ITMI20062245A1 - Polimeri vinilaromatici espandibili a migliorata capacita' di isolamento termico e procedimento per la loro preparazione - Google Patents
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Description
Titolo: Polimeri vi ni 1 aromati ci espansi bi 1 i a migliorata capacità di isolamento termico e procedimento per la loro
preparazione
A nome: Polimeri Europa S.p.A. con sede in Brindisi, vi a En f Fermi 4
La presente invenzione si riferisce a polimeri
vini 1 aromati ci espansibili a migliorata capacità di isolamento
termico ed al procedimento per la loro preparazione.
Più in particolare la presente invenzione si riferisce ad
un procedimento per la preparazione di polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili che, dopo espansione, presentano ridotta
conducibilità termica anche a bassa densità ed a prodotti così ottenuti. MI2006 AO 02 2 4 5 I polimeri vini1aromatici espansibili, e tra questi, in particolare, il polistirene espansibile, sono prodotti noti ed utilizzati da lungo tempo per preparare articoli espansi che possono essere utilizzati in diversi settori applicativi, tra i quali uno dei più importanti è quello dell’isolamento termico.
Tali prodotti espansi sono ottenuti facendo rigonfiare in uno stampo chiuso le perle di polimero espansibile impregnate con un gas e nel saldare le particelle rigonfiate contenute all’interno dello stampo mediante contemporaneo effetto della pressione e della temperatura. Il rigonfiamento delle particelle è generalmente realizzato con vapore, o altro gas, mantenuto ad una temperatura leggermente superiore alla temperatura di transizione vetrosa (Tg) del polimero.
un particolare settore applicativo del poiistirene espanso è quello dell’isolamento termico in edilizia dove viene generalmente impiegato sotto forma di lastre piane. Le lastre piane di polistirene espanso vengono utilizzate di solito con una densità di circa 30 g/1 perché la conduttività termica del polimero presenta un minimo a quei valori, scendere al di sotto di questo limite, pur essendo tecnicamente possibile, non è vantaggioso perché causa un drastico aumento della conducibilità termica della lastra che deve essere compensato da un incremento del suo spessore. Per ovviare a tale inconveniente, è stato suggerito di caricare il polimero con materiali atermani quali grafite, nerofumo o alluminio.
Il brevetto europeo 620.246, ad esempio, descrive un procedimento per la preparazione di perle di polistirene espansibile contenenti un materiale atermano distribuito sulla sua superficie o, in alternativa, incorporato all'interno della particella stessa.
La domanda di brevetto internazionale WO 1997/45477 descrive composizioni a base di polistirene espansibile che comprendono un polimero dello stirene, da 0,05 a 25% di carbon black tipo lump black e da 0,6 a 5% di un additivo bromurato per rendere ignifugo il prodotto.
La domanda di brevetto giapponese 63183941 descrive l’impiego della grafite per migliorare il potere isolante delle
schiume poi isti reni che.
La domanda di brevetto DP 60031536 descrive l’impiego del
carbon black nella preparazione di resine di poi isti rene
espandibili .
La domanda di brevetto internazionale WO 2006/61571
descrive composizioni a base di poi isti rene espansibile che
comprendono un polimero dello stirene con peso molecolare medio
ponderale Mw di 150.000-450.000, da 2 a 20% in peso di un
agente espandente e da 0,05 a meno di 1% di carbon blacK avente
area superficiale compresa 550 e 1600 m<2>/g. fX La Richiedente ha ora trovato che è possibile preparare
un polimero vini 1 aromati co a migliorate proprietà termoisolanti utilizzando un carbon black con selezionate
caratteristiche chimico-fisiche.
Costituiscono pertanto oggetto della presente invenzione
i polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili che comprendono:
a) una matrice ottenuta polimerizzando 50-100% in peso di uno o
più monomeri vi ni 1 aromati ci e 0-50% in peso di almeno un
monomero copol imeri zzabi 1 e ;
b) 1-10% in peso, calcolato sul polimero (a), di un agente
espandente inglobato nella matrice polimerica;
c) 0,01-20% in peso, calcolato sul polimero (a), di una carica
comprendente nerofumo, o carbon black, elettricamente
conduttivo, a ridotta area superficiale e preparato
utilizzando olio minerale o acetilene, omogeneamente distribuito nella matrice polimerica e con area superficiale, misurata secondo ASTM D-3037-89, compresa fra
5 e 200 m<2>/g, preferibilmente tra 5 e 100 m<2>/g.
Secondo la presente invenzione, il carbon black è conduttivo elettricamente in quanto ha una resistenza elettrica specifica, inferiore a 15 ohm-cm, preferibilmente inferiore a 10 ohm cm. Il carbon black ha una dimensionale (dso) compresa fra 30 e 500 nm, preferibilmente tra 30 e 100 nm. La dimensionale (dso) viene misurata con granulometro laser ed è il diametro medio volumetrico del 50% delle particelle di polvere.
La conducibilità elettrica (p)viene misurata incorporando il 25% di carbon black in polietilene ad alta densità, preparando un campione largo 2 cm, lungo almeno 4 cm e spesso tra 0,5 e 3 mm. La misura di conducibilità elettrica viene effettuata con un Ohmetro a 4 punti con una elevata resistenza interna ed è ricavata dalla seguente formula:
p = R X A/L
essendo R la resistenza misurata (i n ohm) , A l 'area (i n cm<2>) del campione attraversata dalla corrente elettrica e L (in cm) la di stanza tra gli el ettrodi .
un esempio di carbon black secondo la presente i nvenzione è il carbon bl ack Ensaco EN 250 prodotto dalla Timcal .
Maggiori informazioni sul carbon black conduttivo a ridotta area superfici ale sono di sponi bil i i n Journal of vi nyl
S
and Additive Technology "Meeting Application Requirements with Conductive Carbon Blacks" di Christine vanBel1ingen, Nicolas Probst; Kautschuh Gummi Kunststoffe 46, N‘9/93 p. 707-709; Kautschuh Gummi Kunststoffe 48, N° 7-8/95 p. 509-511; Carbon Black di J.B. Donnei, R.c. Barsal e M.J.wang, Ed.oekker.
Secondo la presente invenzione, la carica additivata al polimero vinilaromatico può comprendere fino al 5% in peso di grafite, ad esempio tra 0,01 e 5% in peso, preferibilmente tra 0,05 e 4,5%. La grafite, naturale o sintetica, può avere una dimensionale (dso) compresa fra 0,5 e 50 pm, con un’area superficiale di S-50 mVg■ Un esempio è il prodotto SFG6 prodotto dalla Timcal avente 3,5 pm di dso-Con il termine "monomero vinilaromatico”, come usato nella presente descrizione e nelle rivendicazioni, si intende essenzialmente un prodotto che risponde alla seguente formula generale:
in cui R è un idrogeno o un gruppo metile, n è zero o un intero compreso fra 1 e 5 e V è un alogeno, come cloro o bromo, o un radicale alchilico o alcossilico avente da 1 a 4 atomi di carbonio.
Esempi di monomeri vinilaromatici aventi la formula generale identificata sopra sono: stirene, α-metiIstirene, metilstirene, etilstirene, buti 1 sti rene , dimeti 1 sti rene , mono-,
di-, tri-, tetra- e penta-clorosti rene , bromo-sti rene , metossistirene, acetossi-sti rene , ecc. Monomeri vi ni 1 aromatici
preferiti sono stirene e α-meti 1 sti rene.
i monomeri vi ni 1 aromatici di formula generale (I) possono
essere utilizzati da soli o in miscela fino al 50% in peso con
altri monomeri copol imeri zzabi 1 i . Esempi di tali monomeri sono
l’acido (met)acril ico, gli esteri alchilici C1-C4 dell’acido
(met)acri lico come metil acrilato, metilmetacrilato, etil
acrilato, etilmetacrilato, isopropil acrilato, butil acrilato,
le ammidi ed i nitrili dell 'acido (met)acri li co come
acrilammide, metacrilammide, acri lonitri le , metacrilonitrile,
il butadiene, l ’etilene, il divinilbenzene, l'anidride maleica,
ecc. Monomeri copol imeri zzabi 1 i preferiti sono acrilonitrile e
meti 1 metacri 1 ato .
Qualsiasi agente espandente in grado di essere inglobato
nella matrice polimerica vi ni 1 aromatica può essere utilizzato
in combinazione con i polimeri espansibili oggetto della
presente invenzione. Esempi tipici sono gli idrocarburi
ali fati ci , i freon, l’anidride carbonica, l'acqua, ecc.
Il carbon black ha, inoltre, un contenuto di zolfo,
misurato secondo ASTM 4527, compreso tra 0,1 e 2000 ppm,
preferibilmente tra 50 e 130 ppm, un residuo in ceneri compreso
tra 0,001 e 0,05%, preferibilmente tra 0,01 e 0,03% (misurato
secondo ASTM O-1506-99) , una perdita al calore (misurata
secondo ASTM D-1509) tra 0,001 e 1%, preferibilmente tra 0,01 e 0,5%, un DBPA (misurato secondo ASTM D-2414) di 50-500 ml/(100 g) , preferibilmente di 100-300 ml/(100 g) ed un numero di iodio (misurato secondo ASTM D-1510) compreso tra 10 e 300 g/kg, preferibilmente tra 10 e 100 g/kg.
il carbon black può essere aggiunto al polimero vi ni 1 a romati co , sia mediante polimerizzazione in sospensione o in ri sospensione che tramite la tecnologia in massa continua, in quantità tali che la sua concentrazione finale nel polimero sia compresa fra 0,01 e 20% in peso, preferibilmente tra 0,1 e
6%.
Al termine dell 'aggiunta della carica si ottiene un polimero espansibile che può essere trasformato per produrre articoli espansi di densità compresa fra 5 e 50 g/1 , preferibilmente tra 10 e 25 g/1. Questi materiali presentano una eccellente capacità di isolamento termico espressa da una conduttività termica compresa fra 25 e 50 mw/mK, preferibilmente fra 30 e 45 mw/mK, che, in generale, risulta mediamente inferiore anche di più del 10% rispetto a quella di equivalenti materiali espansi non caricati attualmente in commercio, ad esempio EXTIR A-5000 della Polimeri Europa S.p.A.
Grazie a queste caratteristiche dei polimeri espansibili oggetto della presente invenzione, risulta possibile preparare articoli termoisol anti con risparmi significativi di materiale o, ad esempio, di preparare lastre di spessore inferiore a
quelle prodotte con polimeri tradizionali non caricati, con
conseguente risparmio di spazio e di prodotto.
I polimeri espandibili oggetto della presente invenzione
possono essere addizionati con i convenzionali additivi,
generalmente impiegati con i materiali tradizionali, quali
pigmenti, agenti stabilizzanti, ritardanti di fiamma,
antistatici, agenti distaccanti,ecc.
Costituiscono ulteriore oggetto della presente invenzione
i procedimenti per la preparazione di polimeri espansibili a
migliorata conducibiltà termica aventi densità, dopo
espansione,inferiore a 50 g/1.
in particolare, costituisce ulteriore oggetto della
presente invenzione un procedimento per preparare polimeri
vini1aromatici espandibili che comprende poiimerizzare in
sospensione acquosa uno o più monomeri vini1aromatici,
eventualmente insieme ad almeno un comonomero polimerizzabile
in quantità fino al 50% in peso, in presenza di una carica
comprendente carbon black conduttivo elettricamente di area
superficiale compresa fra 5 e 200 m<2>/g, con le caratteristiche
menzionate precedentemente, ed in presenza di un iniziatore
radicalico perossidico, contenente eventualmente almeno un
anello aromatico, e di un agente di espansione aggiunto prima,
durante o alla fine della polimerizzazione.
La carica può comprendere anche fino al 5% in peso di
grafite, ad esempio tra 0,01 e S% in peso, preferibilmente tra
0,05 e 4,5%. La grafite, naturale o sintetica, può avere una
dimensionale compresa fra 0,5 e 50 μτ<η>, con un'area superficiale
di 5-50 m<2>/g.
La polimerizzazione viene condotta in sospensione acquosa
con sali inorganici dell 'acido fosforico, ad esempio fosfato
tricalcico o fosfato di magnesio. Tali sali possono essere
aggiunti nella miscela di polimerizzazione sia già finemente
suddivisi o sintetizzati in situ per reazione, ad esempio, tra
il sodio pi rofosfato e il solfato di magnesio.
Tali sali inorganici sono coadiuvati nella loro azione
sospendente da tensioattivi anionici , ad esempio il
dodecilbenzensolfonato di sodio o da loro precursori quali il
metabi solfi to di sodio, come descritto nel brevetto USA
3.631.014.
La polimerizzazione può essere condotta anche in presenza
di sospendenti organici quali il poli vini lpi rrol idone , l’alcool
polivinilico, ecc.
il sistema iniziatore comprende generalmente due
perossidi, il primo con un tempo di dimezzamento di un’ora a
85-95“C e l ’altro con un tempo di dimezzamento di un’ora a 110-120<*>C. Esempi di tali iniziatori sono il benzoi 1 pe rossi do ed il
terbuti 1 perbenzoato .
Il polimero, o copolimero, vi ni 1 aromati co che si ottiene
ha un peso molecolare medio Mw compreso fra 50.000 e 220.000,
preferibilmente fra 70.000 e 200.000. In generale, maggiori
dettagli su procedimenti per la preparazione di polimeri
vi ni 1 aromati ci espansibili in soluzione acquosa o, più in
generale, sulla polimerizzazione in sospensione si possono
trovare in Journal of Macromolecular Science, Review in
Macromolecular Chemistry and Physics C31 (263) 215-299 (1991).
Per migliorare la stabilità della sospensione, è
possibile incrementare la viscosità della soluzione reagente
sciogliendo nella stessa del polimero vi ni 1 aromati co, in
concentrazione compresa fra 1 e 30% in peso, preferibilmente
fra S e 20%, calcolata sul solo monomero. La soluzione si può
ottenere sia sciogliendo nella miscela reagente un polimero
preformato (ad esempio polimero fresco o scarti di precedenti
polimerizzazioni e/o espansioni) sia pre-polimerizzando in
massa il monomero, o miscela di monomeri, fino ad ottenere le
concentrazioni menzionate precedentemente, e poi continuando la
polimerizzazione in sospensione acquosa in presenza dei
restanti additivi .
Durante la polimerizzazione in sospensione vengono
impiegati gli additivi di polimerizzazione, tipicamente
utilizzati per produrre polimeri vinilaromatici espansibili ,
come gli agenti stabilizzanti della sospensione, agenti
trasferitori di catena, coadiuvanti di espansione, agenti
nucleanti, plastici zzanti , ecc. in particolare, è preferibile
aggiungere durante la poi i meri zzazione agenti ritardanti la
fiamma in quantità compresa fra 0,1 e 8% e sinergici in
quantità compresa tra 0,05 e 2%, rispetto al peso del polimero risultante . Agenti ri tardanti la fiamma parti colarmente adatti per i polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili oggetto della presente invenzione sono i composti alitatici , ci cl oal i fati ci , aromatici bromurati come esabromoci cl ododecano , pentabromomonoclorocicloesano e pentabromofeni 1 allil etere.
Gli agenti di espansione sono aggiunti preferibilmente durante la fase di polimerizzazione, o successi vamente mediante la tecnologia della risospensione, in particolare, quest’ultima comprende le fasi di:
- polimerizzare in sospensione acquosa o in massa uno o più monomeri vi ni 1 aromati ci in presenza della sola carica comprendente carbon black;
- separare le perle o i granuli cosi ottenuti;
- risospendere in acqua le perle o i granuli e riscaldare fino ad ottenere la loro sferulizzazione;
- aggiungere alla sospensione gli agenti di espansione e mantenere le perle a loro contatto fino ad impregnazione; e
- separare nuovamente le perle.
Gli agenti di espansione sono scelti fra gli idrocarburi ali fati ci o ci cl oal i fati ci contenenti da 3 a 6 atomi di carbonio come n-pentano, iso-pentano, ciclopentano o loro miscele; i derivati alogenati di idrocarburi alifatici contenenti da 1 a 3 atomi di carbonio come, ad esempio, di cl o rodi fi uorometano 1 , 2 , 2-tri fi uoroetano 1,1,2 trifluoroetano; l’andride carbonica e l’acqua.
Al termine della polimerizzazione si ottengono delle
perle di polimero sostanzialmente sferiche con diametro medio
compreso fra 0,2 e 2 mm, all’interno delle quali la carica,
comprendente carbon black, e gli eventuali ulteriori additivi
risultano omogeneamente dispersi.
Le perle vengono quindi scaricate dal reattore di
polimerizzazione e lavate, in continuo o discontinuo con dei
tensioattivi nonionici o, in alternativa, con acidi, come
descritto nel brevetto USA 5.041.465. Le perle di polimero
possono essere trattate termicamente con aria calda compresa
tra 30 e 60°C.
Ulteriore oggetto della presente invenzione è un
procedimento per preparare in massa continua polimeri
vinilaromatici espansibili che comprende i seguenti stadi in
serie:
i. miscelare un polimero vini1aromatico in granuli o già allo
stato fuso, con peso molecolare medio MW compreso fra
50.000 e 220.000, preferibilmente fra 70.000 e 200.000,
come descritto precedentemente, unitamente ad una carica
comprendente carbon black conduttivo con un’area
superficiale compresa tra 5 e 200 m<2>/g, avente le
caratteristiche menzionate precedentemente. La carica può
comprendere fino al 5% in peso di grafite, ad esempio tra
0,01 e 5% in peso, preferibilmente tra 0,05 e 4,5%. La
grafite, naturale o sintetica, può avere una dimensionale compresa fra 0,5 e 50 pm, preferibilmente fra 1 e 15 μ/η, con un’area superficiale di 5-50 m<2>/g;
ii. riscaldare, eventualmente, il polimero vi ni! aromatico ad una temperatura superiore al relativo punto di fusione;
iii. incorporare nel polimero fuso, prima dell'estrusione attraverso una filiera, l'agente espandente ed eventuali additivi come gli agenti ritardanti la fiamma;
iv. miscelare la composizione polimerica cosi ottenuta mediante elementi miscelanti statici o dinamici; e
v. granulare la composizione cosi ottenuta in un dispositivo che comprende una filiera, una camera di taglio ed un sistema di taglio.
Al termine della granulazione si possono ottenere perle espandibili di forma sostanzialmente sferica con diametro medio compreso fra 0,2 e 2 mm.
Secondo la presente invenzione, lo stadio (i) si può realizzare alimentando il granulo polimerico già formato, eventualmente in miscela con scarti di lavorazione, in un estrusore. Qui i singoli componenti si miscelano e, successivamente, la parte polimerica viene fusa e si procede con l’aggiunta di un agente espandente.
in alternativa, si può utilizzare il polimero già allo stato fuso che proviene direttamente dall'impianto di polimerizzazione (in soluzione), in particolare dall’unità di devolatilizzazione. il polimero fuso viene alimentato a
dispositivi idonei, ad esempio un estrusore o un miscelatore
statico, dove si miscela con gli additivi e poi con l’agente
espandente e, quindi, viene estruso per dare il granulato
espansibile oggetto della presente invenzione.
I granuli della composizione polimerica possono essere
ricotti ad una temperatura minore o uguale a quella di
transizione vetrosa (Tg) o leggermente superiore, ad esempio la
Tg aumentata fino a 8‘C, eventualmente sotto pressione, un
metodo dettagliato per preparare polimeri vini1aromatici in
massa continua è riportato nella domanda di brevetto
internazionale WO 05/53651.
Al termine della polimerizzazione, sia essa condotta in
sospensione ovvero in massa continua, le perle espansibili
prodotte sono sottoposte ai pre-trattamenti generalmente
applicati alle perle espansibili convenzionali e che consistono
essenzialmente nel:
1. ricoprire le perle con un agente liquido antistatico come
le ammine, le alchilaminine terziarie etossilate, i
copolimeri ossido di etilene-ossido di propilene, ecc.Tale
agente serve per far aderire il coating e per facilitare la
vagliatura delle perle preparate in sospensione;
2. applicare su tali perle il coating costituito
essenzialmente da una miscela di mono-, di- e tri-esteri
della glicerina Co altri alcooli) con acidi grassi e da
stearati metallici quali stearato di zinco e/o magnesio, eventualmente in miscela anche con il nerofumo.
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa di seguito si riportano alcuni esempi illustrativi e non limitativi.
ESEMPIO 1
Si caricano in un recipiente agitato e chiuso una miscela di 150 parti in peso di acqua, 0,2 parti di pirofosfato di sodio, 100 parti di stirene, 0,25 parti di benzoil perossido, 0,25 parti di ter-buti 1 perbenzoato e 1 parte di carbon black Ensaco 250G venduto dalla società TIMCAL di willebroek (SELCIO)
con diametro medio di circa 50 nm, SET di 67 m<2>/g, un contenuto in ceneri di 0,02%, zolfo inferiore a 300 ppm, perdita al calore di 0,1%, numero di DBPA di 190 ml/(100 g) , conducibilità elettrica di 6 ohm-cm. si scalda a 90 °C sotto agitazione.
Dopo ci rea 2 ore a 90° C, si aggiungono 4 parti di una soluzione al 10% di poi i vi ni 1 pi rrolidone. Sempre sotto agitazione si scalda per altre 2 ore a 100°C, si aggiungono 7 parti di una mi scela 70/30 di n-pentano e i -pentano, si riscalda per altre 4 ore a 125°C quindi si raffredda e si scarica il batch.
Le perle di polimero espansibile cosi prodotte vengono successivamente recuperate e lavate con acqua demineralizzata contenente 0,05% di un tensioattivo nonionico costituito da un alcool grasso condensato con etilenossido e propi lenossi do,
venduto dalla Huntsman con il nome commerciale Empilan 2638.
Esse vengono quindi asciugate in corrente d’aria tiepida, additivate con 0,02% di tensioattivo nonionico costituito da un condensato di etilenossido e propilenossido su base glicerina, venduto dalla DOW (voranol CP4755) e vagliate separando la frazione con un diametro compreso fra 1 e 1,5 mm.
Tale frazione è risultata essere il 40%, essendo il 30% la frazione tra 0,5 e 1 mm, il 15% la frazione tra 0,2 e 0,5 mm e il 15% la frazione grossa,tra 1,5 e 3 mm.
Parte 1: la frazione fra 1 e 1,5 mm viene quindi additivata con 0,2% di gliceriImonosterato e 0,1% di stearato
di zinco.
il prodotto viene pre-espanso con vapore alla temperatura di 100°C, maturato per un giorno ed utilizzato per lo stampaggio di blocchi (dimensioni 1040x1030x550 mm).
I blocchi sono stati quindi tagliati per preparare delle lastre piane su cui misurare la conducibilità termica. La conducibilità termica era di 35,3 mw/mK mentre quella di una lastra di eguale densità (17 g/1) preparata con un prodotto tradizionale di riferimento (EXTIR A-5000),era di 41 mw/mK.
Parte 2: una parte della frazione compresa tra 1 e 1,5 mm viene trattata in un letto ad aria calda a 40‘C per 1 ora e successivamente raffreddata ed additivata con 0,2% di glicerilmonosterato e 0,1% di stearato di zinco. Il prodotto viene poi espanso e valutato: la conducibilità termica (metodo
ISO 8301 a 10<*>0 era di 33,5 mw/mk a 17 g/1 .
ESEMPIO 2
Si caricano in un recipiente agitato e chiuso una miscela di 150 parti in peso di acqua, 0,2 parti di tri cal ci ofosfato di sodio, 100 parti di stirene, 0,25 parti di benzoil perossido, 0,25 parti di ter-butil perbenzoato, 0,01 parti di metabi sol fi to di sodio e 1 parte di carbon black usato nell’esempio 1. Si scalda a 90°C sotto agitazione.
Dopo circa 2 ore a 90<“>c si scalda per altre 2 ore a 100‘C, si aggiungono 7 parti di una miscela 70/30 di n-pentano
e i-pentano, si riscalda per altre 4 ore a 125“C, si raffredda e si scarica.
Le perle di polimero espansibile così prodotte vengono lavorate come nell 'esempio 1, separando la frazione compresa tra 1 e 1,5 mm.
Tale frazione è risultata essere il 60%, essendo il 25% la frazione tra 0,5 e 1 mm, il 5% la frazione tra 0,2 e 0,5 mm e il 10% la frazione grossa, tra 1,5 e 3 mm.
La frazione fra 1 e 1,5 mm viene quindi additivata con 0,2% dì gli ceri lmonosterato e 0,1% di stearato di zinco.
L'espansione e lo stampaggio sono stati effettuati come nell’esempio 1 (Parte 1). La conducibilità termica è risultata identica a quella dell ’esempio 1.
ESEMPIO 3
L’esempio 1 è stato ripetuto additivando 2,5 partì di
carbon black.
Le perle di polimero espansibili cosi prodotte vengono
lavorate come nell’esempio 1, separando la frazione compresa
tra 1 e 1,S mm.
La frazione fra 1 e 1,5 mm viene quindi lavorata come
nell'esempio 1 (Parte 1). La conducibilità termica è risultata
32,1 mw/mk a 17 g/1. una parte della frazione compresa tra 1 e
1,5 mm viene trattata in un letto ad aria calda a 40“C per Ih e
successivamente raffreddata ed additivata con 0,2% di
gliceriImonosterato e 0,1% di stearato di zinco. Il prodotto
viene poi espanso e valutato: la conducibilità termica è
risultata 31,8 mw/mk a 17 g/1.
Esempio 3 Comparativo
L’esempio 1 (Parte 2) è stato ripetuto sostituendo il
carbon black EN250G con 5 parti di carbon black T990 venduto
dalla società Continental Carbon di Houston - Texas (USA) con
un diametro medio di 362 nm, area BET di 10 m<2>/g, conducibilità
elettrica maggiore di 25 ohm-cm. La conducibilità termica è
risultata di 33 mw/mk a 17 g/1.
ESEMPIO 4
L'esempio 2 è stato ripetuto aggiungendo 4 parti di
carbon black. La conducibilità termica è risultata 31 mw/mk a
17 g/1 e 32 mw/mk a 13 g/1. Una parte della frazione compresa
tra 1 e 1,5 mm viene trattata in un letto ad aria calda a 40°C
per Ih e successivamente raffreddata ed additivata con 0,2% di
gl ice rii mori oste rato e 0,1% di stearato dì zinco. il prodotto viene poi espanso e valutato: la conducibilità termica è risultata 31,0 mw/mk a 17 g/1.
ESEMPIO 5
L’esempio 1 (Parte 1) è stato ripetuto sostituendo il carbon black EN250G con il tipo da acetilene Shawinìgan Black AB100 venduto dalla Chevron Phillips di diametro medio di 42 nm, area BET di 75 m2/g, numero di iodio di 90 mg/g, conducibilità elettrica di 4 ohm-cm. La conducibilità termica è
risultata di 35,8 mw/mk a 17 g/1.
ESEMPIO 6
L’esempio 1 è stato ripetuto aggiungendo lo 1,2% di esabromociclododecano Saytex HP900 venduto dalla Ditta Albemarle e lo 0,3% di dicumi1perossido per rendere ignifugo il prodotto. La frazione fra 1 e 1,5 mm viene quindi lavorata come nell’esempio 1 (Parte 1). Le lastre vengono messe in stufa a 70<‘>C per 2 gg per allontanare il pentano residuo: vengono quindi ricavati i provini (9cm x 19cm x 2cm) per il test di comportamento al fuoco secondo la norma DIN 4102. I provini superano il test.
La conducibilità termica rimane invariata.
ESEMPIO 7
In un estrusore vengono alimentate, direttamente dalla sezione di devolatilizzazione, 94,83 parti di un copolimero stirene/alfa-meti1-stirene 96/4 fuso avente melt index di 9
g/10’ a 200°C/Skg, 2 parti del carbon black usato nell’esempio
1, 0,5 parti di eti 1 en-bi s-ste reammi de , 2,63 parti di
esabromociclododecano stabilizzato (BRE 5300 venduto dalla
Chemtura) e 0,54 parti di 2,3-dimetil 2 , 3-di feni 1 butano
(Perkadox 30 venduto dalla Akzo) . Dopo aver portato il polimero
a 200“C, si iniettano 5,2 parti di una miscela n-pentano/ipentano con rapporto in peso 75/2 5 su 100 parti di prodotto
fuso .
La massa risultante viene miscelata tramite miscelatori
statici, raffreddata a 180<°>c, estrusa attraverso i fori della
filiera aventi un diametro di 0,6 mm, granulata mediante una
serie di coltelli ruotanti a contatto con la superficie della
filiera in modo da ottenere delle perle approssimativamente
sferiche di diametro medio di circa 1,2 mm. La filiera è
sottoposta ad un raffreddamento mediante passaggio di acqua
forzata.
Le perle vengono convogliate dal flusso d’acqua,
raffreddate fino a 35<*>C, separate dall’acqua, asciugate in una
corrente di aria tiepida.
Le perle vengono quindi additivate con 200 ppm di
glicerina e con il coati ng dell’esempio 1.
Le perle vengono quindi espanse, stampate e, come negli
esempi precedenti , si ricavano le lastre a 17 g/1 per il test
di comportamento al fuoco (i provini superano il test al fuoco
secondo DIN 4102) e per il test di conducibilità termica,
risultata 31,8 mw/mk.
ESEMPIO 8
L’esempio 7 viene ripetuto ma alimentando 4 parti del carbon black dell’esempio 1. La conducibilità termica è risultata,a 17,4 g/1 di 30,3 mw/mk e a 11,2 g/1 di 32,6 mw/mk.
ESEMPIO 9
L’esempio 7 viene ripetuto ma alimentando 5,0 parti del carbon black dell’esempio 1 e 0,2 parti di grafite Timcal SFG6.
La conducibilità termica è risultata, a 18,3 g/1, di 30,1
mw/mk.
ESEMPIO 10
L’esempio 7 viene ripetuto ma alimentando in estrusore il copolimero stirene/alfa-metil-stirene in granuli premiscelato con il carbon black, 1’esabromociclododecano stabilizzato ed il dimetildifenilbutano. La conducibilità termica è risultata, a 17,3 g/1,di 31,6 mw/mk.
Claims (29)
- RIVENDICAZIONI 1. Polimeri vi ni Ί aromati ci espansibili che comprendono: a) una matrice ottenuta poi imeri zzando 50-100% in peso di uno o più monomeri vi ni 1 aromati ci e 0-50% in peso di almeno un monomero copolimerizzabile; b) 1-10% in peso, calcolato sul polimero (a), di un agente espandente inglobato nella matrice polimerica; c) 0,01-20% in peso, calcolato sul polimero (a), di una carica comprendente carbon black, elettricamente conduttivo e omogeneamente distribuito nella matrice polimerica, con area superficiale, misurata secondo ASTM D-3037-89, compresa fra
- 5 e 200 m<2>/g ■ 2. polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo la rivendicazione 1, in cui il carbon black ha una resistenza elettrica specifica, inferiore a 15 Ohm-cm.
- 3. Polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo la rivendicazione 1, in cui il carbon black è preparato a partire da olio combustibile o da acetilene.
- 4. Polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo la ri vendi cazi one 1 o 2, in cui il carbon black ha una dimensionale compresa fra 30 e 500 nm.
- 5. Polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la carica additivata al polimero vinilaromatico comprende fino al 5% in peso di grafi te .
- 6. polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo la rivendicazione 5, in cui la grafite, naturale o sintetica, ha una dimensionale (dso) compresa fra 0,5 e 50 pm ed un’area superficiale di 5-50 nf/g.
- 7. polimeri vi ni ìaromati ci espansibili secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il carbon black, conduttivo elettricamente, è caratteri zzato da un contenuto di zolfo compreso tra 0,1 e 2000 ppm, un residuo in ceneri compreso tra 0,001 e 0,05%, una perdita al calore compresa tra 0,001 e 1%, un numero di iodio compreso tra 10 e 300 g/kg ed unvalore di assorbimento del di butil ftalato (DBPA) compreso tra 50 e 500 mi / (100 g) .
- 8. Polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo la rivendicazione 1, in cui il monomero vi ni Ìaromati co è scelto fra quelli che rispondono alla seguente formula generale:in cui R è un idrogeno o un gruppo metile, n è zero o un intero compreso fra 1 e 5 e Y è un alogeno, come cloro o bromo, o un radicale al chi li co o al cossi li co avente da 1 a 4 atomi di carbonio.
- 9. polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti , in cui il carbon black conduttivo elettricamente è presente in quantità compresa fra 0, 1 e 6% i n peso, rispetto al pol imero.
- 10. Articoli espansi ottenibili con i polimeri vini1aromatici espansibili di cui ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, di densità compresa fra 5 e 50 g/1 e conduttività termica compresa fra 25 e 50 mw/mK.
- 11. Procedimento per preparare polimeri vinilaromatici espansibili che comprende poiimerizzare in sospensione acquosa uno o più monomeri vinilaromatici, eventualmente insieme ad almeno un comonomero poiimerizzabile in quantità fino al 50% inpeso, in presenza di una carica comprendente carbon black, conduttivo elettricamente, di area superficiale compresa fra 5 e 200 m<2>/g ed in presenza di un iniziatore radicalico perossidico, contenente eventualmente almeno un anello aromatico, e di un agente di espansione aggiunto prima, durante 0 alla fine della polimerizzazione.
- 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui il carbon black ha una dimensionale compresa tra 30 e 500 nm.
- 13. Procedimento secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui la carica comprende fino al 5% in peso di grafite.
- 14. Procedimento secondo la rivendicazione 11, 12 o 13, in cui 1a grafite, naturaie o sintetica, ha una dimensionaie compresa fra 0,5 e 50 μυη ed un’area superficiale di 5-50 m<2>/g■
- 15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, in cui il carbon black è caratterizzato da un contenuto di zolfo compreso tra 0,1 e 2000 ppm, un residuo in ceneri compreso tra 0,001 e 0,05%, una perdita al calore compresa tra 0,001 e 1%, un numero di iodio compreso tra 10 e 300 g/kg ed un valore di assorbimento del dibutilftalato (DBPA) compreso tra 50 e 500 ml/ClOO g) .
- 16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 15, in cui la polimerizzazione in sospensione avviene attraverso una soluzione di polimero vi ni 1 aromati co nel monomero, o miscela di monomeri , dove la concentrazione di polimero è compresa fra 1 e 30% in peso.
- 17. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da11 a 16, in cui , al termine della polimerizzazione, si ottengono perle di polimero sostanzialmente sferiche con diametro medio compreso fra 0,2 e 2 mm all 'interno delle quali la carica comprendente carbon black conduttivo elettricamente risulta omogeneamente dispersa.
- 18. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 17, in cui la carica comprende agenti ritardati la fiamma in quantità compresa fra 0,1 e 8% e sinergici in quantità compresa tra 0,05 e 2% rispetto al peso del polimero ri sultante .
- 19. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 18, in cui gli agenti di espansione sono aggiunti durante la fase di polimerizzazione e sono scelti fra gli idrocarburi al i fati ci o ci cl oal 1 fati ci contenenti da 3 a 6 atomi di carbonio; i derivati alogenati di idrocarburi alifatici contenenti da 1 a 3 atomi di carbonio; l’anidride carbonica e 1 ’ acqua.
- 20. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 19 in cui le perle di polimero vengono trattate termicamente con aria calda compresa tra 30 e 60“C.
- 21. Procedimento per la preparazione di polimeri vi ni 1aromatici espansibili che comprende le fasi di: - poli meri zzare in sospensione acquosa o in massa uno o più monomeri vi ni 1aromati ci in presenza della sola caricacomprendente carbon black; - separare le perle o 1 granuli cosi ottenuti; - risospendere in acqua le perle o i granuli e riscaldare fino ad ottenere la loro sferulizzazione; - aggiungere alla sospensione gli agenti di espansione e mantenere le perle a loro contatto fino ad impregnazione; e - separare nuovamente le perle.
- 22. Procedimento per preparare in massa continua polimeri vi ni 1 aromati ci espansibili che comprende i seguenti stadi in serie : i. miscelare un polimero vi ni laromati co in granuli o già allo stato fuso comprendente S0-100% in peso di uno o più monomeri vi ni 1 aromati ci e 0-50% in peso di almeno un monomero copolimerizzabile, unitamente ad una carica comprendente carbon black conduttivo elettricamente con un’area superficiale compresa tra 5 e 200 m<2>/g; ii. riscaldare eventualmente il polimero vini1aromatico ad una temperatura superiore al relativo punto di fusione; iii. incorporare nel polimero fuso, prima dell'estrusione attraverso una filiera, un agente espandente ed eventuali additivi; iv. miscelare la composizione polimerica così ottenuta mediante elementi miscelanti statici o dinamici; e v. granulare la composizione così ottenuta in un dispositivo che comprende una filiera, una camera dì taglio ed unsistema di taglio.
- 23. Procedimento secondo la rivendicazione 22, in cui il carbon black ha una dimensionale compresa tra 30 e 500 nm.
- 24. Procedimento secondo la rivendicazione 22 o 23, in cui la carica comprende fino al 5% in peso di grafite.
- 25. Procedimento secondo la rivendicazione 22, 23 o 24, in cui la grafite, naturale o sintetica, ha una dimensionale compresa fra 0,5 e 50 pm ed un’area superficiale di S-50 m<2>/g.
- 26. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 22 a 25, in cui il carbon black conduttivo è caratterizzato da contenuto di zolfo compreso tra 0,1 e 2000 ppm, un residuo in ceneri compreso tra 0,001 e 0,05, una perdita al calore compresa tra 0,001 e 1%, un numero di iodio compreso tra 10 e 300 g/kg ed un valore di assorbimento del dibuti1ftalato (DBPA) compreso tra 50 e 500 ml/(100 g).
- 27. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 22 a 26, in cui il polimero vini laromati co è già allo stato fuso e proviene dallo stadio di devolatilizzazione di un impianto di polimerizzazione.
- 28. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 27, in cui le perle espansibili prodotte sono pre-trattate mediante i metodi generalmente applicati alle perle prodotte con i processi convenzi onali e che consistono essenzialmente nel : a) ricoprire le perle con un agente liquido antistatico come le ammine, le al chi 1 ammi ne terziarie etossilate, i copolimeri ossido di etilene-ossido di propilene; b) applicare sulle perle così trattate il coating costituito essenzialmente da una miscela di mono, di, tri-esteri della glicerina con acidi grassi e da stearati metallici quali stearato di zinco e magnesio.
- 29. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 24, in cui la carica comprendente carbon black conduttivo elettricamente è aggiunto anche nel coating insieme alla miscela degli esteri. Milano, ?.q nnv ?nnfi
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