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado, determinada según el ejemplo 54 de la presente solicitud.
[0153] La expresión "que comprende" incluye "que consiste esencialmente en" y "que consiste en".
[0155] El término "espumado" en relación con la expresión "material termoplástico", los términos "polímero" y "PVC" significará un material, polímero o PVC con una estructura celular que se forma mediante la generación de gas a partir de la descomposición térmica y/o reacción química de un agente de expansión químico durante el procesamiento.
[0156] El término "ppm" significa partes por millón, expresadas en peso (por ejemplo, 1 ppm = 1 mg/kg).
[0158] El término "pcr" significa partes en peso de resina (por ejemplo, 80 por ciento de aditivo = 80 g de aditivo por 100 g de resina).
[0160] El signo "%" o "% en peso" se refiere a "porcentaje en peso" a menos que se indique específicamente lo contrario.
[0161] El término "polvo" significará un compuesto que consiste en partículas sólidas molidas (trituradas), extruidas o secadas por pulverización.
[0163] La expresión "agente de expansión exotérmico" define una sustancia química que genera calor durante su descomposición. Un agente de expansión exotérmico experimenta normalmente una rápida descomposición en un intervalo de temperaturas estrecho. En términos generales, los agentes de expansión químicos exotérmicos se asocian con aquellos productos químicos que proporcionan N<2>como gas de expansión principal (> 50% en volumen del gas generado es N<2>). Sin embargo, pueden desprenderse otros gases secundarios a partir de la descomposición del agente de expansión químico exotérmico. Estos otros gases secundarios pueden incluir monóxido de carbono, también en pequeñas cantidades (< 5% en volumen) de amoníaco y/o CO<2>.
[0165] La expresión "agente de expansión endotérmico" define una sustancia química que absorbe calor durante su revisión. Un agente de expansión endotérmico presenta normalmente intervalos de tratamiento más amplios en términos de temperatura y tiempo. La mayor parte de los agentes de expansión químicos endotérmicos generan CO<2>como gas de expansión principal (> 50% en volumen del gas generado es CO<2>).
[0167] Las propiedades de liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con un aspecto de la presente invención se pueden determinar realizando un análisis termogravimétrico (TGA) de una muestra de bicarbonato particulado funcionalizado, midiendo la pérdida de peso de la muestra en función de la temperatura Las propiedades de liberación de CO2 se caracterizan por el valor derivado para la pérdida de peso en función de la temperatura. La temperatura de inicio de liberación de CO<2>es la temperatura en la que comienza a aumentar el valor derivado para la pérdida de peso. La temperatura máxima de liberación de CO<2>es la temperatura a la que el valor derivado para la pérdida de peso es máximo. Normalmente, el calentamiento se realiza entre 30 °C y 250 °C a una velocidad de 10 °C/min. El análisis termogravimétrico se puede realizar, por ejemplo, en un instrumento de análisis termogravimétrico STD Q600 V20.9 Build 20 (proporcionado por TA Instruments).
[0169] Una pluralidad de elementos incluye dos o más elementos.
[0171] La expresión ‘A y/o B’ se refiere a las siguientes selecciones: elemento A; o elemento B; o combinación de elementos A y B (A+B). La frase 'A y/o B' es equivalente a al menos uno de A y B. La frase 'A y/o B' es equivalente a al menos uno de A y B.
[0173] La expresión 'A1, A2,... y/o An' con n > 3 incluye las siguientes opciones: cualquier elemento individual Ai (i = 1 ,2,...n); o cualquier subcombinación de dos a (n-1) elementos elegidos de entre A1, A2,..., An; o una combinación de todos los elementos Ai (i = 1 ,2,...n). Por ejemplo, la frase 'A1, A2 y/o A3' se refiere a las siguientes opciones: A1; A2; A3; A1+A2; A1+A3; A2+A3; o A1+A2+A3.
[0175] En el presente documento, la descripción de un intervalo de valores para una variable, definido por un límite inferior, o un límite superior, o por un límite inferior y un límite superior, comprende también las formas de realización en las que se elige la variable, respectivamente, dentro del intervalo de valores: excluyendo el límite inferior, o excluyendo el límite superior, o excluyendo el límite inferior y el límite superior.
[0177] En el presente documento, la descripción de varios intervalos sucesivos de valores para una misma variable comprende también la descripción de formas de realización en las que la variable se elige en cualquier otro intervalo intermedio incluido en los intervalos sucesivos. Así, con fines ilustrativos, cuando se afirma que "el elemento X es generalmente al menos 10, ventajosamente al menos 15", la presente descripción también incluye otra forma de realización en la que se puede seleccionar un nuevo mínimo entre 10 y 15, por ejemplo: en la que "el elemento X es al menos 11", o también en la que: "el elemento X es al menos 13,74", etc.; siendo 11 o 13,74 valores comprendidos entre 10 y 15. También con fines ilustrativos, cuando se indica que "el elemento X es generalmente como máximo 15, ventajosamente como máximo 10", la presente descripción también incluye otra forma de realización en la que se puede seleccionar un nuevo máximo entre 10 y 15.
[0179] En la presente descripción, cuando se dice que un elemento o composición está incluido y/o se selecciona de una lista de elementos o componentes enumerados, debe entenderse que en formas de realización relacionadas contempladas explícitamente en el presente documento, el elemento o componente también puede ser cualquiera de los elementos o componentes individuales enumerados, o también puede seleccionarse de un grupo que consiste en dos o más cualesquiera de los elementos o componentes enumerados explícitamente.
[0181] Por ejemplo, cuando en una forma de realización se describe la elección de un elemento de un grupo de elementos, también se describen explícitamente las siguientes formas de realización:
[0183] • la elección de dos o más elementos del grupo,
[0185] • la elección de un elemento de un subgrupo de elementos que consiste en el grupo de elementos del que se han eliminado uno o más elementos.
[0187] El uso del singular 'un' o 'una' en el presente documento incluye el plural a menos que se indique específicamente lo contrario.
[0189] Además, si el término "aproximadamente" o"ea."se usa antes de un valor cuantitativo, las presentes enseñanzas también incluyen el propio valor cuantitativo específico, a menos que se indique específicamente lo contrario. Tal como se utiliza en el presente documento, el término "aproximadamente" o "ea." se refiere a una variación de -10% del valor nominal a menos que se indique específicamente lo contrario.
[0191] BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO
[0193] La presente invención se refiere al uso de un agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico, en donde dicho agente de expansión químico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que contiene al menos un aditivo como se definió anteriormente.
[0195] Además, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende bicarbonato de sodio.
[0197] Además, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos 65% en peso, pero menos de 100% en peso del bicarbonato de sodio y de 0,02% a 35% en peso del al menos un aditivo como se definió anteriormente.
[0198] En algunas realizaciones, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos 90% en peso, o al menos 93% en peso, o al menos 94% en peso, o incluso al menos 95% en peso, pero menos de 100% en peso del bicarbonato de sodio.
[0199] En algunas realizaciones particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende preferiblemente al menos 90% en peso pero menos de 100% en peso de bicarbonato de sodio. El bicarbonato particulado funcionalizado comprende preferiblemente al menos 92% en peso del bicarbonato de sodio, al menos 93% en peso, más preferiblemente al menos 94% en peso, en particular al menos 95% en peso del bicarbonato de sodio.
[0200] El bicarbonato particulado funcionalizado comprende 35% en peso o menos, de al menos un aditivo.
[0201] En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado contiene el 10% en peso o menos, o el 7% en peso o menos, o el 5% en peso o menos, o el 3% en peso o menos, del aditivo.
[0202] El aditivo está presente en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos 0,02% en peso, preferiblemente al menos 0,05% en peso, en particular al menos 0,1% en peso. Cuanto mayor sea el % en peso del aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado, más desventajoso será por razones de coste. Preferentemente, para reducir el coste del aditivo más caro en comparación con el ingrediente de bicarbonato, es deseable usar como máximo el 8% en peso, de forma más preferida como máximo el 6% en peso, en particular como máximo el 5% en peso del aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado.
[0203] Sin embargo, en realizaciones en las que el aditivo es relativamente económico (por ejemplo, cuando su coste no es más del doble del ingrediente de bicarbonato), puede ser deseable utilizar al menos 5% en peso, más preferiblemente al menos 7% en peso, en particular al menos 10% en peso del aditivo y/o como máximo 35% en peso en el bicarbonato particulado funcionalizado.
[0204] Según la invención, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende entre 0,02 y 35%, en peso, de al menos un aditivo.
[0205] En algunas formas de realización, para lograr rentabilidad, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender del 0,02% al 10% en peso del aditivo.
[0206] Según la invención, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos 65% en peso y menos de 100% en peso del componente de bicarbonato, y de 35% a 0,02% en peso de al menos un aditivo; o puede comprender al menos 75% en peso y menos de 100% en peso del componente de bicarbonato, y de 25% a 0,02% en peso de al menos un aditivo.
[0207] El bicarbonato particulado funcionalizado se utiliza preferentemente como agente de expansión para polímeros espumados (tales como PVC espumado o poliuretanos; poliolefinas, poliamidas), preferiblemente utilizado como agente de expansión endotérmico. Ejemplos no limitantes de polímeros son poli(cloruro de vinilo) (PVC), poliuretanos, poliolefinas (PO, PE, PP), compuestos estirénicos (PS, ABS, ASA, SAN) y caucho natural y sintético tal como caucho de nitrilo butadieno (NBR) o caucho de cloropreno (CR), poliamidas, poliimidas.
[0208] El bicarbonato particulado funcionalizado puede contener además un aditivo que es capaz de liberar CO<2>y que también se utiliza para funcionalizar el bicarbonato particulado. Este aditivo puede considerarse como un agente de expansión secundario en el bicarbonato particulado funcionalizado. Este aditivo no sólo proporcionaría un aumento en la generación de CO<2>cuando el bicarbonato particulado funcionalizado se utiliza como agente de expansión endotérmico, sino que también protegería el núcleo de bicarbonato de una liberación prematura de CO<2>al proteger su superficie (o parte de ella). Este aditivo liberador de CO<2>puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico, un derivado del mismo (tal como ésteres) o sales del mismo.
[0209] Los ácidos carboxílicos adecuados incluyen los de la fórmula: HOOC--R--COOH, en la que R es un grupo alquileno de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono que también puede estar sustituido con uno o más grupos hidroxi o grupos ceto y también puede contener insaturaciones. También se incluyen ésteres, sales y semisales.
[0210] Un aditivo liberador de CO<2>preferido puede incluir al menos uno de:
[0211] • ácido fumárico,
[0212] • ácido tartárico o
[0213] • ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico) o ésteres de ácido cítrico. Los ésteres del ácido cítrico pueden incluir citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de tri-alquilo C12-13, citrato de tri-alquilo C14-15, citrato de tricaprililo, citrato de trietilhexilo, citrato de triisocetilo, citrato de trioctildodecilo y citrato de triisoestearilo, citrato de isodecilo y citrato de estearilo, citrato de dilaurilo y/o citrato de etilo (mezcla de tri-, di- y monoésteres), preferentemente citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de isodecilo o citrato de trietilhexilo. Un aditivo liberador de CO<2>más preferido comprende o consiste en ácido cítrico, ésteres del mismo o sales del mismo. En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene ácido cítrico, ésteres del mismo ni sales del mismo.
[0214] En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene un agente de expansión exotérmico.
[0215] En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene un compuesto utilizado como agente de expansión que libere amoniaco.
[0216] En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene un compuesto utilizado como agente de expansión que libere gas nitrógeno. Ejemplos de agentes de expansión que liberan gas nitrógeno son agentes de expansión exotérmicos tales como diamida del ácido azodicarbónico (azodicarbonamida, ADC, ADCA, N° CAS 123-77-3), las sulfonhidrazidas 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (OBSH, N° CAS 80-51-3) y p-toluenosulfonilhidrazida (TSH, N° CAS 1576-35-8).
[0217] En formas de realización preferidas, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene azodicarbonamida.
[0218] En formas de realización preferidas alternativas o adicionales, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene bencenosulfonilhidrazida.
[0219] En formas de realización alternativas o adicionales, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene ptoluenosulfonilhidrazida.
[0220] En formas de realización preferidas de la presente invención, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende el ingrediente de bicarbonato y el, al menos un, aditivo en forma de polvo.
[0221] Para determinadas aplicaciones, se prefiere que el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contenga bicarbonato sódico como partículas que están recubiertas con un recubrimiento de aditivo. Un recubrimiento de este tipo puede mejorar algunas propiedades del bicarbonato particulado funcionalizado. El aditivo en tal caso puede denominarse "agente de recubrimiento". Se entenderá por aditivo como agente de recubrimiento aquel que sea capaz de cubrir, parcialmente o totalmente, la superficie de las partículas de bicarbonato. El "agente de recubrimiento" es un compuesto diferente al ingrediente de bicarbonato del que está producido el núcleo de las partículas.
[0222] Para determinadas aplicaciones, se prevé que el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contenga bicarbonato de sodio molido conjuntamente con un aditivo. Dicha molienda conjunta con el aditivo puede mejorar algunas propiedades del bicarbonato particulado funcionalizado.
[0223] Para determinadas aplicaciones, el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contiene bicarbonato sódico como partículas que están funcionalizadas con más de un aditivo. La funcionalización de las partículas de bicarbonato de sodio se puede llevar a cabo simultáneamente con los aditivos utilizando un procedimiento de funcionalización, o se puede llevar a cabo secuencialmente utilizando un aditivo con un procedimiento de funcionalización y después otro aditivo con el mismo o diferente procedimiento de funcionalización. Por ejemplo, las partículas de bicarbonato de sodio se pueden funcionalizar primeramente con un primer aditivo, y después estas partículas primeramente funcionalizadas se funcionalizan de nuevo con un segundo aditivo (en las que el segundo aditivo tiene la misma composición o una composición diferente que el primer aditivo, teniendo preferentemente una composición diferente). Los procedimientos utilizados para funcionalizaciones posteriores pueden ser los mismos, pero preferentemente son diferentes. Los procedimientos de funcionalización (primero y segundo) se seleccionan preferentemente del grupo que consiste en extrusión, trituración conjunta y recubrimiento por pulverización. Por ejemplo, el primer procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en trituración conjunta o extrusión, y el segundo procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en extrusión, trituración conjunta o recubrimiento por pulverización. Preferentemente, el primer procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en trituración conjunta, y el segundo procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en extrusión.
[0224] Para determinadas aplicaciones, el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contiene bicarbonato sódico como partículas que están funcionalizadas con un aditivo, pero el aditivo no se añade todo a la vez, sino que se añade secuencialmente en varias porciones. Por ejemplo, las partículas de bicarbonato pueden funcionalizarse en primer lugar con una primera porción del aditivo, y después estas partículas de bicarbonato primeramente funcionalizadas se funcionalizan de nuevo con una segunda porción del mismo aditivo. Los procedimientos utilizados para la funcionalización pueden ser los mismos o diferentes. Por ejemplo, los procedimientos de funcionalización (primero y segundo) se seleccionan preferentemente del grupo que consiste en extrusión, trituración conjunta y recubrimiento por pulverización. Preferentemente, el primer procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en trituración conjunta, y el segundo procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en extrusión.
[0226] Para determinadas aplicaciones, puede preferirse que el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contenga bicarbonato de sodio como partículas que están recubiertas con un recubrimiento de un primer aditivo, y después estas partículas recubiertas se muelen conjuntamente con un segundo aditivo (teniendo el segundo aditivo la misma composición o una composición diferente que el primer aditivo).
[0228] Para determinadas aplicaciones, podría ser deseable la producción de una espuma celular fina, con el fin de producir una pequeña cantidad de gas en un lugar. Con el fin de mejorar la estructura de la espuma celular puede ser adecuado que el bicarbonato particulado funcionalizado tenga un tamaño de partícula y una distribución de tamaño de partícula característicos. El término D<50>designa el diámetro para el que el 50% en peso de las partículas tienen un diámetro inferior o igual a D<50>(diámetro promedio en peso). El término D<10>designa el diámetro para el que el 10% en peso de las partículas tienen un diámetro inferior o igual a D<10>. El término D<90>designa el diámetro para el que el 90% en peso de las partículas tienen un diámetro inferior o igual a D<90>.
[0230] El bicarbonato particulado funcionalizado puede tener propiedades ventajosas, tales como un tamaño de partícula reducido, preferentemente con un intervalo reducido. El intervalo de la distribución del tamaño de partículas se conoce en la técnica y se define como la relación (D<90>- D<10>) / D<50>. El intervalo puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 6, tal como de aproximadamente 1 a aproximadamente 3. En una forma de realización, el intervalo puede ser inferior a 6, preferentemente inferior a 4, de forma más preferida inferior a 3. En una forma de realización, el intervalo puede ser superior a 1, preferentemente superior a 2. En otra forma de realización, el intervalo puede ser inferior a 1,8, de forma más preferida como máximo 1,7, en particular como máximo 1,6, por ejemplo como máximo 1,5.
[0232] Preferentemente, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula D<50>de como máximo 250 pm, preferentemente como máximo 100 pm, de forma más preferida como máximo 60 pm, de forma aún más preferida como máximo 40 pm, o como máximo 30 pm, o como máximo 25 pm.
[0234] En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de más de 1 pm, preferentemente más de 2 pm, de forma más preferida más de 5 pm, de forma aún más preferida al menos 8 pm. Este bicarbonato particulado funcionalizado se denomina "bicarbonato de tamaño micrométrico funcionalizado".
[0236] En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen un D<10>en el intervalo de 1 pm - 160 pm, preferentemente en el intervalo de 1 pm - 10 pm, de forma más preferida en el intervalo de 2 pm -10 pm, de forma aún más preferida en el intervalo de 4 pm - 8 pm, en particular 5 pm - 6 pm.
[0238] En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen un D<90>en el intervalo de 20 pm a 450 pm, preferentemente de 30 pm a 200 pm, de forma más preferida de 30 pm a 165 pm, en particular de 30 pm a 100 pm.
[0240] El diámetro promedio en peso D<50>, así como los valores D<10>y D<90>, se pueden medir mediante difracción y dispersión láser en un analizador de tamaño de partículas Malvern Mastersizer S utilizando una fuente láser de He-Ne que tiene una longitud de onda de 632,8 nm y un diámetro de 18 mm, una celda de medición equipada con una lente de retrodispersión de 300 mm (300 RF) y una unidad de preparación de líquidos MS 17, y un kit de filtración automática de disolventes ("kit de etanol") utilizando etanol saturado con bicarbonato (procedimiento en húmedo).
[0242] El bicarbonato particulado funcionalizado muestra propiedades de liberación de CO<2>excelentes. Tal como se determina por análisis TGA, la temperatura de pérdida máxima del bicarbonato particulado funcionalizado es preferentemente superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado normalmente presenta su máximo a una temperatura de al menos 130 °C, preferentemente a una temperatura de al menos 135 °C, de forma más preferida a una temperatura de al menos 140 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 145 °C, y de forma particularmente preferida a una temperatura de al menos 155 °C.
[0244] Tal como se determina por análisis térmico por calorimetría diferencial de barrido (DSC), el bicarbonato particulado funcionalizado tiene preferentemente una temperatura pico máxima superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La temperatura pico máxima de DSC del bicarbonato particulado funcionalizado puede ser al menos 140 °C, preferentemente al menos 145 °C, de forma más preferida al menos 150 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 155 °C y de forma particularmente preferida a una temperatura de al menos 160 °C.
[0245] BICARBONATO DE TAMAÑO NANOMÉTRICO FUNCIONALIZADO
[0246] En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de como máximo 1 gm, preferentemente inferior a 1 gm. Este bicarbonato particulado funcionalizado se denomina "bicarbonato de tamaño nanométrico funcionalizado".
[0247] En el caso de que el bicarbonato particulado funcionalizado se base en partículas de bicarbonato de tamaño nanométrico, se prefiere que las partículas de tamaño nanométrico de bicarbonato se formen antes de la funcionalización. Serían eficaces técnicas tales como trituración en húmedo con un disolvente, micronización y trituración a tamaño nanométrico en seco. El uso de molinos tales como molinos de bolas de tambor, molinos de bolas planetarios (por ejemplo disponibles de Retch) o molinos de chorro (por ejemplo disponibles de Alpine) es adecuado para producir partículas de bicarbonato de tamaño nanométrico. La molienda con bolas implica la descomposición de materiales sólidos a granel en regímenes a escala nanométrica usando una fuerza mecánica. La reducción del tamaño de partícula mediante molienda con bolas de alta energía se denomina molienda mecánica. Puesto que la molienda de un polvo de bicarbonato a un nivel de tamaño nanométrico genera bastante calor, se recomienda enfriar durante la molienda. Adicionalmente, para facilitar la molienda hasta un nivel nanométrico, puede recomendarse usar un lubricante.
[0248] Adicionalmente, para evitar que las partículas se reaglomeran durante la molienda o después de abandonar el molino, puede recomendarse usar un tensioactivo. Estas partículas de tamaño nanométrico tienen una fuerte tendencia a aglomerarse debido a que presentan un área superficial específica grande. Los tensioactivos pueden desempeñar un papel importante para prevenir este estrecho contacto de las partículas de tamaño nanométrico proporcionando una barrera estérica y reduciendo la tensión superficial. Las moléculas tensioactivas forman una fina capa orgánica alrededor de las superficies recién formadas para proteger la superficie expuesta de la soldadura en frío cuando entran en contacto con otra superficie durante el proceso de molienda o cuando salen del molino. Un tensioactivo adecuado puede incluir un polímero tal como poli(ácido acrílico, sal sódica), o un ácido graso o éster del mismo, tal como ácido oleico, ácido esteárico, ácido oleico u oleilamina, ácido palmítico, ácido mistérico, ácido undecanoico, ácido octanoico y/o ácido valérico.
[0249] Debido a que la funcionalización añade otro compuesto (aditivo) a las partículas de núcleo de bicarbonato de tamaño nanométrico, se recomienda seleccionar una técnica para la deposición/incorporación de aditivo (técnicas que se describen con más detalle a continuación) que no aumente significativamente el tamaño de las partículas de núcleo de bicarbonato iniciales. Se preferiría, por ejemplo, que el bicarbonato particulado tuviera inicialmente una D<50>de 1 gm o inferior antes de la funcionalización para generar después de la funcionalización un bicarbonato particulado funcionalizado todavía en el intervalo de tamaño nanométrico con una D<50>de como máximo 1 gm o inferior. Sin embargo, es aceptable en algunos casos que el bicarbonato particulado funcionalizado partiendo de partículas de núcleo de bicarbonato de tamaño nanométrico pueda alcanzar una D<50>de 2 gm o inferior después de la funcionalización.
[0250] ADITIVO EN BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO
[0251] El aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende o consiste en al menos uno de los siguientes compuestos:
[0252] • uno o más polímeros;
[0253] • uno o más aminoácidos y sales de los mismos;
[0254] • uno más aceites;
[0255] • uno o más ácidos resínicos, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio;
[0256] • una o más ceras; o
[0257] • cualesquiera combinaciones de los mismos.
[0258] En algunas realizaciones, el aditivo puede comprender o consistir en un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico, poliglicol, polisacárido, ácido poli(met)acrílico, ácido poli(acrílico)-ácido maleico, polietilenimina, polivinilpirrolidona, N-2(-hidroxipropil)metacrilamida, polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluido polietilenglicol, y combinaciones de los mismos.
[0259] En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa, ácido algínico y su sal, goma arábiga, carragenano; goma guar, goma de algarroba, goma xantana y combinaciones de los mismos.
[0260] En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un aminoácido, o sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en caseína, gelatina, glicina, prolina, hidroxiprolina, ácido glutámico, alanina, arginina, ácido aspártico, lisina, pectina, serina, leucina, valina, fenilalanina, treonina, isoleucina, hidroxilisina, metionina, histidina, tirosina y combinaciones de los mismos.
[0261] En algunas realizaciones, el aditivo puede comprender o consistir en:
[0262] • un aminoácido, o una sal del mismo,
[0263] • un polisacárido (tal como almidón hidrolizado, gomas, carboximetilcelulosa),
[0264] • un ácido resínico, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio,
[0265] • o cualquier combinación de los mismos.
[0266] En algunas realizaciones, el aditivo puede comprender o consistir en:
[0267] • un polímero (tal como polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, poli(alcohol vinílico) y polisacáridos, incluyendo almidón modificado, en particular hidrolizado, maltodextrina y goma arábiga),
[0268] o un aminoácido, o una sal del mismo (tal como la leucina),
[0269] o un aceite (tal como aceite de soja epoxidado),
[0270] o un ácido resínico, , ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio,
[0271] • una cera (tal como cera de abejas y cera de carnauba), o,
[0272] • cualquier combinación de los mismos.
[0273] En algunas realizaciones, el aditivo puede comprender o consistir en un compuesto que es capaz de liberar CO<2>y que también se utiliza para funcionalizar el bicarbonato particulado. Este aditivo puede considerarse como un agente de expansión secundario en el bicarbonato particulado funcionalizado. Este aditivo no sólo proporcionaría un aumento en la generación de CO<2>cuando el bicarbonato particulado funcionalizado se utiliza como agente de expansión endotérmico, sino que también protegería el núcleo de bicarbonato de una liberación prematura de CO<2>al proteger su superficie (o parte de ella). Este aditivo liberador de CO<2>puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico, un derivado del mismo (tal como ésteres) o sales del mismo.
[0274] Los ácidos carboxílicos adecuados incluyen los de la fórmula: HOOC--R--COOH, en la que R es un grupo alquileno de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono que también puede estar sustituido con uno o más grupos hidroxi o grupos ceto y también puede contener insaturaciones. También se incluyen ésteres, sales y semisales.
[0275] Un aditivo liberador de CO<2>preferido puede incluir al menos uno de:
[0276] • ácido fumárico,
[0277] • ácido tartárico o
[0278] • ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico) o ésteres de ácido cítrico. Los ésteres del ácido cítrico pueden incluir citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de tri-alquilo C12-13, citrato de tri-alquilo C14-15, citrato de tricaprililo, citrato de trietilhexilo, citrato de triisocetilo, citrato de trioctildodecilo y citrato de triisoestearilo, citrato de isodecilo y citrato de estearilo, citrato de dilaurilo y/o citrato de etilo (mezcla de tri-, di- y monoésteres), preferentemente citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de isodecilo o citrato de trietilhexilo. Un aditivo liberador de CO2 más preferido comprende o consiste en ácido cítrico, cualesquiera ésteres del mismo o cualesquiera ventas del mismo.
[0279] En algunas realizaciones, el aditivo excluye el ácido cítrico, sus ésteres o sus sales.
[0280] En algunas realizaciones, el aditivo puede comprender o consistir en un aminoácido, o una sal del mismo.
[0281] Generalmente, los aminoácidos son compuestos conocidos en la técnica constituidos por un grupo amino y un grupo funcional ácido carboxílico. Un grupo amino es, según la nomenclatura IUPAC, un compuesto derivado formalmente del amoniaco (NH<3>) mediante la sustitución de uno, dos o tres átomos de hidrógeno por grupos hidrocarbilo, y que tiene las estructuras generales RNH<2>(aminas primarias), R<2>NH (aminas secundarias) o R<3>N (aminas terciarias). De acuerdo con la nomenclatura IUPAC, los derivados de compuestos de amonio (NH<4>+)Y- en los que los cuatro hidrógenos unidos al nitrógeno se han reemplazado por grupos hidrocarbilo, se consideran compuestos de amonio cuaternario que no son aminas. Es decir, en los aminoácidos utilizados según la presente invención, el grupo amina, preferentemente el grupo a-amina, es un residuo RNH<2>, R<2>NH o R<3>N, pero no un residuo NR<4>+. Preferentemente, los compuestos de amonio cuaternario que comprenden un grupo ácido carboxílico no se utilizan como aditivos de aminoácidos según la presente invención
[0283] En una forma de realización preferida de la invención, el aminoácido utilizado como aditivo adicional es un paminoácido o un a-aminoácido, de forma más preferida un a-aminoácido. Los a-aminoácidos tienen generalmente una estructura química de acuerdo con la fórmula (I)
[0285]
[0287] O)
[0289] o una sal de los mismos. El residuo R puede ser hidrógeno o un grupo alquilo o arilo opcionalmente sustituido o un grupo heteroarilo opcionalmente sustituido. Preferentemente, el residuo R es un grupo alquilo C<1>- C<10>, en particular un grupo alquilo C<1>- C6. De la forma más preferida, R es metilo, propan-2-ilo (isopropilo), butan-2-ilo o 2-metil-propan-1-ilo.
[0291] En una forma de realización preferida, el a-aminoácido se selecciona del grupo que consiste en aminoácidos cargados positivamente, tales como arginina, histidina y lisina, aminoácidos cargados negativamente tales como ácido aspártico o ácido glutámico, aminoácidos polares no cargados tales como serina, treonina, asparagina o glutamina, o cisteína, selenocisteína, glicina y prolina. Se prefieren particularmente los aminoácidos con cadena lateral hidrófoba, tales como alanina, valina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, tirosina y triptófano. Los aminoácidos más preferidos utilizados como aditivos son valina, isoleucina y leucina, siendo la leucina la más preferida.
[0293] Los a-aminoácidos son compuestos quirales. Generalmente, se pueden utilizar ambas mezclas racémicas de ambos enantiómeros, así como composiciones enriquecidas en un enantiómero, por ejemplo, el enantiómero D o el L. Preferentemente, se pueden utilizar mezclas racémicas de los aminoácidos según una forma de realización de la presente invención.
[0295] Derivados de aminoácidos adecuados son, por ejemplo, ésteres, tales como ésteres que comprenden un residuo hidroxialquilo, en particular un residuo hidroxialquilo C<1-20>. Como alternativa o adicionalmente el derivado de aminoácido puede ser una amida. Sales adecuadas son, por ejemplo, sales de metales alcalinos y alcalinotérreos o sales formadas entre un ácido, tal como un ácido inorgánico o un ácido carboxílico, con el grupo amino del aminoácido.
[0296] El aminoácido puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. Más del 10% en peso del aminoácido en el bicarbonato particulado funcionalizado es desventajoso por razones de coste. Preferentemente, como máximo un 8% en peso, de forma más preferida como como máximo un 6% en peso, en particular como máximo un 5% en peso del aminoácido está presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
[0298] El aminoácido preferido utilizado como aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado es leucina. La leucina puede estar presente, por ejemplo, en el bicarbonato particulado funcionalizado en una cantidad del 0,02% en peso al 5% en peso, preferentemente en una cantidad del 0,05% en peso al 2% en peso, de forma más preferida en una cantidad del 0,05% en peso al 0,5% en peso.
[0300] En una realización, el bicarbonato particulado que se funcionaliza con un aminoácido, en particular leucina, se prepara mediante secado por pulverización.
[0302] En realizaciones adicionales o alternativas, el aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un ácido resínico, ácido abiético, ácido pimárico o sus sales de sodio.
[0304] Generalmente, el ácido resínico que se utiliza como aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado es uno de los ácidos resínicos conocidos en la técnica. Los ácidos resínicos se refieren a mezclas de ácidos carboxílicos relacionados, preferentemente ácido abiético, que se encuentran en las resinas de los árboles. Normalmente, los ácidos resínicos tienen el esqueleto básico de tres anillos condensados con una fórmula empírica C<19>H<29>COOH. Preferentemente el ácido resínico es un ácido diterpenocarboxílico tricíclico, perteneciendo de forma más preferida al grupo diterpeno abietano. Ácidos resínicos preferidos son ácidos de tipo abiético, p. ej., seleccionados del grupo que consiste en ácido abiético (ácido abieta-7,13-dien-18-oico), ácido neoabiético, ácido deshidroabiético y ácido palustrico.
[0305] También son adecuados los ácidos de tipo pimárico, seleccionados del grupo que consiste en ácido pimárico (ácido pimara-8(14),15-dien-18-oico), ácido levopimárico o ácido isopimárico. Ácidos de este tipo están disponibles a partir de fuentes naturales o mediante síntesis química, tal como se sabe, por ejemplo, por el documento US 2014/0148572 A1.
[0307] En el contexto de la presente invención, el término "ácido abiético'' se refiere también a "ácido de colofonia".
[0309] Según la invención, se utilizan como aditivo ácido abiético, ácido pimárico y sus sales sódicas, respectivamente.
[0310] El ácido resínico, el ácido abiético, el ácido pimárico o sus sales de sodio deben estar presentes en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos 0,02% en peso, preferiblemente al menos 0,05% en peso, en particular al menos 0,1% en peso. El ácido resínico, tal como ácido de colofonia, puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad de 0,02% en peso a 25% en peso, preferiblemente de 0,02% en peso a 20% en peso o de 0,1% en peso a 11% en peso, tal como de 0,5% en peso a 10% en peso.
[0312] El ácido resínico preferido utilizado como aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado es el ácido de colofonia o su sal sódica. El ácido de colofonia, o su sal sódica, puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad de entre 1 % en peso y 25% en peso, preferiblemente de entre 5% en peso y 20% en peso en el bicarbonato funcionalizado.
[0313] En formas de realización todavía más adicionales o alternativas, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un polímero, tal como un polímero seleccionado del grupo que consiste en poli(alcohol vinílico), poliglicol, polisacárido, ácido poli(met)acrílico, ácido poli(acrílico co-ácido maleico), polietilenimina, polivinilpirrolidona, N-2(-hidroxipropil)metacrilamida, polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, y combinaciones de los mismos.
[0315] El polímero puede ser un polímero natural o sintético. Los polímeros naturales son polímeros que provienen de fuentes naturales tales como almidón y goma arábiga. También se pueden modificar polímeros naturales tales como el almidón hidrolizado.
[0317] Los polímeros sintéticos son, por ejemplo, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, polioxialquilenos y derivados de los mismos incluyendo polietilenglicoles y poli(alcoholes vinílicos). Un derivado de polioxialquileno preferido es, por ejemplo, un polímero ofrecido con el nombre comercial BYK 3155 por BYK-Chemie GmbH. Los polímeros met/acrílicos pueden ser, por ejemplo, polímeros aniónicos con ácido metacrílico como grupos funcionales, polímeros catiónicos con metacrilatos de metilaminoetilo como grupos funcionales, copolímeros de met/acrilato con metacrilato de trimetilaminoetilo como grupos funcionales y polímeros neutros de met/acrilatos que están disponibles en Evonik con el nombre comercial Eudragit®. Grados de Eudragit® adecuados son, por ejemplo, los grados L, S, FS, E, RL, RS, NE y NM. Se prefieren Eudragits® de grado RL, en particular Eudragit® RL 30D.
[0319] Los polietilenglicoles están disponibles en un amplio intervalo de diferentes pesos moleculares. En una forma de realización de la presente invención se pueden utilizar polietilenglicoles de bajo peso molecular que tienen un peso molecular inferior a 1000 g/mol, preferentemente un polietilenglicol que tiene un peso molecular en el intervalo de 200 a 600 g/mol, tal como en el intervalo de 300 a 500 g/mol, preferentemente PEG400. En otra forma de realización de la presente invención se puede emplear un polietilenglicol de alto peso molecular que tenga un peso molecular de 1000 g/mol o superior. Preferentemente, el polietilenglicol de alto peso molecular tiene un peso molecular de 1000 a 10000 g/mol, de forma más preferida de 2000 a 8000 g/mol, tal como PEG4000.
[0321] En algunas formas de realización, cuando se utiliza un polisacárido como aditivo adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado, el aditivo de polisacárido puede ser al menos un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa, ácido algínico y sales del mismo, goma arábiga, carragenano, goma guar, goma de algarroba, goma xantana y combinaciones de las mismas.
[0323] El aditivo presente en el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en:
[0325] • gomas guar y sus derivados, en particular hidroxipropil guar (tal como Jaguar HP-105);
[0327] • ácido algínico y sus sales, tales como de sodio, calcio o cobre (por ejemplo, Kaltostat, Calginat, Landalgine, Kalrostat, Kelacid, Vocoloid, Xantalgin); y
[0329] • carboximetilcelulosa (por ejemplo, Aquaplast, Carmethose, CELLOFAS, Cellpro, Cellugel, Collowel, Ethoxose, Orabase, Lovosa).
[0331] En otra realización, el aditivo del bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un almidón modificado, en particular hidrolizado, o un compuesto que comprende dicho almidón. Los aditivos particularmente preferidos de esta clase son almidón hidrolizado, goma arábiga y maltodextrina, siendo particularmente preferida la maltodextrina. El polímero puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, de forma más preferida al menos el 0,1% en peso. En particular, el almidón hidrolizado, goma arábiga, maltodextrina, derivados de polioxialquileno incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilato y poli(alcohol vinílico) pueden estar presentes, por ejemplo, en una cantidad de entre el 0,02% en peso y el 40% en peso, de forma más preferida del 0,1% en peso al 35% en peso, de forma incluso más preferida del 1% en peso al 20% en peso, tal como del 2% en peso al 10% en peso.
[0332] Los aceites utilizados como aditivo en la presente invención pueden ser aceites orgánicos o aceites minerales que pueden ser de origen animal, vegetal o petroquímico. Aceites adecuados son, por ejemplo, aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de girasol y aceite de soja.
[0334] El aceite puede modificarse químicamente tal como epoxidarse. Un aceite preferido es el aceite de soja epoxidado. El aceite puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. En formas de realización preferidas, el aceite puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado en una cantidad del 0,1% en peso al 10% en peso, de forma más preferida del 1% en peso al 7% en peso.
[0336] En una realización adicional, el aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado es una cera, tal como cera de abejas o cera de carnauba.
[0338] La cera puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. La cera puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad del 1% en peso al 30% en peso, preferentemente del 5% en peso al 25% en peso.
[0340] Se puede encontrar información adicional sobre propiedades particulares del bicarbonato particulado funcionalizado en el documento WO2016/102591A1 de SOLVAY SA cuando el aditivo comprende o consiste en un aminoácido o una sal del mismo; en el documento EP3037388A1 de SOLVAY SA cuando el aditivo comprende o consiste en un ácido resínico o ácido graso como aditivo.
[0342] PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO
[0344] Como se describe en este documento se presenta un método para fabricar bicarbonato particulado funcionalizado.
[0345] El bicarbonato particulado funcionalizado se puede producir a partir de una solución que contiene un ingrediente de bicarbonato o directamente a partir de un bicarbonato particulado ya formado.
[0347] El ingrediente de bicarbonato o bicarbonato particulado puede comprender o consistir esencialmente en bicarbonato de amonio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio, o mezclas de los mismos, en particular el ingrediente de bicarbonato o bicarbonato particulado comprende o consiste esencialmente en bicarbonato de sodio. El ingrediente de bicarbonato o bicarbonato particulado comprende preferentemente al menos el 80% en peso de bicarbonato de sodio.
[0349] El bicarbonato particulado funcionalizado se puede obtener mediante procesos de encapsulación o recubrimiento.
[0350] En particular, otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para preparar bicarbonato particulado funcionalizado, preferiblemente un bicarbonato de sodio particulado funcionalizado como se describió anteriormente mediante al menos uno de los siguientes procedimientos:
[0352] • mediante secado por pulverización (también conocido como atomización), en el que el aditivo se disuelve en la solución que contiene bicarbonato.
[0354] • mediante trituración o trituración conjunta (también conocida como molienda o molienda conjunta) con el o los aditivos en forma de emulsión o polvo;
[0356] • mediante recubrimiento por pulverización y granulación dentro de un lecho fluidizado,
[0358] • mediante aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado,
[0360] • mediante enfriamiento rápido por pulverización (por ejemplo, enfriamiento por pulverización, congelación por pulverización),
[0362] • mediante compactación con rodillos, y/o
[0364] • mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos.
[0365] El secado por pulverización o secado por atomización es una técnica de secado. Este procedimiento comprende pulverizar el producto que se va a secar, que se encuentra en forma de solución (o suspensión) en una corriente de gas caliente, para obtener un polvo en unos pocos segundos o fracciones de segundos. La separación de una solución en gotas finas da lugar a una gran superficie de transferencia de material y proporciona una rápida evaporación del disolvente de la solución utilizada.
[0367] Los aparatos adecuados para el secado por pulverización son conocidos en la técnica y generalmente comprenden varios módulos: un módulo que comprende un circuito para almacenar y atomizar la solución que comprende un equipo para atomizar o pulverizar la solución, un módulo para la preparación de gas caliente y su transferencia a una cámara de secado en la que entra en contacto con la solución pulverizada, una cámara de secado en la que se evapora la solución pulverizada y se forman las partículas, y un módulo de recogida de las partículas, que generalmente comprende un ciclón y/o un filtro adecuado.
[0369] Generalmente, el equipo para atomizar o pulverizar la solución es un pulverizador de gas comprimido o una turbina de dispersión. También se pueden utilizar boquillas de ultrasonido para pulverizar la solución.
[0371] En el proceso de secado por pulverización de la invención se utiliza generalmente una solución acuosa del bicarbonato. Si bien se pueden utilizar otros disolventes polares o mezclas de disolventes polares, por ejemplo mezclas de agua y etanol, en los que el aditivo es soluble, el agua es el disolvente preferido.
[0373] En el método de secado por pulverización de la presente invención, la solución acuosa que se ha de secar por pulverización comprende 1 a 10% en peso del ingrediente bicarbonato. El ingrediente de bicarbonato en la solución es preferentemente un bicarbonato de metal alcalino. La solución que se va a secar por pulverización comprende, además, de 1 a 10.000 ppm de un aditivo o una sal del mismo. El aditivo utilizado es preferentemente uno de los descritos anteriormente para el bicarbonato particulado de la presente invención. En formas de realización preferidas, el contenido del aditivo presente en la solución que se va a secar por pulverización es de 1 a 5.000 ppm, de forma más preferida de 1 a 3.000 ppm, en particular de 10 a 2.000 ppm, por ejemplo, de 50-1.000 ppm de aditivo por kg de solución que se va a secar por pulverización Generalmente, la solución acuosa comprende al menos 1 mg, preferentemente al menos 5 mg, de forma más preferida al menos 10 mg, de forma incluso más preferida al menos 100 mg del aditivo por kg de solución acuosa. Generalmente, la solución acuosa comprende como máximo 2.000 mg, preferentemente como máximo 1.500 mg, de forma más preferida como máximo 1.200 mg del aditivo por kg de solución acuosa. En el caso de las sales, los porcentajes en peso se indican con respecto a la base/ácido libre.
[0374] Generalmente, en el proceso de secado por pulverización en el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado, la solución acuosa comprende al menos el 1% o más, preferentemente al menos el 2% o más, de forma más preferida al menos el3%o más; incluso de forma más preferida al menos el4%o más, en particular al menos el 5% o más en peso del ingrediente de bicarbonato. Preferentemente, el ingrediente de bicarbonato comprende o consiste esencialmente en bicarbonato de sodio y/o bicarbonato de potasio, en particular comprende o consiste esencialmente en bicarbonato de sodio. Una concentración elevada del ingrediente de bicarbonato en la solución acuosa es perjudicial porque conduce a la obstrucción a alta velocidad del dispositivo pulverizador o atomizador. Por lo tanto, generalmente se recomienda que la solución acuosa comprenda como máximo el 10% o menos en peso, preferentemente como máximo el 8% o menos en peso, de forma más preferida como máximo el 6% o menos en peso del ingrediente de bicarbonato, en particular bicarbonato de sodio. Preferentemente, la solución que contiene bicarbonato es una solución acuosa que comprende el 1% - 10%, ventajosamente el 3% - 8%, más ventajosamente el 4% - 8% en peso, tal como el 4% - 6% en peso del ingrediente de bicarbonato, en particular bicarbonato de sodio.
[0376] El secado con gas caliente descompone parte del bicarbonato de metal alcalino en forma de carbonato de sodio, CO<2>y agua. En una forma de realización ventajosa de la presente invención, el secado por pulverización se realiza en un gas que comprende al menos un 5%, ventajosamente al menos un 10%, más ventajosamente al menos un 20%, y aún más ventajosamente al menos un 30% de CO<2>en volumen en base a gas seco. Esto permite limitar la descomposición del bicarbonato en carbonato sólido y gas CO<2>y vapor de agua. Generalmente, el secado por pulverización se realiza con un gas precalentado entre 40 °C y 220 °C. Ventajosamente, el secado por pulverización se lleva a cabo en una cámara de secado por pulverización y en la que el gas se precalienta antes de introducirse en la cámara de secado por pulverización al menos a 40 °C, preferentemente al menos a 50 °C, de forma más preferida al menos a 60 °C, de forma incluso más preferida al menos a 70 °C. También ventajosamente, el gas se precalienta antes de introducirlo en la cámara de secado por pulverización a como máximo 220 °C, preferentemente a como máximo 200 °C, de forma más preferida a como máximo 180 °C, de forma incluso más preferida a como máximo 130 °C.
[0378] Se prefiere que la temperatura del gas después de la operación de secado por pulverización sea como máximo de 80 °C, ventajosamente como máximo de 70 °C y más ventajosamente como máximo de 60 °C.
[0380] En una forma de realización del procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado, la solución acuosa se precalienta a una temperatura de al menos 20 °C y preferentemente como máximo 80 °C antes de pulverizarse durante la operación de secado por pulverización. En una forma de realización particular, la solución acuosa se precalienta a una temperatura de al menos 20 °C y como máximo 25 °C antes de pulverizarse durante la operación de secado por pulverización.
[0382] El método para preparar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender la molienda conjunta del ingrediente de bicarbonato en presencia del aditivo, tal como en presencia de 0,02 a 10 partes en peso de un aditivo por cada 100 partes en peso de la sustancia sometida a molienda conjunta. El ingrediente de bicarbonato y el aditivo son preferentemente tal como se han definido anteriormente.
[0384] En el proceso para preparar el bicarbonato particulado funcionalizado mediante trituración conjunta se pueden utilizar todos los procedimientos de trituración adecuados conocidos en la técnica.
[0386] Los dispositivos típicos incluyen molinos de impacto, que son molinos en los que el material se muele sometiéndolo al impacto de una parte mecánica en movimiento y que tiene el efecto de fragmentar las partículas del material. Los molinos de impacto son bien conocidos en la técnica de la molienda fina. Los molinos de este tipo incluyen molinos de martillos, molinos de husillo, molinos Attritor, molinos de chorro, molinos de bolas, tales como molinos planetarios de bolas y molinos de jaula. Los molinos de este tipo se fabrican y están disponibles, por ejemplo, por Grinding Technologies and System SRL o de Hosokawa Alpine AG. De la forma más preferida se utiliza un Alpine LGM 3. En el proceso para preparar las partículas de bicarbonato de metal alcalino, el bicarbonato de metal alcalino se tritura en presencia del aditivo, es decir, el aminoácido tal como se ha definido anteriormente. O bien se añade la cantidad total de bicarbonato y aditivo al molino de una vez, seguida de la molienda o, preferentemente, el bicarbonato y el aditivo se alimentan al dispositivo de molienda a una velocidad constante. Velocidades adecuadas para el bicarbonato son de 50 kg/h a 500 kg/h, preferentemente de 100 kg/h a 400 kg/h, por ejemplo, aproximadamente 150 kg/h. La cantidad de aditivo corresponde a la relación en peso del ingrediente de bicarbonato y del aditivo utilizado. Por ejemplo, si el ingrediente de bicarbonato se tritura conjuntamente en presencia de 1 parte en peso de un aditivo, por cada 100 partes en peso de la sustancia que se somete a trituración conjunta, la tasa de alimentación del aditivo es solo el 1% de la tasa de alimentación del ingrediente de bicarbonato.
[0388] La cantidad de aditivo (por ejemplo, polímero, ácido de resina, ácido graso, ácido carboxílico, aminoácido, derivados de los mismos o sales de los mismos, o combinaciones de los mismos) en el procedimiento para preparar el bicarbonato particulado funcionalizado mediante co-molienda, es de 0,02 a 10 partes en peso por cada 100 partes en peso de la sustancia sometida a co-molienda. Por debajo de 0,02 partes en peso, el aditivo presenta solo una eficacia baja. El uso de cantidades superiores a 10 partes en peso del aditivo es desventajoso por motivos de costes. Las cantidades preferidas son 0,2 - 8 partes en peso del aditivo, de forma más preferida 0,5 - 5 partes en peso de aditivo, de forma incluso más preferida 0,8 - 2 partes en peso de aditivo, en particular aproximadamente 1 parte en peso de aditivo, en cada caso por cada 100 partes en peso de la sustancia (normalmente el ingrediente de bicarbonato y al menos un aditivo) sometida a trituración conjunta.
[0390] En alguna realización, el método para preparar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender un recubrimiento por pulverización, por ejemplo dentro de un lecho fluidizado. El recubrimiento por pulverización dentro de un lecho fluidizado es una técnica en la que se introduce un polvo (partículas sólidas del ingrediente de bicarbonato) en una cámara de fluidización. Un gas fluidifica el polvo desde el fondo de la cámara a través de una rejilla. Un líquido que comprende el aditivo en forma disuelta, en forma fundida, y/o en forma sólida dispersada (por ejemplo, una solución, una emulsión, una suspensión, una masa fundida, una emulsión en masa fundida o una suspensión en masa fundida) se pulveriza en el polvo fluidizado para aplicar una capa o recubrimiento sobre partículas.
[0392] En alguna realización, el método para preparar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender granulación por pulverización, por ejemplo dentro de un lecho fluidizado. La granulación por pulverización en lecho fluidizado es un procedimiento para producir granulados de flujo libre a partir de líquidos. El líquido que contiene sólidos, tales como soluciones acuosas, emulsiones, suspensiones, masas fundidas, emulsiones fundidas o suspensiones fundidas, se pulveriza en un sistema de lecho fluidizado. Los sólidos son preferentemente partículas de bicarbonato. Debido al elevado intercambio de calor, el disolvente acuoso u orgánico del líquido se evapora inmediatamente y los sólidos forman pequeñas partículas como núcleos iniciales. Estos se pulverizan con otro líquido que contiene el aditivo (solución/suspensión). Un gas fluidifica la solución/suspensión de aditivo pulverizada en una cámara. Después de la evaporación y el secado en el lecho fluidizado, el aditivo seco forma una capa dura alrededor del núcleo inicial. Esta etapa se repite continuamente en el lecho fluidizado para que el granulado crezca hasta formar estructuras similares a cebollas o moras. A partir del recubrimiento capa por capa se obtiene una estructura similar a una cebolla. Alternativamente, se puede proporcionar un volumen definido de núcleos iniciales adecuados. En esta opción, el líquido solo sirve como vehículo para los sólidos que se están aplicando.
[0393] En alguna realización, el método para preparar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender aglomeración por pulverización, por ejemplo dentro de un lecho fluidizado. La aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado es una técnica en la que se introduce un polvo o un granulado fino en una cámara de fluidización. Un gas fluidifica el polvo desde el fondo de la cámara a través de una rejilla. Sobre las partículas fluidizadas se pulveriza un líquido (ya sea una solución, una emulsión, una suspensión, una masa fundida, una emulsión fundida o una suspensión fundida), que actúa como aglutinante. Se crean puentes líquidos que forman aglomerados a partir de las partículas. La pulverización continúa hasta alcanzar el tamaño deseado de los aglomerados.
[0394] En alguna realización, el método para preparar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender enfriamiento rápido por pulverización (o enfriamiento por pulverización, congelación por pulverización). El enfriamiento por pulverización es una técnica en la que se pulveriza una masa fundida, una emulsión fundida o una suspensión fundida en una cámara de fluidización. Se inyecta un gas frío en la cámara de fluidización. La solidificación de partículas sólidas se logra cuando las gotas fundidas pierden calor debido al aire frío en el lecho fluido.
[0395] En alguna realización, el método para fabricar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender compactación con rodillo. La compactación con rodillo es una técnica en la que se provoca la adherencia de las partículas de polvo entre sí aplicando una fuerza sobre el polvo, lo que causa un aumento considerable de tamaño. El polvo se compacta entre dos rodillos en contrarrotación para aplicar una fuerza. Las briquetas, escamas o cintas obtenidas se trituran fuera de los rodillos hasta alcanzar el tamaño de partícula deseado. En alguna realización, el método para preparar bicarbonato en partículas funcionalizado de acuerdo con la presente invención puede comprender extrusión (o extrusión por mezcladura). La extrusión (o mezclado-extrusión) es una técnica en la que se empuja un polvo u otro material a través de una matriz de sección transversal fija. Un tornillo, dos tornillos o una sucesión de paletas pueden ayudar a empujar el material a través de las fases de mezclado, desgasificación y homogeneización. El control de temperatura a lo largo de la distancia permite el cambio de fase, fusión, cristalización, reacción química, recubrimiento o granulación de los materiales.
[0396] La presente invención se refiere al uso de un agente de expansión químico que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado descrito aquí para espumar un polímero termoplástico, por ejemplo plastisol de PVC.
[0397] AGENTE DE EXPANSIÓN QUÍMICO
[0398] El agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende el bicarbonato particulado funcionalizado como se describe en este documento, en donde el bicarbonato particulado funcionalizado contiene al menos un aditivo como se describió anteriormente.
[0399] En algunas realizaciones, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que tiene un tamaño de partícula D50 de 1000 nm o menos.
[0400] En realizaciones alternativas, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que tiene un tamaño de partícula D50 mayor que 1 micrómetro y hasta 250 gm, preferiblemente hasta 30 gm, o hasta 25 gm.
[0401] El aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende o consiste, al menos, uno de los siguientes compuestos:
[0402] • uno o más polímeros;
[0403] • uno o más aminoácidos, cualquier derivado de los mismos y sales de los mismos;
[0404] • uno más aceites;
[0405] • uno o más ácidos resínicos, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio;
[0406] • una o más ceras; o
[0407] • cualesquiera combinaciones de los mismos.
[0408] Cualquier forma de realización particular para el bicarbonato particulado funcionalizado y el o los aditivos utilizados para su funcionalización descritos en el presente documento son aplicables a este respecto.
[0409] En algunas formas de realización, el agente de expansión químico no contiene ningún compuesto que libere gas nitrógeno durante el calentamiento.
[0410] En algunas formas de realización, el agente de expansión químico no contiene ningún compuesto que libere amoniaco durante el calentamiento.
[0411] En formas de realización preferidas, el agente de expansión químico es un agente de expansión químico endotérmico que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado tal como se describe en las diversas formas de realización en el presente documento.
[0413] En formas de realización preferidas, el agente de expansión químico no contiene ningún agente de expansión exotérmico.
[0415] En algunas formas de realización, el agente de expansión químico comprende el bicarbonato particulado funcionalizado y comprende, además, un segundo compuesto como otro agente de expansión.
[0417] El segundo compuesto es preferentemente un agente de expansión endotérmico.
[0419] El segundo compuesto puede liberar preferentemente CO<2>al calentarse. Este segundo compuesto aumenta preferentemente la generación de CO<2>que ya se forma por la descomposición del bicarbonato particulado funcionalizado al calentarse.
[0421] Este segundo compuesto liberador de CO<2>que actúa como agente de expansión puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico, derivado del mismo (tal como ésteres), o sales del mismo.
[0423] Los ácidos carboxílicos adecuados incluyen los de la fórmula: HOOC--R--COOH, en la que R es un grupo alquileno de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono que también puede estar sustituido con uno o más grupos hidroxi o grupos ceto y también puede contener insaturaciones. También se incluyen ésteres, sales y semisales.
[0425] Un segundo compuesto liberador de CO<2>preferido que actúa como agente de expansión puede incluir al menos uno de:
[0427] • ácido fumárico,
[0429] • ácido tartárico o
[0431] • ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico) o ésteres de ácido cítrico.
[0432] Los ésteres del ácido cítrico pueden incluir citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de tri-alquilo C12-13, citrato de tri-alquilo C14-15, citrato de tricaprililo, citrato de trietilhexilo, citrato de triisocetilo, citrato de trioctildodecilo y citrato de triisoestearilo, citrato de isodecilo y citrato de estearilo, citrato de dilaurilo y/o citrato de etilo (mezcla de tri-, di- y monoésteres), preferentemente citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de isodecilo o citrato de trietilhexilo.
[0433] Un segundo compuesto liberador de CO<2>preferido que actúa como agente de expansión endotérmico comprende o consiste en ácido cítrico, ésteres del mismo o sales del mismo.
[0435] SEGUNDO COMPUESTO FUNCIONALIZADO EN COMPOSICIÓN DE AGENTE DE EXPANSIÓN
[0437] También se prevé que el segundo compuesto liberador de CO<2>en la composición del agente de expansión que complementa la generación de CO<2>también pueda estar en forma de partículas funcionalizadas. Este segundo compuesto particulado funcionalizado comprendería un aditivo tal como se describe en el presente documento con respecto al bicarbonato particulado funcionalizado. Esta funcionalización del segundo compuesto particulado también puede utilizar una o más técnicas tales como las descritas anteriormente con respecto a la producción del bicarbonato particulado funcionalizado.
[0439] En algunas formas de realización, el agente de expansión endotérmico comprende, o consiste esencialmente en, o consiste en:
[0441] • el bicarbonato particulado funcionalizado, tal como se describe en el presente documento en las diversas formas de realización; y
[0443] • un ácido carboxílico o policarboxílico particulado funcionalizado, un derivado del mismo (tal como ésteres) o sales del mismo.
[0445] En formas de realización particulares, el agente de expansión endotérmico comprende, o consiste esencialmente en, o consiste en:
[0447] • el bicarbonato particulado funcionalizado, tal como se describe en el presente documento en las diversas formas de realización; y
[0448] • un ácido carboxílico o policarboxílico particulado funcionalizado, un derivado o una sal del mismo, seleccionado del grupo que consiste en: ácido fumárico, ácido tartárico, ácido cítrico, sales de los mismos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico), ésteres de los mismos y cualquier combinación de los mismos.
[0449] En algunas realizaciones, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado y un segundo compuesto particulado funcionalizado (por ejemplo, ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, derivado o sal del mismo), ambos con un tamaño de partícula D50 de 1000 nm o menos.
[0450] En algunas formas de realización, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado y un segundo compuesto particulado funcionalizado (por ejemplo, ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, derivado o sal del mismo), teniendo ambos un tamaño de partícula D50 superior a 1 micrómetro y hasta 250 micrómetros, preferentemente hasta 30 micrómetros.
[0451] En otras realizaciones alternativas, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que tiene un tamaño de partícula D50 de 1000 nm o menos y un segundo compuesto particulado funcionalizado (por ejemplo, ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, derivado o sal del mismo) que tiene un tamaño de partícula D50 de más de 1 micrómetro y hasta 250 micrómetros, preferiblemente hasta 30 micrómetros.
[0452] En formas de realización en las que el agente de expansión endotérmico comprende el bicarbonato particulado funcionalizado y el segundo compuesto particulado funcionalizado (por ejemplo, ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, derivado o sal del mismo), el procedimiento para producir un agente de expansión de este tipo puede contener las etapas siguientes:
[0453] • A/ producir el bicarbonato particulado funcionalizado usando un primer aditivo (en el que el primer aditivo se selecciona de los definidos en el presente documento); producir por separado el segundo compuesto particulado funcionalizado usando un segundo aditivo (en el que el segundo aditivo se selecciona de los definidos en el presente documento); mezclar el bicarbonato particulado funcionalizado y el segundo compuesto particulado funcionalizado para producir el agente de expansión endotérmico; o
[0454] • B/ mezclar el bicarbonato particulado y el segundo compuesto particulado antes de la funcionalización para producir una mezcla particulada no funcionalizada; y funcionalizar la mezcla particulada no funcionalizada usando al menos un aditivo (tal como se define en el presente documento) para producir el agente de expansión endotérmico.
[0455] En el procedimiento A/, los aditivos primero y segundo pueden ser iguales o diferentes. Las técnicas para producir el bicarbonato particulado funcionalizado y el segundo compuesto particulado funcionalizado pueden ser las mismas o pueden ser diferentes.
[0456] En el procedimiento B/, el aditivo y la técnica para la funcionalización del bicarbonato particulado y el segundo compuesto particulado son generalmente los mismos, dando como resultado así menos flexibilidad en la producción del agente de expansión endotérmico. Sin embargo, este procedimiento sería más rentable.
[0457] COMPOSICIÓN POLIMÉRICA ESPUMABLE
[0458] Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso del agente de expansión químico como se describió anteriormente en una composición polimérica espumable que comprende
[0459] a) un polímero;
[0460] b) opcionalmente un estabilizador espumante, y
[0461] c) el agente de expansión químico, en donde el polímero es un PVC, un poliuretano, una poliolefina o una poliamida.
[0462] La composición polimérica espumable puede comprender opcionalmente un segundo compuesto particulado funcionalizado utilizado como agente de expansión químico complementario para el espumado (tal como se describe en el presente documento).
[0463] La composición polimérica espumable puede comprender opcionalmente un estabilizador de espuma, tal como un estabilizador de espuma a base de silicona.
[0464] La cantidad de polímero presente en la composición polimérica espumable varía normalmente entre aproximadamente el 10% en peso (o el 20% en peso) y aproximadamente el 90% en peso con respecto al peso total de la composición polimérica espumable. La cantidad de polímero se puede seleccionar según la característica final deseada de la composición polimérica espumable.
[0466] En una forma de realización preferida de acuerdo con la presente invención, la composición polimérica espumable está en forma de un plastisol. El término "plastisol" se refiere a una suspensión de partículas de polímero en un plastificante líquido.
[0468] Preferentemente, el plastisol es una suspensión de partículas de poli(cloruro de vinilo) en un plastificante líquido. La elección del plastificante no está particularmente limitada y, por lo tanto, se pueden utilizar para este propósito los plastificantes comúnmente empleados, tales como ftalato de dioctilo o éster diisononílico del ácido 1,2-ciclohexildicarbónico.
[0470] El término "poli(cloruro de vinilo)" se pretende que designe homopolímeros de cloruro de vinilo así como copolímeros de cloruro de vinilo con otros monómeros etilénicamente insaturados que son monómeros halogenados (cloroolefinas tales como cloruro de vinilideno; cloroacrilatos; viniléteres clorados) o no halogenados (olefinas tales como etileno y propileno; estireno; viniléteres tales como acetato de vinilo); así como copolímeros de cloruro de vinilo con ácidos acrílico y metacrílico; ésteres, nitrilos y amidas. Se prefieren los homopolímeros de cloruro de vinilo y los copolímeros de cloruro de vinilo que contienen entre el 50-99% en peso, preferentemente el 60-85% en peso de cloruro de vinilo.
[0471] La cantidad de plastisol en la composición polimérica espumable varía normalmente entre aproximadamente el 20% en peso y aproximadamente el 90% en peso con respecto al peso total de la composición polimérica espumable. La cantidad de plastisol se puede seleccionar de acuerdo con la característica final deseada de la composición polimérica espumable.
[0473] La cantidad del bicarbonato particulado funcionalizado en la composición polimérica espumable varía normalmente de 5 a 15 partes por cada 100 partes en peso de polímero. Por ejemplo, para una composición polimérica de PVC espumable, la cantidad de bicarbonato particulado funcionalizado en la composición polimérica de PVC espumable varía normalmente de 5 a 15 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC, preferentemente de 6 a 12 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC; de forma más preferida de 7 a 11 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC o de 8 a 10 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC.
[0475] La composición de polímero espumable puede contener componentes adicionales, por ejemplo, estabilizadores de espuma; agentes de liberación de aire; rellenos o extensores (por ejemplo, CaCO3 como carga), tal como negro de carbón; otros polímeros y aceites; agentes de curado, tal como compuestos de azufre y diversos productos químicos que actúan como parte de un sistema de curado, tal como óxido de zinc; agentes antiestáticos; biocidas; colorantes; agentes de acoplamiento; refuerzos fibrosos; retardantes de llama; fungicidas; estabilizadores térmicos; lubricantes; agentes de liberación de molde; plastificantes (por ejemplo, DINP = ftalato de diisononilo); conservantes; coadyuvantes de procesamiento; agentes de deslizamiento; estabilizadores ultravioleta; depresores de viscosidad; y cualquier otro ingrediente que pueda ser un componente deseable del polímero espumado resultante.
[0477] Un estabilizador de espuma preferido puede incluir un estabilizador de espuma a base de silicona, tal como BYK 8020 para plastisol de PVC.
[0479] En algunas formas de realización, la composición espumable no contiene ningún otro agente de expansión distinto del bicarbonato particulado funcionalizado.
[0481] En otras formas de realización, la composición espumable no contiene ningún agente de expansión que sea exotérmico. En formas de realización particulares, la composición espumable no contiene ningún agente de expansión que libere gas nitrógeno y/o amoniaco. Ejemplos de agentes de expansión que liberan gas nitrógeno son agentes de expansión exotérmicos tales como diamida del ácido azodicarbónico (azodicarbonamida, ADC, ADCA, N° CAS 123­ 77-3), las sulfonhidrazidas 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (OBSH, N° CAS 80-51-3) y p-toluenosulfonilhidrazida (TSH, N2 CAS 1576-35-8).
[0483] En formas de realización preferidas, la composición polimérica espumable no contiene azodicarbonamida.
[0485] En formas de realización preferidas alternativas o adicionales, la composición polimérica espumable no contiene bencenosulfonilhidrazida.
[0487] En formas de realización alternativas o adicionales, la composición polimérica espumable no contiene ptoluenosulfonilhidrazida.
[0489] PROCESO PARA PREPARAR LA COMPOSICIÓN ESPUMABLE
[0491] Se describe además en este documento un procedimiento para preparar la composición de polímero espumable como se describió anteriormente, en donde el procedimiento comprende:
[0492] • mezclar los componentes de la composición polimérica espumable tal como se proporciona en el presente documento, en el que un componente de la composición polimérica espumable es el bicarbonato particulado funcionalizado.
[0494] El proceso para preparar la composición polimérica espumable se puede llevar a cabo en equipos convencionales, por ejemplo fabricados de acero inoxidable austenítico (304L-316L, etc.). El proceso también se puede llevar a cabo en materiales no metálicos tales como plásticos, vidrios y materiales cerámicos de uso químico.
[0496] Preferentemente, la etapa de mezcladura en el proceso se lleva a cabo bajo mezcladura continua. Debido a que la composición polimérica espumable tiene una viscosidad relativamente alta, se requiere un mezclado potente para obtener una composición polimérica espumable homogénea. Además, debido a que el efecto de expansión ya comienza a tener lugar durante el mezclado, la velocidad de mezclado debe ser suficientemente alta con el fin de lograr una buena homogeneización en un corto período de tiempo. Preferentemente, la homogeneización se logra en menos de aproximadamente 20 segundos durante la(s) etapa(s) de mezclado del proceso. La selección de las condiciones de mezclado depende de las características específicas del equipo. La(s) etapa(s) de mezclado del proceso para preparar la composición polimérica espumable se pueden llevar a cabo a cualquier temperatura adecuada como en la producción de espuma convencional, el proceso se puede llevar a cabo, por ejemplo, a temperaturas relativamente bajas (ambiente) que varían entre aproximadamente 0 °C y aproximadamente 30 °C, por ejemplo a aproximadamente 20-25 °C.
[0498] Por ejemplo, se puede preparar una composición de plastisol de PVC mezclando
[0500] • el bicarbonato particulado funcionalizado en forma de polvo tal como se describe en el presente documento,
[0501] • al menos un plastificante,
[0503] • al menos un polímero de cloruro de polivinilo,
[0505] • opcionalmente un estabilizador de espuma; y
[0507] • opcionalmente uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica.
[0509] Un estabilizador de espuma preferido puede incluir un estabilizador de espuma a base de silicona, tal como BYK 8020 para plastisol de PVC.
[0511] Los componentes de la composición de plastisol de PVC pueden dispersarse en un mezclador de alta velocidad y después desairearse al vacío.
[0513] La composición de plastisol de PVC puede comprender opcionalmente un segundo compuesto particulado funcionalizado utilizado como agente de expansión químico suplementario para la formación de espuma (como se describe en este documento). El segundo compuesto particulado funcionalizado puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico particulado funcionalizado, un derivado o una sal del mismo. El segundo compuesto particulado funcionalizado se puede seleccionar del grupo que consiste en: ácido fumárico, ácido tartárico, ácido cítrico, sales de los mismos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico), ésteres de los mismos y cualquier combinación de los mismos.
[0515] PROCESO PARA PREPARAR UN POLÍMERO ESPUMADO
[0517] Como se describe en este documento, también se describe un procedimiento para preparar un polímero espumado, en donde la composición de polímero espumable descrita anteriormente se calienta. Así, el proceso para preparar un polímero espumado puede comprender la siguiente etapa:
[0519] • mezclar los componentes de la composición polimérica espumable tal como se proporciona en el presente documento; y
[0521] • calentar la composición polimérica espumable obtenida del mezclado.
[0523] Preferentemente, llevándose a cabo la etapa de calentamiento inmediatamente después de completar la etapa de mezclado.
[0525] El proceso para preparar un polímero espumado puede incluir una etapa de conformación tal como extrusión o extensión. Preferentemente, la etapa de calentamiento se lleva a cabo inmediatamente después de completar las etapas de mezclado y conformación.
[0526] La etapa de calentamiento se puede llevar a cabo a una temperatura desde aproximadamente 120 °C y hasta aproximadamente 220 °C, o desde aproximadamente 120 °C y hasta aproximadamente 210 °C, o desde aproximadamente 120 °C y hasta aproximadamente 200 °C, dependiendo de la resina y la composición del plastisol.
[0527] El tiempo de calentamiento en la etapa de calentamiento depende de la formulación del plastisol, la forma del material, la temperatura y similares. En un proceso para preparar un polímero espumado a partir de la composición polimérica espumable mencionada anteriormente, el tiempo de gelificación durante el período de calentamiento en presencia del bicarbonato particulado funcionalizado como el agente de expansión es menor que en presencia de azodicarbonamida como el agente de expansión (mientras que todos los demás componentes siguen siendo los mismos).
[0529] Cuando la composición polimérica espumable comprende el bicarbonato particulado funcionalizado, el tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión Tm del polímero es preferentemente inferior a 180 segundos, tal como inferior a 125 segundos, en particular inferior a 90 segundos, preferentemente de 80 segundos o inferior, o de 70 segundos o inferior, o de forma más preferida de 60 segundos o inferior.
[0531] Con respecto a un plastisol de PVC, la pasta de PVC líquida resultante (plastisol) se puede aplicar como recubrimiento por extensión a un determinado grosor sobre una superficie (por ejemplo, un papel, en particular un papel de silicona) y calentar en un horno (por ejemplo, Thermosol Werner Mathis) ajustado a una temperatura de curado (gelificación) (generalmente entre 150 °C y 210 °C o 200 °C, tal como de 180 °C a 210 °C, o de 185 °C a 210 °C, o de 190 °C a 210 °C, o de 200 °C a 210 °C) durante un tiempo de 130 segundos o inferior, tal como durante un tiempo de 120 segundos a 30 segundos, preferentemente durante un tiempo de 120 segundos a 60 segundos, de forma más preferida durante un tiempo de 120 segundos a 90 segundos.
[0533] Generalmente, el tiempo en el que el plastisol se mantiene a la temperatura de gelificación depende del agente espumante usado. Para algunos agentes espumantes pueden ser ventajosos tiempos de gelificación más cortos, tales como para aminoácidos y en particular leucina como agente de expansión, con los que se obtienen espumas poliméricas de buena experiencia y velocidad de expansión a tiempos de gelificación bastante cortos inferiores a 100 segundos, en particular inferiores a 80 segundos, tal como en el intervalo de 50 a 70 segundos. Para las partículas de bicarbonato que se funcionalizan con un aminoácido, también se logran buenos resultados en un tiempo corto en particular si la temperatura de gelificación es bastante baja, tal como inferior a 200 °C, en particular en el intervalo de 175 a 195 °C. Si se usa ácido esteárico como aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención, se prefieren los mismos tiempos de gelificación y temperaturas de gelificación que para los aditivos de aminoácidos.
[0535] Para algunas formas de realización de un proceso para fabricar un polímero de PVC, cuando se calienta la composición polimérica espumable, la temperatura adecuada para liberar gas CO2 del bicarbonato de sodio particulado funcionalizado y fundir un polímero de PVC puede ser de 190 a 210 °C, preferentemente de 200 a 210 °C, durante un tiempo de gelificación de 90 segundos a 120 segundos a una temperatura para proporcionar un polímero de PVC espumado.
[0537] Cuando la composición polimérica espumable se extiende sobre una superficie antes de calentarla y fundir el polímero, el polímero espumado puede tener una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300 y/o tiene una densidad inferior a 0,6 g/cm3, preferentemente menos de 0,55 g/cm3, de forma más preferida como máximo 0,5 g/cm3. La relación de expansión se calcula basándose en la relación de un grosor final con respecto a un grosor inicial de una capa recubierta extendida de la composición polimérica espumable a medida que esa capa se calienta en un horno.
[0539] Productos poliméricos espumados producidos utilizando el agente de expansión y la composición polimérica espumable comentada anteriormente se pueden fabricar mediante procesos que implican extrusión, calandrado, moldeo por inyección, revestimiento, fundición por expansión o moldeo rotacional.
[0541] POLÍMERO ESPUMADO
[0543] Como se describe en este documento, se describe un polímero espumado, en donde el polímero espumado se puede obtener a partir de la composición espumable como se describió anteriormente.
[0545] El polímero espumado puede ser un polímero espumado flexible. El polímero espumado es preferiblemente cloruro de polivinilo flexible y se puede utilizar ventajosamente
[0547] • para aplicaciones de solado;
[0549] • para la producción de papel de pared a base de espuma;
[0551] • como cuero artificial; o
[0552] • como espuma técnica.
[0553] El bicarbonato particulado funcionalizado tal como se ha descrito anteriormente se utiliza preferiblemente como agente de expansión para polímeros espumados (tales como PVC espumado o poliuretanos; poliolefinas, poliamidas), preferiblemente utilizado como agente de expansión endotérmico. Ejemplos no limitantes de polímeros son poli(cloruro de vinilo) (PVC), poliuretanos, poliolefinas (PO, PE, PP), compuestos estirénicos (PS, ABS, ASA, SAN), resinas de ingeniería, poli(óxido de fenileno), poliamidas, poliimidas y caucho natural y sintético tal como el caucho de nitrilo butadieno (NBR) o el caucho de cloropreno (CR).
[0554] Cuando la composición polimérica espumable se aplica como recubrimiento por extensión sobre una superficie antes del calentamiento y fusión del polímero, el polímero espumado puede tener una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300. La relación de expansión se calcula basándose en la relación de un grosor final con respecto a un grosor inicial de una capa recubierta extendida de la composición polimérica espumable a medida que esa capa se calienta en un horno. La relación de expansión puede ser de 270 a 450, o de 280 a 445, o de 290 a 440, o de 300 a 440.
[0555] El polímero espumado puede ser una espuma de PVC con una densidad de menos de 0,65 g/cm3 o de menos de 0,6 g/cm3, preferiblemente menos de 0,58 g/cm3, más preferiblemente como máximo 0,55 g/cm3, lo más preferible como máximo 0,5 g/cm3 o como máximo 0,45 g/cm3. En algunas formas de realización en las que una espuma de PVC se fabrica a partir de una composición de PVC espumable que contiene un bicarbonato particulado funcionalizado con al menos un aditivo, la espuma de PVC tiene una densidad de 0,3 a 0,65 g/cm3, preferentemente una densidad de 0,33 a 0,58 g/cm3, de forma más preferida una densidad de 0,33 a 0,5 g/cm3 o incluso una densidad de 0,33 a 0,45 g/cm3. El aditivo se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en cera de abejas, cera de carnauba, monoestearato de glicerol, poli(met)acrilato, aceite de soja epoxidado, goma arábiga, ácido linoleico, maltodextrina, alcohol polivinílico, ácido láurico, ácido de colofonia, almidón, ácido esteárico, un compuesto de polioxietileno (como BIK3155, polietilenglicol, por ejemplo, PGE400, PEG4000), leucina, y cualquier combinación de dos o más de los mismos. La presente invención se basa en el descubrimiento de los efectos del aditivo mencionado en la presente memoria descriptiva, por lo que a continuación se describen con más detalle las diferentes variantes del método y/o del producto obtenido mediante dichas variantes del método.
[0556] Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración no limitante de la presente invención y variaciones de la misma que son fácilmente accesibles para un experto en la técnica.
[0557] Ejemplos
[0558] Molienda conjunta
[0559] La molienda se realizó de forma continua en un instrumento UltraRotor III de Jackering, equipado con un clasificador. Se cargaron partículas de bicarbonato de sodio en el fondo del molino de 10 a 300 kg/h bajo inyección de aire a temperatura ambiente. El aditivo de funcionalización se añadió en el nivel medio del molino con el fin de alcanzar el contenido en peso deseado de aditivo de funcionalización en la mezcla. La velocidad de rotación del molino y la velocidad de rotación del clasificador se seleccionaron para alcanzar la distribución de tamaño de partícula deseada.
[0560] Extrusión-mezclado
[0561] El proceso de extrusión-mezclado se realizó de forma continua en un instrumento UCP25 del Grupo HASLER que tenía un punto de entrada y paletas. Se cargaron partículas de bicarbonato de sodio en el punto de entrada del UCP25 de 1 a 2 kg/h. El aditivo de funcionalización se cargó unos pocos centímetros después del punto de entrada principal, de 0,1 a 1 kg/h. La velocidad de rotación de las paletas fue de 50 rpm. La temperatura del instrumento se mantuvo a temperatura ambiente.
[0562] Molienda después de extrusión-mezclado
[0563] El producto de bicarbonato de sodio funcionalizado que salió del proceso de extrusión-mezclado se inyectó en continuo en la parte superior de un molino UPZ100 de Hosokawa Alpine a una velocidad de carga de 0,5 a 10 kg/h. El molino tiene una velocidad de rotor seleccionada entre 10.000 y 17.000 rpm y el molino se hizo funcionar a temperatura ambiente.
[0564] Aglomeración (=> Aglomeración FB - molienda)
[0565] El producto del proceso de aglomeración en lecho fluido se inyectó en la parte superior de un molino UPZ100 de Hosokawa Alpine. Se cargó bicarbonato de sodio formulado de 0,5 a 10 kg/h y la velocidad del rotor del molino se seleccionó entre 10.000 y 17.000 rpm. La temperatura del proceso fue la temperatura ambiente.
[0566] Revestimiento por pulverización en lecho fluido (=> Recubrimiento FB - molienda)
[0567] El recubrimiento por pulverización se realizó en un mini instrumento WFP de lecho fluidizado discontinuo de DMR Prozesstechnologie que comprendía una cámara de fluidización, medios para cargar partículas, medios para inyectar el aditivo de funcionalización generalmente en forma líquida, y medios para inyectar un gas de fluidización en el fondo de esa cámara. Inicialmente se cargaron partículas de bicarbonato de sodio de 100 g a 1 kg en la cámara de fluidización. El aire de fluidización se calentó de 10 a 100 °C y su caudal fue de entre 10 y 40 m3/h. Se pulverizó un líquido que contenía el aditivo de funcionalización desde el fondo de la cámara a una temperatura entre 20 y 90 °C. El líquido era generalmente una solución del aditivo de funcionalización en un disolvente, preferentemente una solución acuosa con una concentración entre el 1 y el 80% en peso. El líquido se pulverizó con un caudal de hasta 20 g/min con el fin de evaporar el disolvente (por ejemplo, agua) y formar un recubrimiento con el aditivo de funcionalización (generalmente mediante cristalización) sobre las partículas de bicarbonato de sodio. El contenido del aditivo de funcionalización recubierto estaba entre el 1 y el 70% en peso.
[0568] El producto obtenido después del recubrimiento por pulverización generalmente se molió. Las partículas recubiertas por pulverización que salieron del proceso de recubrimiento en lecho fluido se inyectaron en la parte superior de un molino UPZ100 de Hosokawa Alpine a una velocidad de carga de 0,5 a 10 kg/h y el molino tenía una velocidad de rotor seleccionada entre 10.000 y 17.000 rpm y se hizo funcionar a temperatura ambiente.
[0569] Preparación de plastisol de PVC
[0570] Un procedimiento para fabricar un plastisol de PVC generalmente puede seguir las siguientes etapas:
[0571] • se mide el peso de la resina de PVC en un recipiente de acero inoxidable de 2 litros y se pesa aparte el resto de la fórmula;
[0572] • El recipiente de acero inoxidable se coloca debajo de un mezclador hidráulico (Pendraulik) con una cuchilla desfloculante (diámetro de la cuchilla del rotor 70 mm)
[0573] • Agitación a 250 rpm durante la adición de la carga mineral, plastificante y agente de expansión
[0574] • Agitación a 4200 rpm durante 45 segundos, una vez que los polvos estén suspendidos (temperatura, aproximadamente 40-50 °C, si tiempo de agitación es superior, la T puede elevarse a 60-70 °C)
[0575] • Preparación al vacío para eliminar las burbujas de aire. Cuando el nivel de la preparación sube en el vaso de precipitados, el vaso de precipitados se puede golpear contra la mesa para eliminar las burbujas más rápido.
[0576] • Cuando el nivel de preparación sea estable en presencia del vacío, contar 5 minutos antes de cortar el vacío y después finalizar la eliminación de aire.
[0577] • Para evitar la formación de espuma, añadir opcionalmente un estabilizador de espuma (tal como el del proveedor BYK)
[0578] • Ajustar la temperatura en un horno Werner Mathis a una temperatura preestablecida, habitualmente T = 190, 200 o 210 °C
[0579] • Se instala un papel (papel de silicona en los ejemplos 1-12 y papel normal (de Claire Fontaine) en los ejemplos 13-51) y se calienta durante 10 segundos para eliminar el agua residual del papel
[0580] • La mezcla de plastisol se extiende sobre el papel en un grosor de 750 micrómetros
[0581] • El plastisol de PVC se calienta hasta 2 minutos para gelificar (habitualmente 60 s, 90 s, 120 s),
[0582] • Esperar hasta que el plastisol se enfríe para retirarlo del papel.
[0583] En los ejemplos se utilizaron los siguientes productos químicos:
[0585]
[0586]
[0588] Ejemplo 1 (no de acuerdo con la invención)
[0589] Ejemplos 2-4
[0590] Aditivo = leucina (de acuerdo con la invención)
[0591] Se preparó un bicarbonato de sodio funcionalizado secando por pulverización bicarbonato de sodio con 1000 ppm de leucina (como aditivo aminoácido).
[0592] Para los Ejemplos 2 a 4, se prepararon composiciones de plastisol de PVC utilizando el bicarbonato de sodio funcionalizado en forma de polvo como agente de expansión. El bicarbonato de sodio funcionalizado en forma de polvo se mezcló en presencia de al menos un plastificante, al menos un polímero de cloruro de polivinilo y opcionalmente uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica.
[0593] La composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 1 se preparó utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Los otros componentes del plastisol del Ejemplo 1 fueron los mismos que los utilizados en los Ejemplos 2-4.
[0594] Se eligieron los componentes y cantidades específicos mencionados en la Tabla 1.
[0595] En cada uno de los ejemplos, los componentes se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y se mezclaron y desairearon al vacío.
[0596] Las pastas líquidas de PVC resultantes (plastisoles) de los Ejemplos 1 a 4 se extendieron en cada caso con un grosor de aproximadamente 0,75 mm sobre papel de silicona, y se calentaron en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 185 °C durante 120 segundos para el Ejemplo 1 (control) o durante 60, 80, 120 segundos para los Ejemplos 2 a 4 (invención), respectivamente.
[0597] La superficie y la estructura de la espuma se evaluaron visualmente. La tasa de expansión fue la relación de la diferencia entre el grosor final del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis y el grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (en este caso aproximadamente 0,75 mm) antes de que pasara el calentamiento en el horno Werner Mathis, con respecto al grosor inicial. La relación de expansión se calculó como la relación entre el grosor final del producto espumado y el grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm). Los resultados se proporcionan en laTABLA 1 ,en que "PCR" significa partes en peso de resina de PVC.
[0598] TABLA 1
[0600]
[0603] Ejemplos 5- 8 (no de acuerdo con la invención)
[0605] Para los Ejemplos 6-8, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC utilizando un bicarbonato de sodio no funcionalizado en forma de polvo como agente de expansión. El bicarbonato de sodio no funcionalizado en forma de polvo se mezcló en presencia de al menos un plastificante, al menos un polímero de cloruro de polivinilo y opcionalmente uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica. Una composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 5 se preparó utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Los otros componentes del plastisol del Ejemplo 5 fueron los mismos que los utilizados en los Ejemplos 6-8. Se eligieron los componentes y las cantidades mencionados en la TABLA 2. "PCR" en la TABLA 2 significa partes en peso de resina. En cada uno de los ejemplos 5­ 8, los componentes se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y desairearon al vacío.
[0606] Las pastas líquidas de PVC obtenidas (plastisoles) de los ejemplos 5-8 se aplicaron en cada caso como recubrimiento por extensión con un grosor de aproximadamente 0,75 mm sobre papel de silicona y se calentaron en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado con un periodo de gelificación a 185 °C durante 120 segundos.
[0607] Los Ejemplos 6 a 8 con bicarbonatos no funcionalizados como agente de espumado dieron malos resultados de expansión en comparación con el Ejemplo 5 utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Después de la gelificación, las superficies de los plastisoles de PVC de los Ejemplos 6 a 8 tenían un aspecto muy granular que era un signo de coalescencia de la superficie de burbujas de gas en la masa fundida de polímero.
[0609] TABLA 2
[0611]
[0614] Ejemplo 9 (no de acuerdo con la invención)
[0616] Ejemplos 10- 12 (no de acuerdo con la invención)
[0618] Aditivo de funcionalización = ácido esteárico
[0620] Se preparó un bicarbonato de sodio funcionalizado moliendo conjuntamente bicarbonato de sodio con 2% en peso de ácido esteárico (como aditivo de ácido graso).
[0622] Para los Ejemplos 10 a 12, se prepararon composiciones de plastisol de PVC utilizando el bicarbonato de sodio funcionalizado en forma de polvo como agente de expansión. El bicarbonato de sodio funcionalizado en forma de polvo se mezcló en presencia de al menos un plastificante, al menos un polímero de cloruro de polivinilo y opcionalmente uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica. La composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 9 se preparó utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Los otros componentes del plastisol del Ejemplo 9 fueron los mismos que los utilizados en los Ejemplos 10-12. Se eligen los componentes específicos y las cantidades que se mencionan en la Tabla 3.
[0624] En cada uno de los ejemplos, los componentes se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y se mezclaron y desairearon al vacío.
[0626] Las pastas líquidas de PVC resultantes (plastisoles) de los Ejemplos 9 a 12 se extendieron en cada caso con un grosor de aproximadamente 0,75 mm sobre papel de silicona y se calentaron en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 185 °C durante 120 segundos para el Ejemplo 9 (control) o durante 60, 80, 120 segundos para los Ejemplos 10 a 12 (no de acuerdo con la invención), respectivamente.
[0628] La superficie y la estructura de la espuma se evaluaron visualmente. La tasa de expansión fue la relación de la diferencia entre el grosor final del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis y el grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (en este caso aproximadamente 0,75 mm) antes de que pasara el calentamiento en el horno Werner Mathis, con respecto al grosor inicial. La relación de expansión se calculó como la relación entre el grosor final del producto espumado y el grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm). Los resultados se proporcionan en laTABLA 3,en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0629] TABLA 3
[0631]
[0632]
[0634] Cuando se prueba a tiempos de gelificación más bajos (1 min a 190 ° C), los resultados obtenidos en presencia de bicarbonato de sodio son comparables a los obtenidos con la formulación con azodicarbonamida en términos de:
[0635] • del aspecto visual obtenido de la superficie del recubrimiento y
[0636] • de la tasa de expansión del polímero.
[0637] Los ensayos realizados a tiempos de gelificación superiores a 1 min (80 s y 120 s) muestran superficies con aspecto granular a partir de los plastisoles a base de bicarbonato funcionalizado, es decir, que se produce coalescencia de burbujas de gas en la estructura celular.
[0638] Ejemplo 13 (no de acuerdo con la invención)
[0639] Agente de expansión = azodicarbonamida
[0640] La composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 13 se preparó en un aparato Dispermat utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. El producto azodicarbonamida utilizado fue Genitron SCE (Lanxess) que consistía en el 75% en peso de azodicarbonamida y el 25% en peso de activador (óxido de zinc/estearato de zinc). Los componentes del plastisol se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas (plastisoles) resultantes del Ejemplo 13 se aplican en cada caso como recubrimiento por extensión con un grosor de aproximadamente 0,75 mm sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos.
[0642] La tasa de expansión fue la relación de la diferencia entre el grosor final del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis y el grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (en este caso aproximadamente 0,75 mm) antes de que pasara el calentamiento en el horno Werner Mathis, con respecto al grosor inicial. La relación de expansión se calculó como la relación entre el grosor final del producto espumado y el grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm). Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la tasa de expansión, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 4, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0644] TABLA 4: Azodicarbonamida como agente de expansión
[0646]
[0649] Ejemplo 14 (de acuerdo con la invención)
[0651] Con Aditivo de funcionalización = Cera de abejas
[0653] Se preparó una muestra de bicarbonato sódico funcionalizado recubriendo por pulverización partículas de bicarbonato sódico en un lecho fluidizado con cera de abejas y después moliendo. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 14A (20% en peso de cera de abejas).
[0655] Para el Ejemplo 14, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas líquidas de PVC obtenidas (plastisoles) del Ejemplo 14 se aplican como recubrimiento por extensión sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) en cada caso con un grosor de aproximadamente 0,75 mm y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calcula como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 5, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0656] TABLA 5: Aditivo de funcionalización = Cera de abejas
[0658]
[0661] Ejemplo 15 (de acuerdo con la invención)
[0663] Aditivo de funcionalización = cera de carnauba
[0665] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con cera de carnauba y posterior molienda. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 15A (10% en peso de cera de carnauba).
[0667] Para el Ejemplo 15 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calcula como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 6, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0669] TABLA 6: Aditivo de funcionalización = cera de carnauba
[0672]
[0673]
[0675] Ejemplos 16-17 (no de acuerdo con la invención)
[0676] Aditivo de funcionalización = monoestearato de glicerol
[0677] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con monoestearato de glicerol (GMS) como aditivo de funcionalización y posterior molienda. Se preparó otra muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante aglomeración por pulverización de partículas de bicarbonato de sodio con GMS y posterior molienda. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 16A (aglomerado por pulverización con 25% en peso de GMS) y Ejemplo 17A (extruido con 10% en peso de GMS).
[0678] Para los Ejemplos 16-17 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 7, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0679] TABLA 7: Aditivo de funcionalización = monoestearato de glicerol
[0682]
[0683]
[0685] Ejemplo 18 (de acuerdo con la invención)
[0686] Aditivo de funcionalización = Eudragit RL 30D (poli(met)acrilato)
[0687] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con un poli(met)acrilato de marca Eudragit® RL 30D disponible de Evonik, que representa un polímero como aditivo de funcionalización, y posterior molienda. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 18A (4% en peso de Eudragit® RL 30D).
[0688] Para el Ejemplo 18 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 8, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0689] TABLA 8: Aditivo de funcionalización = Eudragit® RL 30D (aditivo de polímero orgánico)
[0692]
[0694] Ejemplos 19-20 (de acuerdo con la invención)
[0695] Aditivo de funcionalización = aceite de soja epoxidado
[0696] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con un aceite de soja epoxidado (vendido como HSE Drapex 39 y 392 de Galata Chemicals) que representa el aditivo de funcionalización, y posterior molienda. El aceite de soja epoxidado es un aditivo vinílico que puedeutilizarse como estabilizador térmico. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 19A (2% en peso de HSE Drapex 392) y Ejemplo 20A (2% en peso de HSE Drapex 39).
[0698] Para los Ejemplos 19-20 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 9, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0700] TABLA 9: Aditivo de funcionalización = aceite de soja epoxidado
[0702]
[0705] Ejemplo 21 (de acuerdo con la invención)
[0707] Aditivo de funcionalización = Goma arábiga
[0709] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado recubriendo por pulverización partículas de bicarbonato de sodio en un lecho fluidizado con goma arábiga como aditivo de funcionalización y posterior molienda. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 21A (goma arábiga al 20% en peso).
[0710] Para el Ejemplo 21 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes específicos y las cantidades de cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 10. "PCR" en la TABLA 10 significa partes en peso de resina.
[0712] TABLA 10: Aditivo de funcionalización = goma arábiga
[0715]
[0716]
[0718] Ejemplo 22 (no de acuerdo con la invención)
[0719] Aditivo de funcionalización = Ácido linoleico
[0720] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante la co-molienda de partículas de bicarbonato de sodio con ácido linoleico como aditivo de funcionalización. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 22A (0,8% en peso de ácido linoleico).
[0721] Para el Ejemplo 22 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 11, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0722] TABLA 11: Aditivo de funcionalización = ácido linoleico
[0725]
[0727] Ejemplos 23-24 (de acuerdo con la invención)
[0728] Aditivo de funcionalización = Maltodextrina
[0729] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante recubrimiento por pulverización de partículas de bicarbonato de sodio en un lecho fluidizado con maltodextrina como aditivo de funcionalización y posteriormolienda. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 23A y Ejemplo 24A (20% en peso de maltodextrina).
[0731] Para los Ejemplos 23-24 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 12, en donde "pcr" significa partes en peso de resina.
[0733] TABLA 12: Aditivo de funcionalización = maltodextrina
[0735]
[0738] Ejemplos 25-26 (de acuerdo con la invención)
[0740] Aditivo de funcionalización = Polietilenglicol (PEG400)
[0742] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con un polietilenglicol de bajo peso molecular (< 1000 g/mol): PEG400 como aditivo de funcionalización. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 25A (20% en peso de PEG400) y Ejemplo 26A (10% en peso de PEG400).
[0744] Para los Ejemplos 25-26 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 13, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0745] T A B L A 13: A d itiv o d e fu n c io n a liz a c ió n = P o lie tile n g lic o l (P E G 400 )
[0748]
[0750] Ejemplos 27-31 (de acuerdo con la invención)
[0751] Aditivo de funcionalización = Polietilenglicol (PEG4000)
[0752] Se prepararon tres muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con un polietilenglicol de alto peso molecular (> 1000): PEG 4000 y luego molienda. Se prepararon otras dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante recubrimiento por pulverización de partículas de bicarbonato de sodio en un lecho fluidizado con PEG4000 y luego molienda. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 27A (extrudido con 7% en peso de PEG4000), Ejemplo 28A (extrudido con 10% en peso de PEG4000), Ejemplo 29A (extrudido con 3% en peso de PEG4000), Ejemplo 30A (recubierto por pulverización con 10% en peso de PEG4000) y Ejemplo 31A (recubierto por pulverización con 20% en peso de PEG4000).
[0753] Para los Ejemplos 27-31 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes específicos y las cantidades de cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 14. "PCR" en la TABLA 14 significa partes en peso de resina.
[0754] TABLA 14: Aditivo de funcionalización = Polietilenglicol (PEG4000)
[0756]
[0757]
[0760]
[0761] Ejemplos 32-34 (de acuerdo con la invención)
[0762] Aditivo de funcionalización = alcohol polivinílico (PVOH)
[0764] Se prepararon tres muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con alcohol polivinílico (PVOH), un polímero orgánico como aditivo de funcionalización, y posterior molienda. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 32A (extruido con 5% en peso de PVOH), Ejemplo 33A (extruido con 10% en peso de PVOH), Ejemplo 34A (extruido con 35% en peso de PVOH).
[0765] Para los Ejemplos 32-34 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes específicos y las cantidades de cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 15. "PCR" en la TABLA 15 significa partes en peso de resina.
[0767] TABLA 15: Aditivo de funcionalización = alcohol polivinílico (PVOH)
[0769]
[0770] Ejemplos 35- 36 (no de acuerdo con la invención)
[0772] Aditivo de funcionalización = Ácido láurico
[0774] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con ácido láurico y posterior molienda. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplos 35A y 36A (10% en peso de ácido láurico).
[0776] Para los Ejemplos 35-36 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 16, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0778] TABLA 16: Aditivo de funcionalización = Ácido láurico
[0781]
[0784] Ejemplos 37-39 (de acuerdo con la invención)
[0786] Aditivo de funcionalización = ácido de colofonia
[0788] Se prepararon tres muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante trituración conjunta (molienda conjunta) de partículas de bicarbonato de sodio con ácido de colofonia. Las muestras se identifican como Ejemplos 37A (1% en peso de ácido de colofonia), 38A (2% en peso de ácido de colofonia), 39A (10% en peso de ácido de colofonia).
[0789] Para los Ejemplos 37-39, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas (plastisoles) resultantes del Ejemplo 14 se aplican en cada caso como recubrimiento por extensión con un grosor de aproximadamente 0,75 mm sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 17, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0790] : A d itiv o d e fu n c io n a liza c ió n = á c id o d e co lo fo n ia
[0791]
[0794]
[0795]
[0798] Ejemplo 40 (de acuerdo con la invención)
[0800] Aditivo de funcionalización = Almidón
[0802] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante recubrimiento por pulverización de partículas de bicarbonato de sodio en un lecho fluidizado con almidón y posterior molienda. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 40A (5% en peso de almidón).
[0804] Para el Ejemplo 40 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes específicos y las cantidades de cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 18. "PCR" en la TABLA 18 significa partes en peso de resina.
[0806] TABLA 18: Aditivo de funcionalización = Almidón
[0809]
[0812] Ejemplos 41- 42 (no de acuerdo con la invención)
[0814] Aditivo de funcionalización = Ácido esteárico
[0816] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con ácido esteárico y posterior molienda. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplos 41A y 42A (5% en peso de ácido esteárico).
[0818] Para los Ejemplos 41-42 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol,la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 19, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0819] TABLA 19: Aditivo de funcionalización = Ácido esteárico
[0821]
[0823] Ejemplos 43-44 (de acuerdo con la invención)
[0824] Aditivo de funcionalización = Compuesto de polioxialquileno (polímero)
[0825] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante extrusión de partículas de bicarbonato de sodio con un compuesto de polioxialquileno como aditivo de funcionalización. El compuesto de polioxialquileno es un producto vendido por BYK bajo el nombre comercial BYK 3155 que puede utilizarse como agente de liberación de aire. Las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifican como Ejemplo 43A (10% en peso BYK 3155) y Ejemplo 44A (20% en peso BYK 3155).
[0826] Para los Ejemplos 43-44 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 20, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0828] TABLA 20: Aditivo de funcionalización = Compuesto de polioxialquileno (BYK3155)
[0831]
[0834] Ejemplos 45-46 (de acuerdo con la invención)
[0836] Con dos aditivos de funcionalización = ácido de colofonia; PEG400
[0838] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando dos aditivos de funcionalización diferentes (ácido de colofonia, PEG400) añadidos secuencialmente usando dos procedimientos diferentes de funcionalización (trituración conjunta, extrusión). En primer lugar, las partículas de bicarbonato de sodio se funcionalizaron triturándolas conjuntamente con ácido de colofonia como aditivo de primera funcionalización, y después las partículas primeramente funcionalizadas se funcionalizaron extruyéndolas con PEG400 como segundo aditivo de funcionalización para formar partículas de segunda funcionalización. Las muestras se identifican como Ejemplo 45A (9% en peso de ácido de colofonia, 10% en peso de PEG400) y Ejemplo 46A (8% en peso de ácido de colofonia, 20% en peso de PEG400).
[0840] Para los Ejemplos 45-46 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 21, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0841] T A B L A 21: D os a d itiv o s d e fu n c io n a liza c ió n = ác id o d e co lo fo n ia , P E G 400 a ñ a d id o s e c u e n c ia lm e n te
[0843]
[0846] Ejemplos 47- 48 (no de acuerdo con la invención)
[0848] Con dos aditivos de funcionalización = Ácido esteárico; PEG400
[0850] Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando dos aditivos de funcionalización diferentes (ácido esteárico, PEG400) añadidos secuencialmente utilizando dos métodos diferentes de funcionalización (molienda conjunta, extrusión). Primero, las partículas de bicarbonato de sodio se funcionalizaron moliéndolas conjuntamente con ácido de colofonia como primer aditivo de funcionalización, y luego las primeras partículas funcionalizadas se funcionalizaron extruyéndolas con PEG400 como segundo aditivo de funcionalización para formar partículas de segunda funcionalización. Las muestras se identifican como Ejemplo 47A (3,2% en peso de ácido de colofonia, 10% en peso de PEG400) y Ejemplo 48A (2,8% en peso de ácido de colofonia, 20% en peso de PEG400).
[0851] Para los Ejemplos 47-48 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 22, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0852] A B L A 22: D os a d itiv o s d e fu n c io n a liza c ió n = ác id o e s te á ric o , P E G 400 a ñ a d id o s s e c u e n c ia lm e n te
[0853]
[0854] Ejemplo 49 (no de acuerdo con la invención)
[0855] Con un aditivo de funcionalización = ácido láurico
[0856] Con un segundo compuesto que libera CO2 al calentar (segundo agente de expansión) = ácido cítrico Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando un aditivo de funcionalización (ácido láurico) a una mezcla de partículas de bicarbonato de sodio y polvo de ácido cítrico (un segundo compuesto que libera CO2 al calentar) para extruir la mezcla seguido de molienda de los extruidos para reducir el tamaño de partícula de las partículas de bicarbonato funcionalizado resultantes (extrusión/molienda). Primero, las partículas de bicarbonato de sodio se mezclaron con polvo de ácido cítrico en una proporción de peso de 80 de bicarbonato de sodio por 20 de ácido cítrico, después se añadió ácido láurico a esta mezcla, y la mezcla resultante se sometió a extrusión y posterior molienda. Las muestras se identifican como Ejemplo 49A (19% en peso de ácido cítrico, 5% en peso de ácido láurico). Para el Ejemplo 49 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 23, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0857] TABLA 23: Con un aditivo de funcionalización = ácido láurico Con un agente de expansión endotérmico adicional = ácido cítrico
[0859]
[0861] Ejemplo 50 (no de acuerdo con la invención)
[0862] Con un aditivo de funcionalización = ácido láurico
[0863] Con un segundo compuesto que libera CO2 al calentar (segundo agente de expansión) = ácido fumáricoSe preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando un aditivo de funcionalización (ácido láurico) a una mezcla de partículas de bicarbonato de sodio y polvo de ácido fumárico (un segundo compuesto que libera CO2 al calentar) para extruir la mezcla seguido de molienda de los extruidos para reducir el tamaño de partícula de las partículas de bicarbonato funcionalizado resultantes (extrusión/molienda). Primero, las partículas de bicarbonato de sodio se mezclaron con polvo de ácido fumárico en una proporción de peso de 80 de bicarbonato de sodio a 20 de ácido fumárico, después se añadió ácido láurico a esta mezcla, y la mezcla resultante se sometió a extrusión y posterior molienda. La muestra se identifica como Ejemplo 50A (19% en peso de ácido fumárico, 5% en peso de ácido láurico).
[0864] Para el Ejemplo 50 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 24, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0866] TABLA 24: Con un aditivo de funcionalización = ácido láurico Con un segundo agente de expansión endotérmico = ácido fumárico
[0868]
[0871] Ejemplo 51 (de acuerdo con la invención)
[0873] Con un aditivo de funcionalización = Maltodextrina
[0875] Con un segundo agente de expansión = ácido cítrico
[0877] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando un aditivo de funcionalización (maltodextrina) a una mezcla de partículas de bicarbonato de sodio y polvo de ácido cítrico (un segundo compuesto agente de expansión que libera CO2 al calentar) para extruir la mezcla y posterior molienda. Primero, las partículas de bicarbonato de sodio se mezclaron con polvo de ácido cítrico en una proporción de peso de 80 de bicarbonato de sodio por 20 de ácido cítrico, después se añadió maltodextrina a esta mezcla, y la mezcla resultante se sometió a extrusión y posterior molienda. La muestra se identifica como Ejemplo 48A (16% en peso de ácido cítrico, 20% en peso de maltodextrina).
[0878] Para el Ejemplo 51 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 25, en donde "pcr" significa partes en peso de resina.
[0880] TABLA 25: Con un aditivo de funcionalización = maltodextrina Con un agente de expansión endotérmico adicional = ácido cítrico
[0882]
[0885] Ejemplo 52 (de acuerdo con la invención)
[0887] Con un aditivo de funcionalización = aceite de soja epoxidado
[0889] Con un segundo agente de expansión = ácido cítrico
[0891] Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando un aditivo de funcionalización (aceite de soja epoxidado vendido como HSE Drapex 392 de Galata Chemicals) a una mezcla de partículas de bicarbonato de sodio y polvo de ácido cítrico (un segundo compuesto de agente de expansión que libera CO2 al calentar) para extruir la mezcla y posterior molienda. Primero, las partículas de bicarbonato de sodio se mezclaron con polvo de ácido cítrico en una proporción de peso de 80 de bicarbonato de sodio a 20 de ácido cítrico, después se añadió el aceite de soja epoxidado (HSE Drapex 392) a esta mezcla, y la mezcla resultante se sometió a extrusión y posterior molienda. La muestra se identifica como Ejemplo 52A (19% en peso de ácido cítrico, 5% en peso de maltodextrina).
[0893] Para el Ejemplo 52 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 14. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 26, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0894] TABLA 26: Con un aditivo de funcionalización = aceite de soja epoxidado Con un agente de expansión endotérmico adicional = ácido cítrico
[0896]
[0899] Ejemplo 53 (no de acuerdo con la invención)
[0901] Aditivo de funcionalización = ninguno
[0903] Se molió un bicarbonato de sodio comercial (SB/03 de Solvay) para reducir el tamaño de partícula. La muestra se identifica como Ejemplo 53A (sin aditivo de funcionalización).
[0905] Para el Ejemplo 53, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas (plastisoles) resultantes se aplican en cada caso como recubrimiento por extensión con un grosor de aproximadamente 0,75 mm sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calculó como la relación del grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al grosor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el grosor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en la TABLA 27, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.
[0907] TABLA 27: Sin aditivo de funcionalización Sin agente de expansión endotérmico adicional
[0910]
[0911]
[0914] EJEMPLO 54 D50, Intervalo de tamaño, Análisis TGA y DSC
[0916] Se realizaron un análisis termogravimétrico (TGA; 35 a 250 °C/10 °C/min) y un análisis térmico de calorimetría diferencial de barrido (DSC) en algunas muestras de bicarbonatos de sodio particulados funcionalizados y un bicarbonato de sodio no funcionalizado (Ej. 53A). Los resultados se proporcionan en la TABLA 28. El D<50>(pm) y el intervalo de tamaño de estos bicarbonatos de sodio, así como la densidad (p) más baja y la relación de expansión (%) más alta de las espumas de PVC con su tiempo de gelificación correspondiente a la temperatura del horno correspondiente obtenida con estos bicarbonatos de sodio se proporcionan en la TABLA 28.
[0918] TABLA 28
[0920]
[0921]
[0922]
[0925] Los resultados del TGA muestran que tanto la temperatura inicial de liberación de CO2como la temperatura máxima de liberación de CO2aumentaron en las muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado que comprendían un aditivo de funcionalización en comparación con un producto de bicarbonato de sodio comercial molido SOLVAY SB/03 (Ej.
[0926] 53A) que no estaba funcionalizado con un aditivo.
[0928] El análisis por DSC mostró que la temperatura máxima para la muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado que comprende un aditivo de funcionalización era mayor que un producto comercial molido de bicarbonato de sodio SOLVAY SB/03 (Ej. 53A) que no estaba funcionalizado con un aditivo.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
1. Uso de un agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico, en el que dicho agente de expansión químico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado,
en el que dicho bicarbonato particulado funcionalizado contiene al menos un aditivo elegido entre los siguientes compuestos:
- uno o más polímeros;
- uno o más aminoácidos, y sales de los mismos;
- uno más aceites;
- uno o más ácidos de resina, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio;
- una o más ceras; o
- cualquier combinación de los mismos;
en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende bicarbonato de sodio, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos 65% en peso y menos de 100% en peso de bicarbonato de sodio y de 0,02% a 35% en peso de dicho al menos un aditivo.
2. El uso según la reivindicación 1, en el que el agente de expansión no contiene ningún otro agente de expansión que sea un agente de expansión exotérmico; y/o en el que el agente de expansión químico no contiene un compuesto que libera gas nitrógeno durante el calentamiento; y/o en el que el agente de expansión químico no contiene un compuesto que libera gas amoníaco durante el calentamiento.
3. El uso según la reivindicación 1 o 2, en el que el aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado a) es al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un aminoácido o una sal del mismo, preferiblemente al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en caseína, gelatina, glicina, prolina, hidroxiprolina, ácido glutámico, alanina, arginina, ácido aspártico, lisina, pectina, serina, leucina, valina, fenilalanina, treonina, isoleucina, hidroxilisina, metionina, histidina, tirosina y combinaciones de los mismos, más preferiblemente leucina; o c) es al menos un polímero seleccionado del grupo que consiste en polioxialquilenos, incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilatos, alcohol polivinílico, polisacáridos y combinaciones de los mismos, preferiblemente polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico y polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles; en el que los polisacáridos se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste en almidón modificado, en particular almidón hidrolizado, maltodextrina, goma arábiga y combinaciones de los mismos, más preferiblemente maltodextrina; o d) es al menos un ácido de resina, ácido abiético, ácido pimárico y sus sales de sodio, más preferiblemente ácido de colofonia; o e) es al menos un aceite, preferiblemente un aceite vegetal, más preferiblemente aceite de soja epoxidado; o f) es al menos una cera seleccionada del grupo que consiste en cera de abejas, cera de carnauba y combinaciones de los mismos.
4. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de más de 1 gm y como máximo 250 gm, preferiblemente como máximo 100 gm, más preferiblemente como máximo 60 gm, aún más preferiblemente como máximo 40 Orí, aún más preferiblemente como máximo 25 On; o en el que las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de como máximo 1 gm, en el que la distribución de tamaño de partícula de D<50>se mide por difracción y dispersión láser en un analizador de tamaño de partícula Malvern Mastersizer S utilizando una fuente láser He-Ne que tiene una longitud de onda de 632,8 nm y un diámetro de 18 mm, una celda de medición equipada con una lente de retrodispersión de 300 mm, una unidad de preparación de líquido MS 17, y un kit de filtración automática de disolventes que utiliza etanol saturado con bicarbonato.
5. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado se obtiene mediante al menos uno de los siguientes procedimientos:
- mediante secado por pulverización (también conocido como atomización), en el que el aditivo se disuelve en la solución que contiene bicarbonato.
- por trituración o trituración conjunta (también denominada molienda o molienda conjunta) con el o los aditivos en forma de emulsión o de polvo;
- mediante recubrimiento por pulverización y granulación dentro de un lecho fluidizado,
- mediante aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado,
- mediante enfriamiento por pulverización (por ejemplo, refrigeración por pulverización, congelación por pulverización), - mediante compactación con rodillos, y/o
- mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos;
en el que el bicarbonato particulado funcionalizado se obtiene mediante al menos uno de dichos procedimientos y opcionalmente se somete además a molienda para reducir su tamaño medio de partícula.
6. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además un segundo compuesto que libera CO2 al calentarse, seleccionándose dicho segundo compuesto del grupo que consiste en un ácido carboxílico o policarboxílico, ésteres o sales de los mismos, en el que dicho segundo compuesto está funcionalizado preferiblemente con al menos un aditivo que es diferente o el mismo que el del bicarbonato particulado funcionalizado, preferiblemente el mismo aditivo.
7. El uso según la reivindicación 6, en el que dicho segundo compuesto es al menos uno de:
- ácido fumárico,
- ácido tartárico,
- ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico), o ésteres de ácido cítrico; o una combinación de los mismos.
8. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en una composición de polímero espumable, que comprende un polímero, opcionalmente un estabilizador de espuma y el agente de expansión químico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el polímero es preferiblemente un PVC, un poliuretano, una poliolefina o una poliamida.
9. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en una composición de plastisol de PVC moldeable, que comprende una resina de PVC, opcionalmente un estabilizador de espuma y el agente de expansión químico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que preferiblemente no contiene azodicarbonamida, bencenosulfonilhidrazida y/o p-toluenosulfonilhidrazida.
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