MX2012008758A

MX2012008758A - Copolimero de oxido de poliestireno/polietileno para mejorar la permeabilidad de vapor de agua en espumas termoplasticas.

Info

Publication number: MX2012008758A
Application number: MX2012008758A
Authority: MX
Inventors: Yadollah Delaviz; Raymond M Briendel; Mitchell Z Weekley; John F Budinscak
Original assignee: Owens Corning Intellectual Cap
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-09-07
Also published as: WO2011094372A4; BR112012018979A2; CN102782029A; US8754143B2; CA2787835A1; WO2011094372A3; WO2011094372A2; US20130225704A1; US8378001B2; US20110190405A1; MX357683B

Abstract

Se proporcionan espuma polimérica y productos de espuma polimérica que contienen un material polimérico espumable, al menos un agente de soplado, un copolímero de óxido de poliestireno/polietileno, y opcionalmente, un agente atenuante de infrarrojo. En modalidades ejemplares, el agente de soplado incluye al menos un agente de soplado de hidrocarburo. El copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno proporciona una permeabilidad al vapor de agua de 1.1 más en el producto de espuma extruida sin afectar de manera dañina las propiedades físicas o térmicas del producto. Adicionalmente, el copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno tiene un efecto positivo sobre la procesabilidad de los agentes de soplado en la composición empleando la ventana de proceso y mejorando la solubilidad del agente de soplado en la masa fundida polimérica. De este modo, el copolímero de óxido de poliestireno/polietileno presente en la composición de la invención actúa como un agrandador celular, un plastificante, un adyuvante de procesamiento. También se proporciona un método para formar un producto de espuma extruida.

Description

COPOLIMERO DE OXIDO DE POLIESTIRENO/POLIETILENO PARA MEJORAR LA PERMEABILIDAD DE VAPOR DE AGUA EN ESPUMAS TERMOPLAS ICAS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona de manera general con productos de espuma extruida, y de manera más particular, con una espuma de poliestireno que contiene un copolimero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno donde las espumas poliméricas tienen una permeabilidad al vapor de agua mejorada y no poseen potencial de agotamiento de la capa de ozono y un bajo potencial de calentamiento global. También se proporciona un método para formar esas espumas poliméricas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las estructuras resinosas espumadas son útiles en una amplia variedad de aplicaciones como aislamiento térmico, en embalaje, y como absorbentes. Las espumas extruidas son producidas generalmente fundiendo un polímero junto con cualesquier aditivos deseados para crear una masa fundida polimérica. Un agente de soplado es mezclado con la masa fundida polimérica a una temperatura y presión apropiadas para producir una mezcla de gel espumable. La mezcla de gel espumable es entonces enfriada y extruida en una zona de presión reducida, lo cual da como resultado el espumado del gel y la formación del producto de espuma extruida deseado. Como será apreciado, las cantidades relativas de los polímeros, agentes de soplado y aditivos, así como la temperatura y forma en la cual la presión es reducida tenderán a afectar las cualidades y propiedades del producto espumado resultante.

Los agentes de soplado tradicionales para productos de espuma extruida incluyen clorofluorocarburos (CFC) e hidrocloroofluorocarburos (HCFC). Una de las ventajas de ambos agentes de soplado CFC y HCFC es su alta solubilidad en una masa polimérica fundida durante el proceso de fabricación. La mayor solubilidad del agente de soplado promueve una reducción en la viscosidad cuando el agente de soplado es mezclado con la masa fundida polimérica. A su vez, la menor viscosidad conduce a un menor requerimiento de energía para el mezclado. Por otro lado, una desventaja mayor a esos agentes de soplado tradicionales es que un incremento en el número de gobiernos alrededor del mundo que han ordenado la eliminación de los agentes de soplado CFC y HCFC debido a la preocupación ambiental creciente. Los CFC, y muchos otros halocarburos, han sido reconocidos como amenazas ambientales globales serias debido a su capacidad de causar el agotamiento del ozono atmosférico y calentamiento global. El impacto del agotamiento del ozono y el calentamiento global de compuestos químicos como los CFC y HCFC son medidos por el potencial de agotamiento de ozono (ODP) y potencial de calentamiento global (GWP) respectivamente.

En vista de la fase obligatoria de los agentes de soplado con un alto ODP y un alto GWP, ha existido un movimiento por reemplazar los agentes de soplado convencionales con agentes de soplado más amigables con el ambiente, como hidrofluorocarburos (HFC) y CO2, en aplicaciones de espuma aislante. Aunque los HCFC proporcionan una barrera térmica superior en comparación con los HFC y CO2, el cloro presente en los HCFC posee un potencial de agotamiento de ozono. Adicionalmente , con el tiempo, la fase gaseosa de clorofluorocarubro remanente en la espuma es liberada hacia la atmósfera, reduciendo por lo tanto el valor aislante de la espuma y contribuyendo potencialmente además al potencial de calentamiento global. Además, cada uno de los agentes de soplado "no convencionales" conducen a un tamaño y morfología de célula diferentes, dependiendo del agente de soplado particular elegido. Adicionalmente, los tamaños de célula de las espumas producidas por esos agentes de soplado generalmente amigables con el ambiente son demasiado pequeños para proporcionar un valor aislante aceptable al producto espumado y generalmente dan como resultado una mayor densidad y un producto más costoso.

Además, la permeabilidad al vapor de agua de las espumas producidas con HCFC típicamente tiene una permeabilidad al vapor de agua de 1.0 o menos. De manera deseable, la permeabilidad al vapor de agua de tamaños de espuma extruida es mayor de 1.0 perm. por pulgada. La mejora de la permeabilidad a vapor de agua en tableros de espuma extruida se está volviendo un factor importante en el diseño y aplicaciones de construcción de edificios. La permeabilidad al vapor de agua de tableros de espuma extruida es un factor importante para inhibir el potencial de condensación asi como el crecimiento de moho y hongos sobre los tableros espumados y en un sistema de pared en el cual sean usados tableros de espuma. Cuando el agua, polvo, y otros nutrientes microbianos contaminan el tablero de espuma, ellos proporcionan un medio para soportar el crecimiento de bacterias, hongos y/o moho e y sobre el tablero espumado. El crecimiento bacteriano, fangal y de mohos puede causar olor, decoloración, y/o deterioro del producto. Los intentos anteriores por eliminar el crecimiento de moho se han enfocado sobre la limitación de la intrusión de agua liquida y la condensación de vapor de agua dentro del montaje de pared.

A pesar de los intentos anteriores por reducir el ODP y GWP, sigue existiendo la necesidad en la técnica de lograr una espuma polimérica extruida que tenga una mejor permeabilidad al vapor de agua cuando sean usados agentes de soplado no HCFC que mantengan las propiedades físicas positivas de espumas de poliestireno extruidas convencionales, que proporcionen un producto espumado con un mayor valor aislante (valor R) , y que satisfagan los requerimientos estrictos para una reducción en el potencial de calentamiento global y potencial de agotamiento del ozono.

BREDE DESCRIPCION DE LA INVENCION Un objetivo de la presente invención es proporcionar una composición para formar una espuma poliméríca termoplástica rígida, de célula cerrada que incluya un material polimérico espumable, al menos un agente de soplado, un copolímero de anhídrido maléico-estirteno injertado con óxido de polietileno, y opcionalmente un agente de atenuación de infrarrojo. El agente de soplado puede ser seleccionado de hidrofluorocarburos, hidrocarburos alifáticos de Ci a Cg, alcoholes alifáticos de Ci a C3, dióxido de carbono, acetona, gases neutros, aire, agua, acetonas, éteres, formiato de metilo, peróxido de hidrógeno y combinaciones de los mismos. El copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno proporciona una permeabilidad al vapor de agua de 1.1 perm. por pulgada o más a productos espumados hechos utilizando la composición de la invención. En modalidades ejemplares, el material polimétrico espumable incluye poliestireno, un agente de soplado que incluye un agente de soplado de HFC, y un agente atenuante de infrarrojo que incluye grafito y nanografito . copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con do de polietileno tiene la fórmula descrita en la Fórmula donde X = 100 a 2,500; y = 20 a 500; Z = 5 a 50 y R = Ci a C25 · Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un producto espumado que incluye una composición espumable extruida que comprende un material polimérico espumable, al menos un agente de soplado, un copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno, y opcionalmente, uno o más agentes atenuantes de infrarrojo. El copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno tiene la estructura química expuesta en la Fórmula I anteriormente. El copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno incrementa la permeabilidad al vapor de agua del producto sin afectar de manera dañina las propiedades físicas o térmicas del producto espumado. Adicionalmente, el copolímero de óxido de poliestireno/polietileno proporciona una permeabilidad al vapor de agua de 1.1 perm. por pulgada o más en el producto espumado polimérico. En modalidades ejemplares, el material polimérico espumable incluye poliestireno, un agente de soplado que incluye un agente de soplado de HFC, y un agente atenuante de infrarrojo que incluye nanografito.

Un objetivo más de la presente invención es proporcionar un método para formar un producto espumado de célula cerrada, rígido, que incluye calentar un material polimérico aromático de alquenilo, un copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno, y opcionalmente un agente atenuante de infrarrojo a una primera temperatura suficiente para fundir el material polimérico y formar una masa fundida polimérica, incorporar al menos un agente de soplado en la masa fundida polimérica a una primera presión para formar un gel espumable, enfriar el gel espumable a una segunda temperatura, donde la segunda temperatura es menor que la primera temperatura, y extruir la masa fundida polimérica fría a una presión suficiente para formar un producto de espuma extruida de célula cerrada, rígido. El copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno tiene la estructura química expuesta en la Fórmula I anteriormente. El método también puede incluir componer el copolímero de óxido de poliestireno/polietileno en un soporte, granular el óxido de poliestireno/polietileno compuesto para formar un granulado, y agregar el granulado a la masa fundida polimérica. Además, el copolímero de óxido de poliestireno/polietileno es un soporte para incorporar óxido de políetileno en la masa fundida polimérica. El copolímero de óxido de poliestireno/polietileno puede proporcionar una permeabilidad al vapor de agua de 1.1 perm. por pulgada o más en el producto de espuma extruida.

Una ventaja de la presente invención es que el óxido de políetileno mejora la permeabilidad al vapor de agua del producto espumado sin afectar de manera dañina las propiedades físicas o térmicas del producto.

Otra ventaja de la presente invención es que la composición de la presente invención tiene un potencial de calentamiento global bajo y poco o ningún potencial de agotamiento del ozono.

Otra ventaja aún más de la presente invención es que la inclusión del copolímero de poliestireno/polietileno en la composición espumable no requiere modificación al equipo de fabricación existente y por lo tanto no incrementa los costos de fabricación.

Una ventaja más de la presente invención es que las espumas producidas por la composición de la presente no tienen toxicidad hacia las criaturas vivas.

Otra ventaja aún más de la presente invención es que el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno proporciona una permeabilidad al vapor de agua mayor de 1.1 perm. por pulgada al producto de espuma extruida.

También es una ventaja de la presente invención que el copolimero de anhídrido maléico con estireno injertado con óxido de polietileno mejora la miscibilidad y uso del óxido de polietileno.

Otra ventaja de la presente invención es que el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno es una fuente para la incorporación de materiales terciarios que generalmente no son compatibles con el polímero base en la masa fundida polimérica.

Otra característica más de la presente invención es que el injerto del óxido de polietileno al copolimero de estireno-anhídrido maléico supera la incompatibilidad del poliestireno y el óxido de polietileno.

Los anteriores y otros objetivos como características y ventajas de la invención, se volverán completamente evidentes aquí posteriormente a partir de una consideración de la siguiente descripción detalla. Debe comprenderse expresamente que, sin embargo, las figuras son para propósitos ilustrativos y no deben construirse para definir los límites de la invención.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las ventajas de esta invención serán evidentes tras la consideración de la siguiente descripción detallada de la invención, especialmente cuando se tome en conjunto con las figuras acompañantes donde: La Figura 1 es una ilustración de la reacción del copolimero de estireno-anhidrido maléico con un etoxilato de alcohol de acuerdo con al menos una modalidad ejemplar de la invención ; La Figura 2 es una ilustración esquemática de un aparato de extrusión para formar una espuma extruida de acuerdo con al menos una modalidad ejemplar de la invención; y La Figura 3 es una ilustración gráfica de la permeabilidad al vapor de agua (por pulgada) contra el por ciento del copolimero de óxido de poliestireno/polietileno agregado (por ciento real) .

DESCRIPCION DETALLADA Y MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION A menos que se defina otra cosa, todos los términos técnicos y científicos usados aquí tienen los mismos significados que son comúnmente comprendidos por un experto en la técnica a la cual pertenece la invención. Aunque cualesquier métodos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos aquí pueden ser usados en la práctica o prueba de la presente invención, los métodos y materiales preferidos son los descritos aquí. Todas las referencias citadas aquí, incluyendo las solicitudes de patente publicadas o U.S. correspondientes o extranjeras, patentes expedidas en los Estados Unidos o extrajeras, o cualquier otra referencia, son incorporadas cada una aquí como referencia en su totalidad, incluyendo todos los datos, tablas, figuras y texto presentado en las referencias citadas. En las figuras, el espesor de las líneas, capas y regiones pueden estar exagerados para mayor claridad. Debe notarse que números similares encontrados a través de las figuras denotan elementos similares.

Los términos "composición" y "composición de la invención" pueden ser usados de manera intercambiable aquí. Además, los términos "copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno", "copolímero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno", y "copolímero de óxido de poliestireno/polietileno" pueden ser usados de manera intercambiable dentro de esta solicitud. Adicionalmente, los términos "tablero de espuma", "tablero de espuma extruida", y "tablero de espuma de la invención" pueden ser usados de manera intercambiable aquí. También los términos "copolímero de estireno/anhídrido maléico injertado con óxido de polietileno", copolimero de óxido de poliestireno/polietileno, "copolimero de anhídrido maléico y estireno injertado con óxido de polietieleno", "copolimero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno", y "copolimero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno" pueden ser usados de manera intercambiable dentro de esta aplicación.

La presente invención se relaciona con espumas extruidas o expandidas, poliméricas , que contienen un copolimero de óxido de poliestireno/polietileno como un agente mejorador de la permeabilidad al vapor de agua para incrementar la permeabilidad del vapor de agua del producto espumado. El agente que mejora la permeabilidad al vapor de agua incrementa la permeabilidad al vapor de agua del producto espumado sin afectar de manera dañina las propiedades físicas o térmicas del producto espumado. La composición usada para formar las espumas extruidas (o expandidas) que tienen una permeabilidad al vapor de agua mejorada incluyen material polimérico espumable, al menos un agente de soplado (por ejemplo, hidrofluorocarburo (HFC) ) , un copolimero de óxido de poliestireno/polietileno, y de manera deseable, un agente atenuante de infrarrojo (por ejemplo, grafito o nanografito) . El copolimero de anhídrido maléico -estireno injertado con óxido de polietileno mejora la miscibilidad del óxido de polietileno. Además, el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno actúa como un adyuvante de proceso y un plastificante, mejora la solubilidad del agente de soplado, y disminuye la presión de la matriz.

El material polimérico espumable es el esqueleto de la formulación y proporciona resistencia, flexibilidad, tenacidad, y durabilidad al producto final. El material polimérico espumable no está particularmente limitado, y de manera general, puede ser usado cualquier polímero que pueda ser espumado como el polímero espumable en la mezcla de resina. El material polimérico espumable puede ser termoplástico o termoendurecible . El material polimérico particular puede ser seleccionado para proporcionar suficiente resistencia mecánica y/o el proceso utilizado para formar los productos poliméricos espumados finales. Además, el material polimérico espumable es preferiblemente, químicamente estable, es decir, generalmente no reactivo, dentro del intervalo de temperatura esperado durante la formación y uso posterior en una espuma polimérica. Los ejemplos no limitantes de materiales poliméricos espumables adecuados incluyen polímeros aromáticos de alquenilo, cloruro de polivinilo (PVC), cloruro de polivinilo clorado (CPVC) , polietileno, polipropileno, policarbonatos , poliisocianuratos, poliéterimidas , poliamidas, poliésteres, policarbonatos, metacrilato de polimetilo, óxido de polifenileno, poliuretanos, compuestos fenólicos, poliolefmas, estirenoacrilonitrilo, acnlonitrilo-butadieno-estireno, terpolimero de bloques de acrílicos/estireno/acrilonitrilo (ASA) , polisulfona, poliuretano, polifenilensulfuro, resinas de acetal, poliamidas, poliaramidas, poliimidas, ésteres de ácido poliacrilico, copolimeros de etileno y propileno y copolimeros de estireno y butadieno, y copolimeros de acetato de vinilo y etileno, polímeros modificados con caucho, mezclas de polímeros termoplásticos , y combinaciones de los mismos .

En una modalidad ejemplar, el material polimérico espumable es un material polimérico aromático de alquenilo. Los materiales poliméricos aromáticos de alquenilo incluyen homopolímeros y copolimeros aromáticos de alquenilo de compuestos aromáticos de alquenilo y comonómeros etilénicamente insaturados copolimerizables . Además, el material polimérico de alquenilo puede incluir porciones menores de polímeros aromáticos no alquenílicos . El material polimérico aromático de alquenilo puede estar formado de uno o más homopolímeros aromáticos de alquenilo, uno o más copolimeros aromáticos de alquenilo, una mezcla de uno o más de cada uno de los homopolímeros y copolimeros aromáticos de alquenilo, o mezclas de los mismos con un polímero aromático no alquenílico. Sin importar los componentes de la composición, el material polimérico aromático de alquenilo puede incluir más de 50 o más de 70 por ciento en peso de unidades monoméricos aromáticas de alquenilo. En al menos una modalidad de la invención, el material polimérico aromático de alquenilo es formado totalmente de unidades monoméricas aromáticas de alquenilo.

Los ejemplos de polímeros aromáticos de alquenilo incluyen, pero no se limitan a, aquellos polímeros aromáticos de alquenilo derivados de compuestos aromáticos de alquenilo como estireno, -metilestireno , etilestireno , vinilbenceno, viniltolueno, cloroestireno, y bromoestireno . En al menos una modalidad, el polímero aromático de alquenilo es polies ireno .

Cantidades menores de compuestos monoetilénicamente insaturados como ácidos y ésteres de alquilo de C2 a C , derivados ionoméricos, y dienos de C2 a C6 pueden ser copolimerizados con compuestos aromáticos de alquenilo. Los ejemplos no limitantes de compuestos copolimerizables incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido maléico, ácido itacónico, acrilonitrilo, anhídrido maléico, acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de isobutilo, acrilato de n-butilo, metacrilato de metilo, acetato de vinilo y butadieno.

Los productos espumados pueden ser formados sustancialmente de (por ejemplo, más de 95 por ciento) , y en la mayoría de las modalidades, formados totalmente de poliestireno . El material polimérico espumable puede estar presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 60% hasta aproximadamente 95% en peso, en una cantidad de aproximadamente 70% hasta aproximadamente 90% en peso, o en una cantidad de aproximadamente 85% hasta aproximadamente 90% en peso. En modalidades ejemplares, el material polimérico espumable puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 90% hasta aproximadamente 95% en peso. Como se usa aquí, el término "% en peso" significa que indica un porcentaje basado en el 100% del peso total de los componentes secos.

Debe apreciarse que las propiedades de la espuma extruida o producto de espuma pueden ser modificadas mediante la selección del peso molecular del polímero. Por ejemplo, la preparación productos de espuma extruida de menor densidad es facilitada usando polímeros de peso molecular más bajo. Por otro lado, la preparación de productos de espuma extruida de mayor densidad es facilitada por el uso de polímeros de peso molecular más alto o resinas de mayor viscosidad.

La composición espumable puede incluir al menos un agente de soplado de hidrofluorocarburo (HFC) . El hidrofluorocarburo específico utilizado no está particularmente limitado. Una lista exhaustiva de ejemplos de agentes de soplado de HFC adecuados incluye 1, 1-difluoroetano (HFC-152a), difluoroetano (HFC-152), 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,2,2- tetrafluoroetano (HFC-134), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), difluorometano (HFC-32), 1,3,3,3-pentafluoropropano (HFO-1234ze) , pentafluoroetano (HFC-125), fluoroetano (HFC-161), 1, 1, 2, 2, 3, 3-hexafluoropropano (HFC-236ca) , 1, 1, 1, 2, 3, 3-hexafluoropropano (HFC-236ea) , 1, 1, 1, 3, 3, 3-hexafluoropropano (HFC-236fa) , 1,1,1,2,2,3-hexafluoropropano (HFC-245ca) , 1, 1, 2, 3, 3-pentafluoropropano (HFC-245ea), 1,1,1,2,3- pentafluoropropano (HFC-245eb) , 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropropano (HFC-245fa), 1,1,1,4,4,4-hexafluorobutano (HFC-356mff ) , 1, 1, 1, 3, 3-pentafluorobutano (HFC-365mfc) , FEA-1100 (DuPont) , y combinaciones de los mismos .

Otros agentes de soplado útiles en la práctica de esta invención incluyen agentes de soplado inorgánicos, agentes de soplado orgánicos, y agentes de soplado químicos. Puede ser usado cualquier agente de soplado adecuado en la práctica de esta invención como agente de soplado. Sin embargo, debido a la preocupación ambiental creciente sobre el calentamiento global y el agotamiento del ozono, en modalidades ejemplares, la composición espumable está libre de agentes de soplado que contienen clorofluorocarburos (CFC) .

Los ejemplos no limitantes de agentes de soplado orgánicos adecuados para usarse en la presente invención incluyen hidrocarburos alifáticos de C2 a C9 (por ejemplo, metano, etano, propano, n-butano, ciclopentano, isobutano, n-pentano, isopentano y neopentano) , alcoholes alifáticos y no alifáticos de Ci a C5 (por ejemplo, metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, y butanol) . También pueden ser usados gases naturales como el dióxido de carbono (C02) , nitrógeno (N2), y/o argón (Ar) , como agente de soplado. El agua, aire, argón (Ar) , como agente de soplado. El agua, aire, cetonas (por ejemplo, acetona y metil etil cetona) , éteres (por ejemplo, éteres dimetilicos y éteres dietilicos), formiato de metilo, acetona y peróxido de hidrógeno también pueden ser usados como agentes de soplado. Los agentes de soplado identificados aquí pueden ser usados individualmente o en combinación. En modalidades ejemplares el agente de soplado incluye al menos un agente de soplado de hidrofluorocarburo (HFC) . El agente de soplado puede estar presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 6.0% hasta aproximadamente 8.5% en peso, y en modalidades ejemplares, de aproximadamente 7.5% hasta aproximadamente 8.0% en peso, o de aproximadamente 7.6% hasta aproximadamente 7.9% en peso. El agente de soplado utilizado en la composición de la invención es seleccionado de modo que la composición tenga un agotamiento de ozono de cero y un potencial de calentamiento global bajo o nulo. En al menos una modalidad ejemplar, el agente de soplado es 1 , 1-difluoroetano (HFC-152a) , 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), o una combinación de 1,1-difluoroetano (HFC-152a) y 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) .

Como se discutió anteriormente, la composición también puede contener al menos un agente atenuante de infrarrojo para incrementar el valor de R del producto de espuma. Los agentes de soplado de hidrofluorocarburo, aunque amigables con el ambiente, tienen a disminuir el valor de R del producto de espuma en comparación con un producto espumado con HCFC convencional (por ejemplo, valor de R por pulgada de 5.0) a densidades comparables. Como es enseñado en la publicación de Patente Estadounidense No. 2008/0242752 de Delaviz, et al., la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad, se descubrió que la adición de bajos niveles de un agente atenuante de infrarrojo a una composición espumable que contiene un agente de soplado de hidrofluorocarburo incrementa el valor de R de la espuma hasta una cantidad comparable con, o mejor que, una espuma producida con un agente de soplado de HCFC (por ejemplo, l-cloro-1,1-difluoroetano (HCFC-142b) ) .

También se descubrió que, de manera general, las espumas producidas con un agente atenuante de infrarrojo y un agente de soplado de hidrofluorocarburo tenían un valor de R por pulgada de 5.0. Los ejemplos no limitantes de agentes atenuantes de infrarrojo adecuados para usarse en la composición de la presente incluyen grafito, nanografito, negro de humo, carbono amorfo pulverizado, asfalto, asfalto granulado, vidrio molido, hebras de fibra de vidrio, mica, óxido de hierro negro, hojuelas de metal (por ejemplo, hojuelas o laminillas de aluminio), nanotubos de carbono, plaquitas de nanografeno, nanotubos de carbono (de una sola y múltiples paredes) , nanofibra de carbono, carbón activado, óxidos de metal (por ejemplo, óxido de titanio, óxido de aluminio, etc.), y combinaciones de los mismos. Como se usa en conjunto con esta invención, "nanocompuestos", como por ejemplo, "nanografito", pretenden denotar un compuesto que tiene un espesor en al menos una dimensión, muy probablemente el espesor de la partícula, de menos de aproximadamente 100 nanómetros. En modalidades ejemplares, el agente atenuante de infrarrojo está presente en la composición de espuma en una cantidad de aproximadamente 0% hasta aproximadamente 5.0% en peso del total de los componentes secos de la composición. En otras modalidades, el agente atenuante de infrarrojo puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 5.0% en peso, de aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 1.0% en peso, o en una cantidad de aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 0.5% en peso.

Aunque el uso de agentes de soplado no CFC reduce o elimina el agotamiento del ozono y los agentes de soplado no CFC tienen un potencial de calentamiento global bajo haluro no proporciona una mejora significativa en la permeablidad del vapor de agua sobre agentes de soplado de CFC convencionales. Como se usa aquí, la "permeabilidad al vapor de agua" significa la capacidad de que la humedad (por ejemplo, vapor de agua) pase a través del tablero de espuma. Tener una permeabilidad al vapor de agua apropiada o adecuada reduce o elimina el potencial de condensación y/o crecimiento de moho y hongos sobre los tableros espumados y/o en el sistema de pared en el cual sean usados los tableros de espuma. Como es sabido en la técnica, el crecimiento de mohos y hongos puede causar olor, decoloración y/o deterioro indeseable del producto. Una mayor permeabilidad al vapor de agua mejora el desempeño del tablero de espuma, permitiendo por lo tanto que el vapor de agua migre a través del tablero (y de este modo la pared de construcción) minimizando o eliminando la ocurrencia de condensación o crecimiento de mohos/hongos .

Los tableros de espuma extruida de célula cerrada formados usando agentes de soplado de CFC, como el HCFC-142b, típicamente tienen una permeabilidad al vapor de agua de 1.0 por pulgada o menos. Se ha determinado que los tableros de espuma producidos con agentes de soplado de HFC como el HFC-134a y/o HFC-152a y/o CO? no tienen un impacto significativo sobre la mejora de la permeabilidad al vapor de agua del tablero de espuma, puesto que esos tableros también típicamente tienen una permeabilidad al vapor de agua de menos de aproximadamente 1.0 por pulgada. Para mejorar la permeabilidad al vapor de agua de los tableros espumados formados con agentes de soplado no CFC, puede ser incluido un copolimero de anhídrido maléico-estireno injertado con óxido de polietileno que tenga la estructura química expuesta en la fórmula I en la composición.

Fórmula I donde X = 100 a 2, 500; y = 20 a 500; Z = 5 a 50 y R = Ci a C25.

Se ha descubierto de manera sorprendente que la adición del copolimero de óxido de poliestireno/polietileno de fórmula I en una cantidad tan pequeña como del 1.0% en peso produce un tablero de espuma que tiene una permeabilidad al vapor de agua que es mayor de 1.1 perm. por pulgada. Adicionalmente, se ha descubierto que la adición de un peso tan bajo como el 1.0% del copolimero de óxido de poliestireno/polietileno y la composición espumable da como resultado una mejora de la permeabilidad al vapor de agua de más del 50%. El copolimero de óxido de poliestireno/polietileno en la composición espumable proporciona una permeabilidad al vapor de agua de al menos 1.1 perm. por pulgada sin un impacto adverso y/o negativo sobre las propiedades físicas y térmicas del tablero de espuma extruida. La adición del copolimero de óxido de poliestireno/polietileno a la composición espumable proporciona una permeabilidad al vapor de agua de más de 1.1 perm. por pulgada, y en modalidades ejemplares, de 1.1 perm. por pulgada hasta 1.5 perm. por pulgada, o de 1.2 perm. por pulgada a 1.5 perm. por pulgada, o de 1.3 perm. por pulgada hasta 1.5 perm. por pulgada.

Además, la inclusión de un agente atenuante de infrarrojo de la composición espumable no tiene impacto significativo sobre la mejora de la permeabilidad al vapor de agua de tableros de espuma extruida. De este modo, las espumas producidas con un agente atenuante de infrarrojo, un agente de soplado de hidrofluorocarburo, y un copolimero de óxido de poliestireno/polietileno tiene un incremento del valor de R por pulgada, y un incremento en la permeabilidad del vapor de agua. Aunque no se desea ser limitado por ninguna teoría particular, se cree que la inclusión del copolimero de óxido de estireno/polietileno y la composición da como resultado la desaparición de pequeñas células y la formación de células mas grandes en el tablero de espuma extruida. Este incremento en la formación de células más grandes (en detrimento de las células más pequeñas) causado por el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno da como resultado un menor número de células totales dentro del tablero de espuma, y en consecuencia, un número menor de paredes de célula por mm cuadrado. Se tiene la hipótesis de que debido a que los tableros de espuma extruida está formado de células cerradas, un número menor de células totales en el tablero de espuma da como resultado menos paredes celulares de las necesarias para que el vapor de agua pase a su través. Las paredes celulares crean una barrera para el vapor de agua. Por lo tanto, se tiene la hipótesis de un menor número de células da como resultado menos paredes celulares en un detrimento a la permeabilidad al vapor de agua para el tablero de espuma extruida.

Funcionalmente, el copolimero de poliestireno/anhidrido maléico es mucho más compatible con el polímero base que el óxido de polietileno solo. Como resultado, el copolimero de poliestireno/anhídrido maléico proporciona un vehículo para incorporar fácilmente óxido de polietileno en la matriz/masa fundida polimérica. Esta compatibilidad también ¦ puede ayudar a mejorar la compatibilidad de compuestos con químicas similares a la del estireno para que sean compatibles con el óxido de polietileno. Adicionalmente, el copolimero de estireno/anhídrido maléico injertado con óxido de polietileno proporciona un medio para la incorporación de otros materiales (por ejemplo terciarios que generalmente no son compatibles con el polímero base y la masa fundida polimérica) . De este modo, se contempló que el copolímero de óxido de polietileno injertado con poliestireno/anhídrido maléico puede ser soportado por otros materiales incompatibles en la masa fundida polimérica, en tanto se copolimericen . Debe apreciarse que sus conceptos pueden expandirse a otros termoplásticos asi como espumas termoendurecibles . También debe apreciarse que aunque esta aplicación está dirigida a un copolímero de poliestireno/anhídrido maléico injertado con copolímeros de óxido de poliestireno y se hace referencia aquí a copolímeros de poliestireno/anhídrido maléico injertados con óxido de polietileno, la reacción mostrada en la Figura 1 puede expandirse para incorporar otros agentes que mejoren la permeabilidad al vapor de agua, copolimerizables, como, por ejemplo, óxido de polietileno, óxido de propileno, óxido de polibutíleño, así como otros compuestos homólogos.

Se ha descubierto de manera sorprendente que el copolímero de poliestireno/anhídrido maléico injertado con óxido de polietileno descrito en la fórmula I incrementa la permeabilidad al vapor de agua de la espuma polimérica y cambia o aún niega el tamaño de célula disminuido causado por el agente de soplado de HFC y/o el agente atenuante de infrarrojo. Además, el copolimero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno tiene un efecto positivo sobre la procesabilidad de los agentes de soplado de HFC en la composición al ampliar la ventana de proceso y mejorar la solubilidad del HFC en la masa fundida polimérica. De este modo, el copolimero de poliestireno/anhidrido maleico injertado con óxido de polietileno presente en la composición de la invención actúa como un mej orador de la permeabilidad al vapor de agua, un plastificante, y un adyuvante de proceso. Además, las porciones de óxido de polietileno agregan polaridad a la masa fundida polimérica y ayudan a mejorar la solubilidad de los agentes de soplado de HFC (por ejemplo, HFC-134a, HFC-152a, y C02) . Debido al efecto plastificante del copolimero de óxido de poliestireno/polietileno, es creado un volumen libre en la masa fundida, lo cual da como resultado una mayor solubilidad del agente de soplado y una disminución de la viscosidad de la masa fundida.

El copolimero de óxido de poliestireno/polietileno puede ser agregado a la composición en una cantidad de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 5.0% en peso, particularmente de aproximadamente 1.0% hasta aproximadamente 4.0% en peso, y en modalidades ejemplares, de aproximadamente 1.0% hasta aproximadamente 3.0% en peso de los componentes secos totales de la composición.

Además, la composición de la invención puede contener un agente pirorretardante en una cantidad de hasta aproximadamente 1.0% en peso. Por ejemplo, los compuestos químicos pirorretardantes pueden ser agregados al proceso de fabricación de espuma extruida para impartir características pirorretardantes a los productos de espuma extruida. En modalidades ejemplares, el agente pirorretardante es agregado al gel espumable, lo cual es descrito más adelante con respecto a la formación de la espuma de la invención. Los ejemplos no limitantes de compuestos químicos pirorretardantes adecuados para usarse en la composición de la invención incluyen compuestos alifáticos bromados como el hexabromociclododecano y pentabromociclohexano, éteres de fenilo bromados, ásteres de ácido tetrabromoftálico, y combinaciones de los mismos.

Pueden ser incorporados aditivos opcionales como agentes nucleantes, agentes plastificantes , pigmentos, elastómeros, auxiliares de la extrusión, antioxidantes, cargas, agentes antiestáticos, composición de la invención. Esos aditivos opcionales pueden ser incluidos en cantidades necesarias para obtener las características deseadas del gel espumable o los productos de espuma extruida resultantes. Los aditivos pueden ser agregados a la mezcla polimérica o pueden ser incorporados a la mezcla polimérica antes, durante, o después del proceso de polimerización usado para producir el polímero .

Para formar una espuma polimérica aromática de alquenilo de acuerdo con los principios de la presente invención, el material polimérico espumable (por ejemplo, poliestireno) puede ser calentado a una temperatura en o por encima de la temperatura de transición vitrea o temperatura de fusión del polímero para formar un material polimérico plastificado o fundido. El agente atenuante de infrarrojo (por ejemplo, nanografito) puede ser mezclado en la masa fundida polimérica o mezclado en seco con el material polimérico antes de la plastificación o fusión del material polimérico espumable. Debe apreciarse que el nanografito también puede ser agregado directamente como un polvo, en una forma compacta, o en una suspensión. El copolímero de óxido de poliestireno y polietileno es un líquido altamente viscoso y/o cera a temperatura ambiente. En consecuencia, puede ser compuesto un soporte como el poliestireno, granulado, y agregado a la masa fundida polimérica, como es demostrado en los siguientes ejemplos. De manera alternativa, el copolímero de poliestireno/polietileno puede ser agregado directamente, puede usar otros soportes/polímeros, o ser disuelto en un solvente como alcohol y agregado a la extrusión como un líquido usando una bomba.

Uno o más agentes de soplado (por ejemplo, 1,1-difluoroetano (HFC-152a) y/o 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) ) es incorporado o mezclado en el material polimérico fundido por cualquier método convencional conocidos por aquellos expertos en la técnica como, por ejemplo, como un extrusor, mezclador, o un amasador. A medida que el agente de soplado sea agregado en la masa fundida polimérica, el agente de soplado se vuelve soluble, es decir, se disuelve, en la masa fundida polimérica y forma un gel espumable. Adicionalmente, el agente de soplado puede ser mezclado con el material polimérico fundido a una presión elevada suficiente para evitar la expansión sustancial del material polimérico fundido y para dispersar de manera general los agentes de soplado de manera sustancialmente homogénea o heterogénea en el material polimérico fundido.

El gel espumable puede entonces ser espumado a una temperatura de fusión de la matriz. La temperatura de fusión de la matriz es criticamente más fría que la temperatura de la mezcla fundida para optimizar las características físicas del producto espumado. Además, la presión de la matriz puede ser suficiente para evitar, o al menos minimizar, el preespumado del gel espumable. El preespumado es la formación prematura indeseable del gel espumable antes de la extrusión del gel en una región de presión reducida. De este modo, la presión de la matriz varía dependiendo de la identidad y cantidad de agentes de soplado presentes en el gel espumable. El gel espumable puede entonces ser extruido a través de una matriz que tenga una forma deseada a una zona de menor presión o presión reducida para formar la estructura espumada o producto espumado deseado. La zona de menor presión está a una presión menor que aquella a la cual el gel espumable es mantenido antes de la extrusión a través de la matriz. La presión más baja puede ser superatmosferica o subatmosférica (es decir, un vacio), pero en la mayoría de las modalidades, está a nivel atmosférico. La espuma así producida es una espuma polimérica rígida, de célula cerrada.

Un extrusor de tornillo para usarse en la presente invención está generalmente indicado en la referencia numérica 10 en la Figura 2. El extrusor de tornillo para usarse en la presente invención puede igualmente ser un extrusor de un solo tornillo o de doble tornillo. Aquí se hace referencia con respecto a un extrusor de un solo tornillo. El extrusor 10 está formado de un barril 12 y al menos un tornillo 14 que se extiende sustancialmente a todo lo largo del barril 12. Puede ser usado un motor (M) para impulsar el tornillo 14. El tornillo 14 contiene salientes helicoidales 16 que giran en la dirección de la flecha 18. Las salientes 16 del tornillo 14 cooperan con la superficie interna cilindrica del barril 12 para definir un pasaje para el avance de la resina y fibras del refuerzo a través del barril 12. El material polimérico espumable puede ser alimentado al extrusor de tornillo 10 como un sólido fluido, como perlas, gránulos, o granulados desde una o más tolvas de alimentación 20.

A medida que el material polimérico espumable fluye a través del extrusor 10 en la dirección de la flecha 18, la separación entre la saliente 16 del tornillo 14 disminuye. De este modo, el volumen entre las salientes 16 disminuye a medida que la masa fundida polimérica no fluye corriente abajo. El término "corriente abajo" como se usa aquí, se refiere a la dirección de flujo de la resina y fibras a través del barril 12. Esta disminución del volumen, junto con acción mecánica generada del barril 12 y el tornillo 14, hace que el material polimérico espumable se funda y forme el material polimérico fundido.

Debe apreciarse que las salientes 16 del tornillo 14 cooperan con la superficie interna cilindrica del barril 12 para definir un pasaje para el avance de la masa fundida polimérica a través del barril 12. Como se muestra en la Figura 2, se proporcionan postes en posiciones designadas en el extrusor para la inserción del agente atenuante de infrarrojo y el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno y para la inyección de los agentes de soplado. Específicamente, se proporciona una tolva 22 corriente abajo de la tolva de alimentación 20 para alimentar el agente atenuante de infrarrojo al barril 12. El agente atenuante de infrarrojo y el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno son mezclados en la masa fundida polimérica por la rotación del tornillo 14. Debe notarse que, sin embargo, pueden estar presentes otros orificios y/o tolvas en el barril 12 para la inclusión de otros materiales o aditivos, como pero sin limitarse a, pirorretardantes , agentes nucleantes (por ejemplo, talco) , biocidas, agentes plastificantes , pigmentos, elastómeros, adyuvantes de extrusión, oxidantes, cargas y/o agentes antiestáticos.

En al menos una modalidad, la resina y el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno son alimentados de manera sustancialmente simultánea al barril 12 del extrusor 10 a través de la tolva de alimentación 22. Como se usa aquí, el término "alimentación sustancialmente simultánea" significa que la resina polimérica y el copolimero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno son alimentados al barril 12 al mismo tiempo o casi al mismo tiempo.

Una vez que el agente atenuante de infrarrojo, los agentes de soplado, y el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno han sido introducidos en el barril 12, la mezcla espumable resultante es sometida a mezclado adicional para distribuir de manera sustancialmente uniforme el agente atenuante de infrarrojo, agente de soplado, y copolimero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno a través de la mezcla espumable.

El calor de la fricción interna del tornillo 14 dentro del barril 12 hace que el agente de soplado se disperse de manera uniforme o sustancialmente uniforme para mejorar la solubilidad. La mezcla espumable es posteriormente enfriada a una temperatura más baja en el enfriador de masa fundida 25 y entonces llevada del extrusor 10 a través de una matriz de extrusión 26 la cual está diseñada para formar la espuma en una forma deseada y para crear una caída de presión que permita que el agente de soplado se expanda y desarrolle una estructura de célula espumada en forma de una capa o placa de espuma. En particular, la mezcla espumable entra a un área de presión reducida cuando sale de la matriz. La espuma polimérica puede ser sometida a procesamiento adicional como calandrado, inmersión en agua, rocío de enfriamiento, evaporación posterior, u otras operaciones para controlar el espesor y otras propiedades del producto de espuma resultante.

La composición de espuma produce tableros de espuma polimérica, de célula cerrada, rígidos, preparados por un proceso de extrusión. Las espumas extruidas tienen una estructura celular con células definidas por membranas y salientes celulares. Las salientes se forman en la intersección de las membranas celulares, con las membranas celulares cubriendo ventanas celulares de interconexión entre las salientes. En la presente invención, la composición de la invención produce espumas celulares de células sustancialmente cerrada con una densidad promedio de aproximadamente 20.82 kg/metro3 (1.3 libras/pie3) hasta aproximadamente 48.06 kg/metro3 (3.0 libras/pue3) , de aproximadamente 24.03 kg/metro3 (1.5 libras/pie3) hasta aproximadamente 64.08 kg/metro3 (4.0 libras/pie3), o de aproximadamente 20.82 kg/metro3 (1.3 libras/pie3) hasta aproximadamente 64.08 kg/metro3 (4.0 libras/pie3). También debe apreciarse que la frase "célula sustancialmente cerrada" significa que la espuma contiene todas las células cerradas o casi todas las células de la estructura celular están cerradas. La mayoría de las modalidades ejemplares, no más de aproximadamente 5.0% de las células son células abiertas. La estructura de célula cerrada ayuda a incrementar el valor de R de un producto aislante espumado formado. Debe apreciarse sin embargo, que está dentro del punto de vista de la presente invención producir una estructura de célula abierta, aunque esa estructura de célula abierta no es una modalidad ej emplar .

Adicionalmente, la composición de espuma de la invención produce espumas extruidas que tienen valores aislantes (valores de R) que son iguales o mejores a los de las espumas extruidas convencionales producidas con 1-cloro-1, 1-difluoroetano (HCFC-142b) . El valor de R por pulgada de las espumas y productos de espuma de la invención puede ser de 0.5 a 7.0. En al menos una modalidad, el valor de R por pulgada es de 5.0 a 6.0. Además, el tamaño de célula promedio de la espuma y productos espumados de la invención es de aproximadamente 0.1 mm hasta aproximadamente 0.2 mm, o de aproximadamente 0.14 mm hasta aproximadamente 0.16 mm. En algunas modalidades, el tamaño de célula promedio es de de aproximadamente 0.12 hasta aproximadamente 0.16 mm. La espuma extruida de la invención puede ser formada en un producto aislante como tableros aislantes rígidos, espuma aislante, productos de envase, y aislante de construcción o aislante subterráneo (por ejemplo, aislante para autopistas, pistas aéreas, vías férreas y servicios subterráneos) .

Otro aspecto de las espumas extruidas de la invención es que poseen un alto nivel de estabilidad dimensional. Por ejemplo, el cambio en la dimensión en cualquier dirección es de aproximadamente 5% o menos. Además, la espuma formada por la composición de la invención es, de manera deseable, monomodal y las células tienen un tamaño de célula promedio relativamente uniforme. Como se usa aquí, el tamaño de célula promedio es un promedio de los tamaños de célula determinados en las direcciones X, Y y Z. En particular, la dirección "X" es la dirección de extrusión, la dirección "Y" es la dirección transversal a la máquina, y la dirección "Z" es el espesor. En la presente invención, el impacto más alto en el agrandamiento de la célula es en las direcciones X y Y, lo cual es deseable desde la perspectiva de la orientación y el valor de R. Además, modificaciones adicionales de proceso permitirían incrementar la orientación en Z para mejorar las propiedades mecánicas, logrando además a la vez una propiedad térmica aceptable. La espuma extruida de la invención puede ser usada para fabricar productos aislantes como tableros aislantes rígidos, espuma aislante, y producto de envase o embalaje.

Existen numerosas ventajas al utilizar la composición de la presente invención para formar productos de espuma. Por ejemplo, el agente de soplado utilizado en la formulación de la invención tiene un potencial de calentamiento global más bajo que el HFC-142b y tiene un potencial de agotamiento de ozono bajo o de cero. Además, el agente atenuante de infrarrojo y el copolímero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno puede ser agregado a la masa fundida polimérica en una forma convencional. Por lo tanto, en al menos algunas modalidades ejemplares, no existe necesidad de modificar el equipo existen o cambiar las líneas de fabricación para acomodar el agente atenuante de infrarrojo o el copolímero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno. Además, el copolímero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno es amigable con el ambiente y no crea ningún problema ambiental negativo. Además, el copolímero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno incrementa la permeabilidad al vapor de agua del producto espumado sin afectar de manera adversa las propiedades físicas o térmicas del producto. Adicionalmente, la adición de copolímero de óxido de poliestireno/polietileno mejora la calidad total de la superficie de la espuma.

Adicionalmente, el copolímero de anhídrido maleico-estireno injertado con óxido de polietileno mejora la solubilidad de los agentes de soplado de HCFC en la composición espumable. El copolímero de óxido de poliestireno/polietileno actúa como un plastificante para reducir la viscosidad de la masa fundida y disminuir las presiones de extrusión. También, la presencia de porciones de óxido de polietileno mejora la polaridad a través de los enlaces C 0 C en la matriz, dando como resultado una mejor solubilidad de agentes de soplado como el HFC-134a, HFC-152a, y C02. Adicionalmente, a través de la plastificación las porciones de óxido de polietileno crean un volumen libre en la matriz, lo cual da como resultado una mayor solubilidad del agente de soplado y una disminución de la viscosidad de la masa fundida. En total, el copolímero de óxido de poliestireno/polietileno actúa como un adyuvante de proceso y, como es demostrado en los siguientes ejemplos, disminuye la presión de extrusión.

Habiendo descrito de manera general esta invención, puede obtenerse una comprensión adicional con referencia ciertos ejemplos específicos ilustrado más adelante, los cuales se proporcionan para propósitos de ilustración únicamente y no pretenden ser totalmente incluyentes o limitantes a menos que se especifique otra cosa.

Ejemplos Permeabilidad al Vapor de Agua Se formaron composiciones que contienen poliestireno, una mezcla de HFC-134a/HFC-152a como agentes soplado, y un copolímero de anhídrido maleico-estireno con óxido de polietileno (aditivo PEO) como se describe en la tabla 1 y se usaron para generar muestras de tableros de espuma. En particular, se compuso grafito TG-679 ( comercialmente disponible de GrafTech) activo al 2.5% en estireno para propósitos generales con las siguientes características: Mw 253000, Mn 613000, Mz 532500, Mw/Mn (polidispersidad) 3.44. El aditivo PEO fue compuesto en poliestireno para propósitos generales a 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 4%, 6%, 8%, 10% y 15% activo. El agente de soplado utilizado fue una mezcla 50:50 de HFC-134a/HFC152a al 7.5% sobre la base del peso de la resina. Los tableros de espuma se formaron a partir de la composición en un extrusor en línea piloto horizontal de Owens Corning a una velocidad de rendimiento en seco de 160 kg/hora.

Una vez que fueron producidos los tablero de espuma, se probó la permeabilidad al agua de los tableros de acuerdo con el procedimiento expuesto en el ASTM E-96 (Método de Prueba Estándar para la Transmisión de Vapor de Agua de Materiales (Método Desecante) ) . El método implica llenar un disco de prueba no permeable con desecante hasta dentro de 6.35 mm (1/4 pulg. ) del espécimen. El perímetro del disco es sellado para evitar la difusión de agua hacia dentro a hacia afuera del disco. El disco que contiene el espécimen y el desecante es entonces colocado en una sala a temperatura y humedad controladas y pesado periódicamente hasta que es lograda una ganancia de peso constante. Entonces es calculada la permeabilidad al vapor de agua a partir de los datos obtenidos. Los resultados se describen en la Figura 3.

Como se muestra en la Figura 3, la adición de copolímero de óxido de poliestireno/polietileno en cantidades tan bajas como del 1.0% causó un incremento significativo en la permeabilidad al vapor de agua de los tableros espumados. Cantidades de aproximadamente 1.0% hasta aproximadamente 3.0% del aditivo PEO tuvieron una mejora significativa en la permeabilidad al vapor de agua. También se notó que no hubo un incremento significativo en la permeabilidad al vapor de agua cuando fue agregado aditivo PEO adicional a la mezcla polimérica por encima del 3.0%.

La invención de esta solicitud ha sido descrita anteriormente tanto genéricamente como con respecto a modalidades específicas. Aunque la invención ha sido expuesta en las que se cree son las modalidades preferidas, puede ser seleccionada una amplia variedad de alternativas conocidas por aquellos expertos en la técnica, dentro de la descripción genérica. Esta invención no es limitada de otro modo, excepto por lo expuesto en las reivindicaciones que se exponen a continuación .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición para formar una espuma polimérica termoplástica rígida, de célula cerrada, caracterizada porque comprende: un material polimérico espumable; al menos un agente de soplado; y un copolimero de poliestireno/polietileno que tiene la fórmula donde X = 100 a 2,500; y = 20 a 500; Z = 5 a 50 y R = Ci a C25 - donde la composición forma un producto espumado que tiene una permeabilidad al agua de al menos 1.1 perm. Pulgada .

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende al menos un agente atenuante de infrarrojo.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque uno o más agentes atenuantes de infrarrojo son seleccionados de nanografito, negro de humo, carbono amorfo pulverizado, carbón activado, asfalto, asfalto granulado, vidrio molido, hebras de fibra de vidrio, mica, óxido de hierro negro, hojuelas o laminillas de metal, nanotubos de carbono, plaquitas de nanografeno, nanofibras de carbono, carbón activado, dióxido de titanio y combinaciones de los mismos.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material polimérico espumable es un material polimérico aromático de alquenilo seleccionado de cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilo clorado, polietileno, polipropileno, policarbonatos , poliisocianuratos , polieterimidas , poliamidas, poliésteres, policarbonatos, metacrilato de polimetilo, óxido de polifenileno, poliuretanos , compuestos fenólicos, poliolefinas , estirenoacrilonitrilo, acrilonitrilo-butadieno-estireno, terpolimero de bloques de acrilico/estireno/acrilonitrilo, polisulfona, poliuretano, polifenilensulfuro, resinas de acetal, poliamidas, poliaramidas , poliimidas, ásteres de ácido poliacrílico, copolimeros de etileno y propileno y copolimeros de estireno y butadieno, y copolimeros de acetato de vinilo y etileno, polímeros modificados con caucho, mezclas de polímeros termoplásticos, y combinaciones de los mismos.

5. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos un agente de soplado es seleccionado de hidrofluorocarburos , hidrocarburos alifáticos de Ci a Cg, alcoholes alifáticos de Ci a C3, dióxido de carbono, acetona, gases naturales, aire, agua, cetona, éteres, formiato de metilo, peróxido de hidrógeno y combinaciones de las mismas.

6. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno mejora la solubilidad de los agentes de soplado de clorofluorocarburo en una masa fundida polimérica .

7. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque: el material polimérico espumable puede estar presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 60% hasta aproximadamente 95% en peso de los componentes secos totales de la composición; al menos un agente de soplado está presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 6.0% hasta aproximadamente 8.5% en peso en el total de los componentes secos de la composición; el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno está presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 5.0% en peso de los componentes secos totales de la composición; y el agente atenuante de infrarrojo está presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 5.0% en peso de los componentes secos totales de la composición.

8. Un producto de espuma polimérica termoplástica, rígido, caracterizado porque comprende: una composición espumable extruida, la composición espumable se caracteriza porque incluye: una espuma polimérica espumable ; al menos un agente de soplado; y un copolímero de óxido de poliestireno/polietileno que tiene la fórmula Donde X es de 100 a 2, 500; Y es de 20 a 500; Z es de 5 a 50 y R es C1-C25, Donde la composición espumable extruida tiene una permeabilidad al vapor de agua de al menos 1.1 perm. por pulgada .

9. El producto de espuma polimérica termoplástica de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque al menos un agente de soplado es seleccionado de fluorocarburos, hidrocarburos alifáticos de Ci a C9, alcoholes alifáticos de Ci a C3, dióxido de carbono, acetona, gases naturales, aire, agua, cetonas, éteres, formiato de metilo, peróxido de hidrógeno y combinaciones de los mismos.

10. El producto de espuma polimérica termoplástica de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno mejora la solubilidad de los agentes de secado de hidrofluorocarburo en una masa obtenida polimérica .

11. El producto de espuma polimérica termoplástica de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además un agente atenuante de infrarrojo seleccionado de nanografito, negro de humo, carbón activado, carbón amorfo pulverizado, asfalto, asfalto granulado, vidrio molido, hebras de fibra de vidrio, mica, óxido de hierro negro, laminillas de metal, nanotubos de carbono, plaquitas de nanografeno, nanofibras de carbono, carbón activado, dióxido de titanio y combinaciones de los mismos.

12. El producto de espuma polimérica termoplástica de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno incrementa la permeabilidad al vapor de agua del producto espumado sin afectar de manera adversa las propiedades físicas o térmicas del producto espumado.

13. El producto de espuma polimérica termoplástica de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno mejora la solubilidad de agentes de soplado de vidrio fluorocarburo en una masa fundida polimérica.

14. El producto de espuma polimérica termoplástica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el material polimérico espumable es un material polimérico aromático de alquenilo.

15. Un método para formar un producto espumado de célula cerrada, rígido, caracterizado porque comprende: calentar al menos un material polimérico aromático de alquenilo y un copolimero de óxido de poliestireno/polietileno a una primera temperatura suficiente para fundir al menos un material polimérico y formar una masa fundida polimérica; incorporar uno o más agentes de soplado en la masa fundida polimérica a una primera presión para formar un gel espumable; enfriar el gel espumable a una segunda temperatura, siendo la segunda temperatura menor que la primera temperatura; y extruir la masa fundida polimérica fria a una presión suficiente para formar un producto de espuma extruida de célula cerrada, rígido que tiene una permeabilidad la vapor de agua de al menos 1.1 perm. por pulgada, donde el copolímero de óxido de poliestireno/polietileno tiene la siguiente fórmula: Donde X es de 100 a 2, 500; Y es de 20 a 500; Z es de 5 a 50 y R es C1-C25,

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque al menos un agente de soplado es seleccionado de hidrofluorocarburos , hidrocarburos alifáticos de Ci a C9, alcoholes alifáticos de Ci a C3, dióxido de carbono, acetona, gases naturales, aire, agua, cetona, éteres, formiato de metilo, peróxido de hidrógeno y combinaciones de los mismos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el paso de calentamiento comprende además calentar un agente atenuante de infrarrojo para incorporar el agente atenuante de infrarrojo a la masa fundida polimérica.

18. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el copolimero de óxido y poliestireno/polietileno y al menos un auxiliar de procesamiento son agregados de manera simultánea o sustancialmente simultánea a la masa fundida polimérica.

19. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende además: componer el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno en un soporte; granular el óxido de polietileno/polietileno compuesto para formar un granulado; y agregar el granulado a la masa fundida polimérica.

20. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el copolimero de óxido de poliestireno/polietileno es un soporte para incorporar óxido de polietileno en la masa fundida polimérica.