ITMI20002614A1

ITMI20002614A1 - Procedimento per la realizzazione di polipropilene e manufatti a basedi polipropilene espanso

Info

Publication number: ITMI20002614A1
Application number: IT2000MI002614A
Authority: IT
Inventors: Franco Bandera; Enrico Venegoni
Original assignee: Meccaniche Luigi Bander A S P
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-04
Also published as: US6573310B2; ES2304368T3; ATE388005T1; EP1211038B1; IT1319675B1; EP1211038A2; EP1211038A3; US20020068769A1; DE60133077D1; DE60133077T2

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce a un procedimento per la realizzazione di polipropilene espanso e a manufatti a base di polipropilene espanso .

Mentre polimeri quali polietilene o polistirene non presentano problemi particolari quando sottoposti ad un procedimento di espansione mediante l'impiego di agenti chimici o fisici, il polipropilene è un polimero che presenta alcune caratteristiche che non ne permettono una facile espansione. Infatti esso è caratterizzato, allo stato fuso e alla sua caratteristica temperatura reologica, da una fluidità tale per cui l'azione dei gas che vengono impiegati per espandere le celle, causa il collasso della struttura del polipropilene.

D'altra parte la realizzazione di manufatti in polipropilene espanso è particolarmente interessante per il basso costo del polipropilene e per le sue buone caratteristiche di resistenza meccanica e termica.

Sono noti procedimenti per la realizzazione di polipropilene espanso che, tramite un processo di estrusione, espandono chimicamente questo polimero, utilizzando espandenti chimici, e ottenendo prodotti espansi con pesi specifici comunque superiori a 0.6 kg/dm3.

Inoltre gli espandenti chimici, usati con percentuali pari al 2-6% rispetto al polipropilene, presentano un costo molto elevato. Esistono anche metodi in cui l'espansione è effettuata mediante l'impiego di agenti fisici, quali CO2, che vengono iniettati nel polimero fuso.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare manufatti in polipropilene espanso, che possano essere impiegati in diversi settori quali, ad esempio, il settore automobilistico (controporte interne), quello degli imballaggi per cibi, cassette per la frutta, ecc.

In particolare, scopo della presente invenzione è quello di realizzare manufatti costituiti da fogli o lastre, di diverse dimensioni, utilizzando polipropilene, la cui massa è espansa a microcelle chiuse tramite l'utilizzo di C02, aventi un peso specifico compreso tra 0.5 kg/dm3 e 0.3 kg/dm3, preferibilmente un peso specifico uguale a circa 0.35 kg /dm3.

Questo scopo secondo la presente invenzione viene sorprendentemente raggiunto realizzando un procedimento comprendente le seguenti fasi:

(a) alimentazione e fusione del polipropilene per ottenere un polimero fuso;

(b) aggiunta al polimero fuso di eventuali additivi;

(c) miscelazione del polimero fuso con gli additivi;

(d) introduzione dell'agente espandente C02 nel polimero fuso;

(e) estrusione del polimero fuso, dell'agente espandente e degli eventuali additivi per produrre un polipropilene espanso;

detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto che il polipropilene alimentato e fuso nella fase a) è costituito da un polipropilene che contiene una quantità compresa tra il 15 e il 25 % di polipropilene ad alto melt strength e dal fatto che la temperatura viene abbassata ad un valore di circa 160°C subito dopo l'introduzione del gas C02 nel polimero fuso.

In particolare l'introduzione dell'agente espandente C02 nel polimero fuso cioè la fase d) può essere realizzata mediante iniezione di gas liquido in pressione nella massa fusa oppure mediante iniezione di gas espanso in depressione.

Il polipropilene ad alto melt strength può essere sostituito in parte o completamente con polietilene .

Gli additivi possono essere costituiti da cariche minerali, quali CaC03, talco o altro.

Ulteriore oggetto della presente invenzione sono manufatti a base di polipropilene espanso ottenibile con il procedimento secondo la presente invenzione.

Oggetto della presente invenzione è anche l'uso di polipropilene espanso ottenibile con il procedimento secondo la presente invenzione per la realizzazione di manufatti, in particolare di manufatti nel settore automobilistico, quali controporte interne, e nel settore degli imballaggi per cibi, quali cassette per la frutta.

Il principale vantaggio del procedimento secondo la presente invenzione consiste nell'ottenere manufatti di polipropilene' espanso che presentano ottime caratteristiche di resistenza meccanica e termica, risultando allo stesso tempo particolarmente economici .

Ulteriore vantaggio consiste nel fatto che i manufatti di polipropilene espanso, in particolare le lastre, ottenibili mediante il procedimento secondo la presente invenzione danno luogo ad una rottura non spigolosa, risultando così particolarmente utili proprio nel settore automobilistico, in particolare per le controporte interne delle automobili, grazie alle caratteristiche di sicurezza del materiale.

Ulteriore vantaggio del procedimento secondo la presente invenzione è legato all'utilizzo di C02. Infatti la C02 può essere maneggiata senza pericolo, è ecologicamente più conveniente rispetto ad altri gas perché è una risorsa naturale riutilizzata, prodotta senza bruciare nulla e a basso costo; il gas C02 inoltre è il più indicato per un'espansione non violenta .

Le caratteristiche ed i vantaggi di un procedimento secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita alla figura allegata in cui:

la figura 1A è una vista in sezione di una realizzazione di un manufatto multistrato coestruso a sandwich A-B-A secondo la presente invenzione;

la figura 1B è una vista in sezione di una realizzazione di un manufatto monostrato estruso (B) secondo la presente invenzione.

Il procedimento per la realizzazione di manufatti in polipropilene espanso secondo la presente invenzione può essere alimentato anche con materiale di riciclo costituito da scarti macinati del manufatto stesso di polipropilene espanso.

L'abbassamento della temperatura del fuso, immediatamente dopo l'iniezione del gas, consente di aumentare la viscosità del fuso in modo da favorire il fenomeno fisico denominato Legge di Henry (secondo cui la solvenza dei gas nei solidi è proporzionale alla pressione esercitata) e consente di limitare ulteriormente il collasso del polipropilene.

I manufatti a base di polipropilene espanso ottenibile secondo il procedimento della presente invenzione possono essere realizzati in lastre o fogli.

In particolare essi possono essere costituiti da laminati monoestrusi in un solo strato completamente espanso, indicato con B in Figura 1B.

Oppure il manufatto può essere costituito da un laminato coestruso in almeno due strati, uno di polipropilene espanso (B) e uno di materiale non espanso compatibile con il polipropilene espanso (A).

Oppure, sempre con l'ausilio di altri coestrusori, i manufatti ottenibili con il procedimento secondo la presente invenzione possono essere costituiti da laminati coestrusi a sandwich A-B-A (vedi fig. 1A).

Gli strati A, non espansi sono comunque sempre realizzati in materiali compatibili.

La struttura B, oltre che espansa, può essere caricata con cariche minerali, quali CaC03, talco o altro che consentono di aumentare la rigidità della struttura, a favorire l'espansione come nucleanti e a diminuire i costi.

In particolare, il prodotto fuso può essere inviato ad uno stratificatore, per esempio un sistema tradizionale costruito dalla società Cloeren (U.S.A.), che serve a convogliare i tre strati laminari A-B-A di cui lo strato B, espanso, proviene dal procedimento secondo la presente invenzione mentre gli strati A provengono da uno o due coestrusori usuali. Lo stratificatore può anche essere strutturato in modo da realizzare un manufatto B-B-B.

Il manufatto a base di polipropilene espanso presenta un peso specifico compreso tra 0.5 kg/dm3 e 0.3 kg/dm3 e preferibilmente uguale a 0.3 kg/dm3.

E' stato inoltre verificato che la lastra espansa, realizzata con il polipropilene espanso secondo la presente invenzione, applicata come sostituta alle tradizionali controporte interne delle automobili, e sottoposta alla prova del crash test, presenta una rottura non spigolosa, aumentando così la sicurezza del materiale in applicazioni di questo genere .

ESEMPIO

Un 70% di polipropilene EPS MOPLEN 31 HP viene miscelato con un 20% di polipropilene PROFAX PF 814 HMS . La miscela di polimeri viene quindi portata ad una temperatura di circa 170°C e fusa. A tale miscela fusa viene aggiunto un 10% di una carica minerale costituita da CaC03.

Quindi, dopo ulteriore miscelazione della carica nel polimero fuso, vengono iniettati circa 0.015 litri per kg di polimero di C02 liquida.

Si abbassa la temperatura fino ad un valore di circa 160°C subito dopo l'introduzione del gas C02. Il prodotto fuso viene quindi estruso e si ottiene un prodotto finale espanso con un peso specifico uguale a 0.35 kg/dm3.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la realizzazione di manufatti a base di polipropilene espanso comprendente le seguenti fasi: (a) alimentazione e fusione del polipropilene per ottenere un polimero fuso; <b) aggiunta al polimero fuso di eventuali additivi; (c) miscelazione del polimero fuso con gli additivi; {d) introduzione dell'agente espandente C02 nel polimero fuso; (e) estrusione del polimero fuso, dell'agente espandente e degli eventuali additivi per produrre un polipropilene espanso; detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto che il polipropilene alimentato e fuso nella fase a) è costituito da un polipropilene che contiene una quantità compresa tra il 15 e il 25 % di polipropilene ad alto melt strength e dal fatto che la temperatura viene abbassata ad un valore di circa 160°C subito dopo l'introduzione del gas C02 nel polimero fuso.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'introduzione dell'agente espandente C02 nel polimero fuso cioè la fase d) è realizzata mediante iniezione di gas liquido in pressione nella massa fusa.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'introduzione dell'agente espandente C02 nel polimero fuso cioè la fase d) è realizzata mediante iniezione di gas espanso in depressione.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il polipropilene ad alto melt strength è sostituito in parte o completamente con polietilene.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli additivi sono costituiti da cariche minerali, quali CaCC>3, talco o altro .
6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il polimero alimentato e fuso nella fase a) comprende anche materiale di riciclo costituito da scarti macinati del manufatto stesso di polipropilene espanso.
7. Manufatto a base di polipropilene espanso ottenibile con il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti.
8. Manufatto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dall'essere realizzato in forma di lastra o foglio.
9. Manufatto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal presentare un peso specifico compreso tra 0.5 kg/dm3 e 0.3 kg/dm3.
10. Manufatto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal presentare un peso specifico uguale a circa 0.35 kg/dm3.
11. Manufatto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dall'essere costituito da un laminato monoestruso in un solo strato di polipropilene espanso (B).
12. Manufatto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dall'essere costituito da un laminato coestruso in almeno due strati, uno di polipropilene espanso (B) e uno di materiale non espanso compatibile con il polipropilene espanso (A).
13. Manufatto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dall'essere costituito da un laminato coestruso in una struttura a sandwich A-B-A.
14. Manufatto secondo una delle rivendicazioni da 7 a 12 caratterizzato dall'essere costituito da prodotti per il settore automobilistico, quali controporte interne, e da prodotti per il settore degli imballaggi per cibi, quali cassette per la frutta.
15. Oso del polipropilene espanso ottenibile secondo il procedimento di una delle rivendicazioni da 1 a 6, per la realizzazione di manufatti.
16. Uso secondo la rivendicazione 15, per la realizzazione di manufatti nel settore automobilistico, quali controporte interne, e nel settore degli imballaggi per cibi, quali cassette per la frutta.