MXPA00011696A - Lamina de espuma de polipropileno termoformable - Google Patents

Abstract

Un proceso para formar una lámina de espuma de polímero, que comprende:(i) extruir a través de un dado de extrusión anular una composición espumable que comprende por lo menos un polímero de polipropileno y por lo menos un agente soplador, a presión temperatura y velocidad de extrusión suficientes para prevenir la espumación de la composición entes de salir del dado, bajo condiciones suficientes para formar un tubo de espuma que tiene un densidad de por lo menos (16) kg/m3 y no mayor que 200 kg/m3, un contenido de celdas abiertas de menos de 70 por ciento, una circunferencia de por los menos un metro y un espesor de espuma de por lo menos y no más de 25mm, donde se usa el agente soplador en una cantidad de 0.2 a 4.5 moles por kg de polímero;(ii) permitir que enfrie la espuma a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del polipropileno, y (iii) cortar el tubo de espuma a lo largo de su radio para formar una lámina de espuma a lo largo de su radio para formar una lámina de espuma;donde por lo menos el 70 por ciento en peso del polímero es esa lámina es un polipropileno que tiene una resistencia de fusión en la escala de 25 a 60 cN, cuando se mide a 190°C.

Description

LÁMINA DE ESPUMA DE POLIPROPILENO TERMOFORMABLE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a espumas termoplásticas extruidas. Las solicitudes provisionales norteamericanas No. de serie 60/086944 y 60/089058 quedan incorporadas en su totalidad aquí, por medio de esta referencia. Las láminas de espuma rígidas tienen una variedad de aplicaciones, que incluyen material de alimentación para aplicaciones de termoformación, tales como tazas, ollas, aplicaciones no flexibles, donde es necesaria la rigidez para cubrir distancias grandes, como en los substratos para forro de techo de automóviles o en cubiertas de empaque, bandejas, etc. Sin embargo, ciertas aplicaciones requieren de mayor resistencia térmica que la que se encuentra típicamente en las espumas de polímeros, tales como polietileno y poliestireno. La espuma de poliuretano es una espuma empleada típicamente en esas aplicaciones, pero puede no ser tan fácilmente termoformable como una espuma de un polímero termoplástico. La lámina de espuma hecha a partir de granulos de polipropileno espumable son un medio para obtener una espuma termoformable que tiene una resistencia térmica relativamente alta, pero la espuma puede no tener resistencia al impacto o propiedades de resistencia a la flexión y a la tracción, necesarias para ciertas aplicaciones. También con frecuencia las espumas de granulos de polipropileno son hechas a partir de copolímeros de polipropileno que son más flexibles que las espumas de homopolímero de polipropileno y tendrán una propiedad de menor resistencia térmica en comparación con las espumas hechas a partir de polipropileno homopolimérico. La patente estadounidense No. 3,637,568 describe una lámina de espuma microcelular, hecha por medio de un proceso de extrusión a partir de polímero de polipropileno; pero el uso de cantidades relativamente grandes de agente soplador en esos procesos produce una espuma que puede no tener la densidad, el espesor o la rigidez deseados, necesarios para ciertas aplicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, esta invención consiste en un proceso para formar una lámina de espuma polimérica, que comprende: (i) extruir a través de un dado de extrusión anular una composición espumable, que comprende por lo menos un polímero de polipropileno y por lo menos un agente soplador, a presión, temperatura y velocidad de extrusión suficientes para prevenir la espumación de la composición antes que salga del dado, bajo condiciones suficientes para formar un tubo de espuma que tiene una densidad de por lo menos 16 kg/m3 y no mayor que 200 kg/m3; un contenido de celdas abiertas de menos de 70 por ciento; una circunferencia de por lo menos un metro y un espesor de espuma de por lo menos 2 mm, y no mayor que 25 mm; donde el agente soplador es usado en una cantidad de 0.2 a 4.5 moles por kilogramo de polímero; (ii) permitir que enfríe la espuma a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del polipropileno; y (Mi) cortar el tubo de espuma a lo largo de su radio para formar una lámina de espuma; donde por lo menos 70 por ciento en peso del polímero en la lámina es un polipropileno que tiene una resistencia de fusión en la escala de 30 a 60 cN, cuando se mide a 190°C. Se ha descubierto que la invención provee un medio para preparar láminas de espuma termoformables, relativamente densas, de celdas cerradas o de celdas parcialmente abiertas, a partir de polímeros de polipropileno. Estas y otras ventajas de la invención serán aparentes de la descripción que sigue.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La lámina de espuma preparada por medio del proceso de la invención es radialmente termoformable a forma, configuración o contorno deseados; es suficientemente rígida para prevenir el abolsamiento y mantiene sustancialmente su forma, aun cuando se la exponga a temperaturas elevadas como las encontradas comúnmente en los vehículos de motor, en climas calientes y/o en condiciones de rayos directos del sol. La lámina de espuma también ofrece buenas propiedades amortiguadoras y exhibe buena absorción acústica y térmica. La superficie de la lámina de espuma también está de preferencia relativamente libre de rasgaduras, desgarramientos, pliegues y otros defectos superficiales que impiden su uso en la aplicación deseada.

De preferencia la espuma tiene un contenido de celdas abiertas de menos de 70 por ciento, más preferible, menos de 50 por ciento, todavía más preferible, menos de 40 por ciento y muy preferible, menos de 20 por ciento; todavía mejor, menos de 20 por ciento. Se determina el contenido de celdas abiertas de acuerdo con ASTM D2856-A. Las espumas de celdas cerradas proveen la ventaja de menor capacidad de aislamiento térmico y mejor elasticidad; y las espumas de celdas abiertas dan las ventajas de mejor aislamiento acústico, mejor estabilidad dimensional y mejor transferencia térmica durante la termoformación. De preferencia la espuma termoplástica tiene una densidad, antes de la termoformación, de por lo menos 25 kg/m3, más preferible, por lo menos 32 kg/m3, muy preferible, por lo menos 35 kg/m3; pero de preferencia no es mayor que 200, más preferible, no mayor que 160 y, muy preferible, no mayor que 100 kilogramos por metro cúbico, cuando se mide conforme a ASTM D3575-93, sufijo W, método B. De preferencia la espuma tiene un tamaño promedio de celdas de por lo menos 0.1 mm, más preferible, por lo menos 0.5 mm, todavía más preferible, por lo menos 0.74 mm, y muy preferible por lo menos 1.0 mm; pero se prefiere que no sea mayor que 6 mm, más preferible, no mayor que 5 mm y, muy preferible, no mayor que 4 mm, de acuerdo con ASTM D3576. La densidad y las escalas de tamaño de celdas, muy preferidas, variarán dependiendo de la composición de la espuma y de las propiedades físicas deseadas. Por ejemplo, se puede hacer usualmente una espuma más rígida aumentando la densidad o el tamaño de las celdas. La espuma debe ser resistente a la distorsión térmica y ser dimensionalmente estable a temperaturas elevadas, como las encontradas comúnmente en el techo de un vehículo de motor debido al calentamiento solar, hasta a 125°C. La espuma de preferencia exhibe un cambio de estabilidad dimensional de alrededor de 5 por ciento o menos, y más preferible, de alrededor de 1 por ciento o menos, con respecto tanto a la dilatación como al encogimiento, de acuerdo con SAE 883. La lámina de espuma tiene de preferencia un espesor de sección transversal de por lo menos 5 mm, más preferible, por lo menos 7 mm, muy preferible, por lo menos 8 mm; pero se prefiere que no sea mayor que 25 mm, más preferible, no mayor que 23 mm y, muy preferible, no mayor que 20 mm Se prefiere que su anchura sea por lo menos de 1 m, más preferible, por lo menos 1.1 m, muy preferible, por lo menos 1.2 m, pero se prefiere que no sea mayor que 2.5 m, más preferible, no mayor que 2.2 m, y muy preferible, no mayor que 2.0 m. La lámina de espuma es fácilmente termoformable a una forma, configuración o contorno deseados. El término "termoformable" significa que la espuma puede ser termoformada o formada de otra manera bajo calor y presión mecánica, por cualquier medio convencional conocido en la técnica, a una forma o contorno diferente, dependiendo de la aplicación. Si se desea, se puede soldar térmicamente o adherir de otra manera a la espuma una capa decorativa, tal como una capa de tela o fibras termoplásticas tejidas, durante el proceso de termoformación o después de él. Se puede acrecentar las propiedades físicas y la resistencia térmica de la espuma formando o induciendo la formación de una piel o costra sustancialmente no espumada sobre la espuma, tal como laminando películas o láminas plásticas a la espuma o revistiéndola con una resina plástica; calentando una superficie o ambas superficies de la espuma por encima de su temperatura de transición de vidrio o del punto de fusión, para colapsar la estructura celular en la costra; o una combinación de cualesquiera de las anteriores medidas. La película, la lámina o el revestimiento pueden comprender cualquier resina termoplástica o resina termofraguada conocidas. Las resinas termoplásticas útiles incluyen las que fueron descritas más arriba con respecto a las que componen la espuma; y las resinas termofraguadas útiles incluyen los poliuretanos y las resinas epoxi. El término "polipropileno", como es usado aquí, significa un polímero que tiene por lo menos 50 por ciento en peso de unidades monoméricas propileno, y que tiene una resistencia de fusión en la escala de 25 a 60 cN cuando se mide a 190°C, como se mide mediante un aparato de tensión en fusión Rheotens™, así como mezclas de esos polímeros. La resistencia de fusión de un polímero fundido puede ser probada extruyendo el polímero mediante este equipo a través de un dado capilar con un diámetro de 2.1 mm y una longitud de 41.9 mm, a 190°C, a una velocidad de 0.030 cc/segundo; luego se estira las hebras a una aceleración constante mientras se mide el alargamiento. Es preferible que la resistencia de fusión del polipropileno sea por lo menos 28, más preferible, por lo menos 30, muy preferible, por lo menos 33 cN; pero se prefiere que no sea mayor que 60, más preferible, no mayor que 55 y, muy preferible, no mayor que 50 cN. De preferencia el polipropileno comprende por lo menos 70 por ciento en peso de unidades monoméricas de propileno. El polipropileno usado en el proceso de la invención de preferencia tiene un alargamiento en fusión de por lo menos 100 por ciento, más preferible, por lo menos 150 por ciento, muy preferible, por lo menos 200 por ciento, cuando se mide en un aparato de tensión Rheotens™. Se extruye el polímero fundido por medio de este equipo a través de un dado capilar, con un diámetro de 2.1 mm y una longitud de 41.9 mm a 190°C, a razón de 0.030 cc/segundo; luego se estira las hebras a una aceleración constante, mientras se mide la fuerza para estirar, a un alargamiento particular. El material de polímero de propileno de preferencia tiene un régimen de flujo en fusión de entre alrededor de 0.05 y 50 y de preferencia entre 0.1 y 20 dg/minuto, conforme a ASTM D1238, condición L. Los sólidos de polímero de la espuma hecha mediante el proceso de la invención consisten de por lo menos 70 por ciento en peso de polímero de polipropileno, más preferible, por lo menos 80 por ciento en peso y, muy preferible, por lo menos 85 por ciento en peso. Las resinas preferidas son aquellas resinas de polipropileno que están ramificadas o ligeramente entrelazadas. Se puede obtener la ramificación (o el entrelazamiento ligero) mediante los métodos generalmente conocidos en la técnica, tales como ramificación/entrelazamiento ligero químicos o por irradiación. Una de dichas resinas que se prepara como una resina de polipropileno ramificado/ligeramente entrelazado antes de usar la resina de polipropileno para preparar un producto de resina de polipropileno final, y el método para preparar dicha resina de polipropileno, están descritos en la patente estadounidense No. 4,916,198, que queda incorporada aquí por medio de esta referencia. Otro método para preparar la resina de polipropileno ramificada/ligeramente entrelazada es introducir compuestos químicos en el extrusor, junto con una resina de polipropileno, y permitir que tenga lugar en el extrusor la reacción de ramificación/entrelazamiento ligero. La patente estadounidense No. 4,714,716 ¡lustra este método y queda incorporada aquí mediante esta referencia. Las técnicas de irradiación están ilustradas en la patente estadounidense No. 5,605,936, que también queda incorporada aquí por medio de esta referencia. La composición polimérica usada para preparar la espuma de preferencia tiene un contenido de gel de menos de 10 por ciento, más preferible, menos de 5 por ciento, según ASTM D2765-84, método A. Otros materiales poliméricos que pueden ser incorporados en la composición de polímero espumable incluyen los copolímeros de propileno y comonómeros copolimerizables, etilénicamente insaturados. El material de polímero de propíleno puede consistir únicamente de uno o más homopolímeros de propileno; uno o más copolímeros de propileno y una mezcla de uno o más de cada uno de los homopolímeros y copolímeros de propileno; o mezclas de cualesquiera de los anteriores con un polímero no propilénico. Los comonómeros monoetilénicamente insaturados adecuados incluyen las olefinas, acetato de vinilo, acrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de metilo, ácido acrílico, ácido itacónico, ácido maleico, anhídrido maleico y similares. Son copolímeros de propileno particularmente útiles aquellos copolímeros de propileno y una o más olefinas no propilénicas. Los copolímeros de propileno incluyen copolímeros o interpolímeros aleatorios, de bloques y de injerto, de propileno y una olefina seleccionada del grupo que consiste de etileno, 1-olefinas de 4 a 10 átomos de carbono y dienos de 4 a 10 átomos de carbono. Los copolímeros de propileno incluyen también terpolímeros aleatorios de propileno y 1-olefinas seleccionados del grupo que consiste de etileno y 1-olefinas de 4 a 8 átomos de carbono. Los interpolímeros que tienen tanto etileno como 1-olefinas de 4 a 8 átomos de carbono, tienen un contenido de etileno preferible de 45 por ciento o menos, en peso. Las 1-olefinas de 4 a 10 átomos de carbono incluyen las 1-olefinas de 4 a 10 átomos de carbono, tales como, por ejemplo, 1-buteno, isobutileno, 1-penteno, 3 - m e t i I - 1 -buteno, 1-hexeno, 3,4-dimetil-1-buteno, 1-hepteno, 3-metil-1 -hexeno y similares. Los ejemplos de dienos de 4 a 10 átomos de carbono incluyen: 1 ,3-butadieno, 1 ,4-pentadieno, isopreno, 1 ,5-hexadieno, 2,3-dimetil-1,3-hexadieno y similares. Los polímeros no propilénicos adecuados que pueden ser usados en la composición espumable incluyen los polietilenos de densidad alta, media, baja y lineales, polibuteno-1 , copolímero de etileno/ácido acrílico, copolímero de etileno/acetato de vinilo, copolímero de etileno/propileno, copolímero de estireno/butadieno, copolímero de etileno/estireno, copolímero de etileno/acrilato de etilo, ionómero y similares. Si se desea, la composición de polímero espumable puede contener otros termoplásticos útiles, como polietileno de alta densidad, polietileno clorado, mezclas TPO de EPDM, hules (copolímeros de etileno/propileno/diamina) y polietileno. El agente soplador puede comprender cualquiera conocido en la técnica, tal como los agentes sopladores químicos y los agentes sopladores físicos, de composición orgánica y/o inorgánica. El agente soplador puede consistir de una mezcla de agentes orgánicos y una mezcla de agentes inorgánicos, o una mezcla de agentes orgánicos e inorgánicos. Los agentes sopladores inorgánicos adecuados útiles incluyen dióxido de carbono, nitrógeno, argón, agua, aire, nitrógeno y helio. Los agentes sopladores orgánicos adecuados incluyen los hidrocarburos alífáticos que tienen de 1 a 9 átomos de carbono y los hidrocarburos alifáticos halogenados que tienen de 1 a 4 átomos de carbono. Los hidrocarburos alifáticos incluyen: metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, neopentano y similares. Entre los hidrocarburos halogenados se prefiere los hidrocarburos fluorados. Los ejemplos de hidrocarburo fluorado incluyen: fluoruro de metilo, perfluorometano, fluoruro de etilo, 1 , 1-difluoroetano, 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), 1,1,1, 2-tetrafluoroetano (HFC-134a), pentafluoroetano, perfluoroetano, 2,2-difluoropropano, 1,1,1-trifluoropropano, perfluoropropano, perfluorobutano, perfluorociclobutano. Los clorocarbonos y clorofluorocarbonos parcialmente halogenados, para uso en esta invención, incluyen: cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloruro de etilo, 1,1,1-tricloroetano, 1 , 1 -dicloro- 1 ñ-flouoroetano (HCFC-141B), 1 -cloro-1 , 1 -difluoroetano (HCFC-142b), 1 , 1 -dicloro-2,2,2-trifluoroetano (HCFC-123) y 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano (HCFC-124). Los clorofluorocarbonos totalmente halogenados incluyen tricloromonofluorometano (CFC-11), diclorodífluorometano (CFC-12), triclorotrifluoroetano (CFC-113), diclorotetrafluoroetano (CFC-114), cloroheptafiuoropropano y diclorohexafluoropropano. No se prefiere los clorofluorocarbonos totalmente halogenados debido a su potencial agotador de ozono. Los agentes sopladores químicos incluyen azodicarbonamida, azodiisobutironitrilo, bencenosulfohidra-zida, 4,4-oxibencensulfonilsemicarbazida, p.toluensulfonil-semicarbazida, azodicarboxilato de bario, N,N'-dimetil-N,N'-dinitrosotereftalamida y trihidrazinotriazina. La cantidad de agente soplador incorporada en la fusión de polímero para formar el gel de polímero formador de espuma es aproximadamente 0.2 a 4.5, de preferencia aproximadamente de 0.3 a 3.0 y, muy preferible, aproximadamente de 0.5 a 2.50 moles por kilogramo de polímero. Además se puede añadir un agente nucleador en el proceso de espumación, a fin de controlar el tamaño de las celdas de espuma. Los agentes nucleadores preferidos incluyen sustancias como carbonato de calcio, talco, arcilla, dióxido de titanio, sílice, sulfato de bario, estearato de calcio, estearato de bario, tierra diatomácea, mezclas de ácido cítrico y bicarbonato de sodio, y similares. La cantidad de agente nucleador empleada puede variar aproximadamente de 0.01 a 5 partes en peso por cien partes en peso de la resina polimérica. La escala preferida es de 0.1 a alrededor de 3 partes en peso. También es posible añadir diversos aditivos en la espuma y en el proceso de espumación, como pigmentos, tintes, antioxidantes, depuradores de ácido, absorbedores de ultravioleta, retardadores de espuma, auxiliares de procesamiento, auxiliares de extrusión y similares. Se puede llevar a cabo el proceso de la invención calentando un polímero termoplástico para formar un material polimérico plastificado o fundido, que incorpora un agente soplador físico para formar un gel espumable; enfriar el gel espumable y extruir el gel a través de un dado de extrusión de forma anular para formar una espuma en forma de tubo, que es enfriada adicionalmente después por debajo de la temperatura de cristalización del polipropileno, y se corta longitudinalmente a lo largo de su radio para formar una lámina que tiene una anchura igual a la circunferencia del tubo. Se puede incorporar el agente soplador o se lo puede mezclar en la fusión plástica por cualquier medio conocido en la técnica, tal como con un extrusor, mezclador o batidor, o similares. Antes de mezclar con el agente soplador, se calienta el material de polímero a una temperatura igual a o superior a la temperatura de transición de vidrio o el punto de fusión del material. Se mezcla el agente soplador con la fusión plástica a una presión elevada, suficiente para prevenir la dilatación sustancial de la fusión, y para dispersar generalmente el agente soplador de manera homogénea dentro de la fusión. Opcionalmente se puede combinar en la fusión polimérica un nucleador, estabilizantes, colorantes y otros aditivos. Se ajusta la velocidad de alimentación del agente soplador y del nucleador y demás aditivos para obtener una espuma de densidad relativamente baja y tamaño pequeño de celdas, lo que da por resultado una espuma que tiene paredes delgadas de celda. Después de incorporar el agente soplador se enfría típicamente el gel espumable a una temperatura inferior para elevar al punto óptimo las características físicas del producto de espuma. Luego se extruye el gel a través de un dado de tamaño deseado, a una zona de menor presión para formar el producto de espuma. Si se usa un agente soplador químico, se incorpora en el material del polímero fundido y se extruye o transporta a una zona de temperatura elevada donde se descompone el agente para formar un gas, usualmente dióxido de carbono. La mezcla de material de polímero fundido/gas se expande o dilata para formar una espuma.

La patente estadounidense No. 4,323,528, incorporada aquí como referencia, se refiere a la formación de espumas de poliolefina mediante un proceso de extrusión que se acumula. El proceso comprende: 1) mezclar un material termoplástico y un agente soplador para formar un gel de polímero; 2) extruir el gel a una zona de retención, mantenida a una temperatura y una presión que no permitan que espume la mezcla; la zona de retención tiene un dado que define un orificio que se abre hacia una zona de menor presión, en la que espuma el gel, y una compuerta que se puede abrir, que cierra el orificio de dado; 3) abrir periódicamente la compuerta; 4) aplicar sustancialmente de manera concurrente presión mecánica por medio de un pistón movible, sobre el gel, para eyectarlo desde la zona de retención, a través del orificio de dado, hacia la zona de menor presión; y 5) permitir que se expanda el gel eyectado para formar la espuma. Se puede acrecentar la resistencia física de la espuma incorporando placas o perfiles relativamente delgados, sustancialmente no espumados, en la porción de espuma del forro de techo. Esto se puede lograr mediante cualquier método adecuado, por ejemplo, extruyendo la placa/perfil deseados y combinar la espuma directamente usando extrudados o fusiones plásticas, con o sin agente soplador, que son transportadas a través de diferentes orificios dentro del dado de extrusión, y que se deja que coalescan para formar una placa/perfil y combinar la espuma que tiene porciones espumadas y no espumadas de resina. Otro método es extruir la espuma bajo condiciones tales, que haga contacto con las placas o el perfil cuando se extruye, formando de esa manera la combinación deseada. En la sección de extrusión de la espuma, las placas o porciones de resina no espumadas pueden adoptar un patrón regular o irregular. Las placas o perfiles pueden ser intersecantes o no intersecantes, unas con respecto a las otras. Los patrones posibles de sección para los perfiles o placas no espumados, dentro de la espuma, incluyen los patrones en forma de panal, circulares, rectangulares o de rejilla diagonal. La figura 1 muestra una combinación de placa/perfil y espuma que tiene un patrón de rejilla rectangular que tiene porciones 51 espumadas y porciones 52 no espumadas. También es posible fabricar estructuras extruidas que tienen porciones espumadas y no espumadas, cortando una espuma con un alambre caliente y volviendo a unir subsecuentemente o coalesciendo las partes de espuma cortadas, de manera que queden soldadas térmicamente entre sí. Se prefiere que la soldadura térmica ocurra inmediatamente después que se haya cortado la espuma con el alambre caliente. La aplicación de calor a la espuma colapsa la estructura celular de la espuma adyacente al alambre y crea una placa o perfil no espumado dentro de la espuma, después que coalescen las partes cortadas de espuma. También es posible fabricar estructuras que tienen porciones espumadas y no espumadas, laminando perfiles o capas espumados y no espumados entre sí, en una configuración alternante, para formar una estructura unitaria. Dichos perfiles o capas podrían ser laminados entre sí soldando térmicamente o por adherencia. Se puede incrementar las propiedades físicas y la resistencia térmica de la espuma añadiendo partículas o fibras de materiales orgánicos o inorgánicos en la forma de cargas. Dichos materiales en partícula o fibras podrían ser añadidos a las composiciones formadoras de espuma durante la fabricación. Los materiales útiles incluyen: partículas de negro de humo, partículas de arcilla, fibras de carbón o de grafito, fibras de polipropileno, fibras de poliéster y fibras de nylon; fibras de vidrio y fibras de acrilonitrilo. También se puede acrecentar las propiedades físicas y la resistencia térmica de la espuma laminando a la espuma capas o revestimientos de película/lámina no espumadas que contienen dichas partículas y/o fibras. Las fibras pueden ser de cualquier longitud: cortas (fibrillas) o largas. Pueden ser dispersadas aleatoriamente o tejidas o colocadas juntas en la forma de una tela o de un preimpregnado. Se puede emplear los adhesivos conocidos en la técnica para adherir diversas capas del forro de techo entre sí o el forro de techo al techo del automóvil. Los adhesivos útiles incluyen adhesivos termofraguados, como las resinas de poliuretano y las resinas epoxi y adhesivos termoplásticos, como polietílenos, polipropilenos, copolímeros de etileno, copolímeros de propileno y similares. Los adhesivos útiles están enseñados en las patentes estadounidenses No. 5,460,870 y 5,670,211. Se puede aplicar los adhesivos por cualquier medio conocidos en la técnica, tal como rociando revistiendo o en forma de película. Los adhesivos preferidos son termoplásticos debido a su menor costo y a su potencial de reciclaje. La presencia de un adhesivo no es crítica en la presente invención. Se puede aplicar una o más capas de material decorativo, como un fieltro o una tela, a la superficie del forro para techo que mira hacia el interior del compartimento para pasajeros o cabina interior, por cuestiones estéticas. La capa puede ser cualquier tipo de capa conocida en la técnica. Las empleadas muy típicamente en el comercio son fieltros o telas tejidas. Las telas útiles incluyen las de fibras tejidas de poliéster, nylon y polipropileno. Se prefiere que la capa de fieltro o tela consista del mismo o similar material polimérico que la espuma. Se puede adherir la capa de fieltro o tela a la espuma por cualquier medio conocido en la técnica, tal como soldadura térmica, películas adhesivas o líquidos o revestimientos adhesivos. Una capa decorativa preferida es una tela tejida de fibras termoplásticas soldadas térmicamente a la capa de núcleo sin el beneficio de los adhesivos. La soldadura térmica se refiere al calentamiento de la capa de tela a un grado tal que las fibras se vuelvan pegajosas o adherentes y sean capaces de adherirse a la capa central, sin necesidad de un adhesivo. También se puede soldar térmicamente una capa de tela a una capa de núcleo si se aplica a la capa de núcleo durante la termoformación, o cuando la capa de núcleo está a una temperatura elevada. La espuma es fácilmente termoformable a una forma, configuración o contorno deseados. Típicamente la espuma y el resto del forro de techo tienen sustancialmente la misma forma, configuración o contorno que el techo del vehículo, puesto que el forro de techo se coloca en el lado de abajo del techo. El término "termoformable" significa que se puede termoformar la espuma o se puede configurar de otra manera bajo calor y presión mecánica, por cualquier medio conocido en la técnica, a una forma o contorno diferentes. Típicamente se provee la espuma en la forma de una lámina o placa sustancialmente plana, y se prensa bajo calor y presión para formar una lámina contorneada, de configuración y contorno similares a los del techo del vehículo debajo del cual se va a disponer. Si se desea, se puede soldar térmicamente a la espuma, durante el proceso de termoformación, una capa decorativa, tal como una capa de tela de fibras tejidas termoplásticas. La lámina de espuma preparada mediante el proceso de la invención de preferencia es moldeable a temperaturas en la escala de 130°C a 170°C y a presiones en la escala de 34 a 650 kPa. Se puede acrecentar las propiedades físicas y la resistencia térmica de la espuma formando o induciendo la formación de una piel o costra sustancialmente no espumada, en la espuma; tal como laminando películas plásticas o láminas plásticas a la espuma, revistiéndola con una resina plástica, calentando la superficie o las superficies de la espuma por debajo de su temperatura de transición de vidrio, o del punto de fusión, para colapsar la estructura celular en la piel o costra; o una combinación de cualesquiera de los anteriores. La película, la lámina o el revestimiento pueden comprender cualquier resina termoplástica o resina termofraguable conocidas. Las resinas termoplásticas útiles incluyen las descritas anteriormente con respecto a las que componen la espuma, y las resinas termofraguables útiles incluyen los poliuretanos y las resinas epoxi. Los siguientes ejemplos son ilustrativos de la invención, pero no se los debe tomar como limitación a su alcance de ninguna manera.

MODALIDADES ILUSTRATIVAS EJEMPLO 1 Se produce una lámina de espuma de polipropileno extruida. El aparato para producir la espuma consistió de un extrusor, un mezclador, un enfriador y un dado de extrusión anular en serie. Se alimentó al extrusor el polímero en forma granulada y se mezcló allí con los aditivos para formar una fusión de polímero. El polímero de polipropileno (PP) usado fue PF-814 (de Montell). PF-814 es una resina de PP de elevada resistencia de fusión, con una velocidad de flujo en fusión de 3 dg/minuto, como se mide por el método de prueba ASTM D-1238. La velocidad de alimentación del polímero de polipropileno fue de 454 kg/hora. Se mezcló la resina de polipropileno con 0.25 partes en peso de talco por cien partes en peso (pph) de polímero. Adicionalmente se añadió 0.1 parte en peso de estabilizador Irganox 1010 (de Ciba-Geigy Corporation) y 0.1 partes en peso de Ultranox 626 (de GE Specialty Chemicals, Inc.) por cien partes en peso de polímero. Las condiciones del extrusor variaron de 170°C en el extremo de alimentación del extrusor a 220°C en el extremo transportador del extrusor. Se transportó la fusión de polímero y aditivos al mezclador, donde se les incorporó 5 partes de agente soplador de isobutano por 100 partes de polímero, bajo presión, para formar un gel espumable. Se enfrió el gel espumable a 165°C y se transportó al dado a presión, donde se dilató fuera del orificio anular de 12.7 cm de diámetro, a un área de baja presión (presión atmosférica normal) alrededor de un mandril con diámetro de 50.8 cm para formar un producto de lámina de espuma tubular. Luego se abrió la lámina tubular para formar una lámina plana. La espuma tuvo un espesor de 5 milímetros (mm) y una anchura de 1600 mm; un contenido de celdas abiertas de 1.6 por ciento, una densidad de 43.2 kilogramos por metro cúbico (kg/m3) y un tamaño de celda promedio de 1.7 mm. La espuma tuvo un índice de espumación como se describe en la patente estadounidense 5,527,573, de 5.3.

EJEMPLO 2 Se produjo otra lámina de espuma de polipropileno extruida, en el aparato descrito en el ejemplo, 1, con el mismo contenido de agente soplador y la misma carga, y sustancialmente bajo las mismas condiciones de procesamiento que en el ejemplo 1, pero con una abertura de mayor separación en el dado, y una velocidad de estiramiento para sacarla, más lenta. La espuma tuvo un espesor de 9 mm y una anchura de 1600 mm; un contenido de celdas abiertas de menos de 2 por ciento; una densidad de 38 kg/cm3 y un tamaño promedio de celdas de 1.7 mm. La espuma tuvo un valor de índice de espumacíón, como se describe en la patente estadounidense 5,527,573, de 4.7.

EJEMPLO 3 Se produjo otra lámina de espuma de copolímero de propileno extruida en el aparato descrito en el ejemplo 1, con el mismo contenido de agente soplador y de carga, y sustancialmente las mismas condiciones de procesamiento que en el ejemplo 1. La espuma tuvo un espesor de 7 mm y una anchura de 1600 mm; un contenido de celda abierta de 19 por ciento y una densidad de 46.1 kg/m3 y un tamaño promedio de celdas de 1.75 mm. La espuma fue relativamente rígida, no se abolsó cuando soportaba su propio peso y fue termoformable. La espuma tuvo un factor de espumación de 5.8.

EJEMPLO 4 Se produjo una lámina de espuma de polipropileno extruida, en el aparato descrito en el ejemplo 1, con el mismo agente soplador y los mismos aditivos, más la adición de estearato de calcio en polvo para nucleación adicional de celdas. Se alimentó el polipropileno al extrusor a 449 kg/hora junto con 0.42 pph de talco, 0.3 pph de Ultranox™ 815P, estabilizador (de GE Specialty Chemicals), 0.3 pph de estearato de calcio. Luego se mezcló la mezcla de gel plastificado con 3.9 pph de isobutano a presión; se enfrió a 161°C y se transportó a un dado anular, donde se dejó dilatar hacia una región de menor presión, se estiró sobre un mandril enfriador de 40.64 cm de diámetro para formar un producto de lámina de espuma tubular. Luego se cortó la lámina tubular para formar una lámina plana. La espuma tuvo un espesor de 7 mm y una anchura de 1290 mm, un contenido de celdas abiertas de 20.4%, una densidad de 52.9 kg/m3 y un tamaño promedio de celdas de 3.6 mm. La espuma fue relativamente rígida, no se abolsó cuando soportaba su propio peso y fue termoformable. La espuma tuvo una resistencia a la flexión a valor de falla de 1.21 MPa cuando se probó mediante el método descrito en SAE J949, y un factor de espumación de 13.6.

EJEMPLO 5 Se produjo otra lámina de espuma de polipropileno extruida en el aparato descrito en el ejemplo 1, con el mismo agente soplador y los mismos aditivos, más la adición de polvo de estearato de calcio para nucleación adicional de celdas. Se alimentó el polímero de polipropileno al extrusor a 626 kg/hora, junto con 0.30 pph de talco, 0.21 pph de Ultranox™ 815P, estabilizador (de GE Specialty Chemicals), 0.3 pph de estearato de calcio. Se mezcló entonces la mezcla de gel plastificada con 3.9 pph de isobutano, a presión; se enfrió a 161.5°C y se transportó a un dado anular, donde se dejó expandir hacia una región de menor presión, se estiró sobre un mandril enfriador de 50.8 cm de diámetro para formar un producto de lámina de espuma tubular. Luego se cortó la lámina tubular para formar una lámina plana. La espuma tuvo un espesor de 10.9 mm y una anchura de 1600 mm, un contenido de celdas abiertas de 2.2%, una densidad de 54.5 kg/m3 y un tamaño promedio de celda de 5.2 mm. La espuma fue relativamente rígida, no se abolsó cuando soportaba su propio peso y fue termoformable. La espuma tuvo una resistencia a la flexión a valor de falla de 1 MPa cuando se probó mediante el método descrito en SAE J949, un factor de espumación de 20.3.

EJEMPLO 6 Se produjo una lámina de espuma extruida a partir de una mezcla de 75% de polipropileno PF-814 de Montell y 25% de polietileno AFFINITY™ PL-1880 de The Dow Chemical Company. PL-1880 es una resina de polietileno con un valor de índice de fusión de 1.0 dg/minuto, con una densidad de 0.9020 g/cc y unl10/12 de 9.0. Se hizo la lámina de espuma en el aparato descrito en el ejemplo 1. Se alimentó la mezcla de polímero al extrusor a 454 kg/hora, junto con 0.4 pph de talco y 0.3 pph de Ultranox™ 815P, estabilizador (de GE Specialty Chemicals). Después se mezcló la mezcla de gel plastificado con 6.0 pph de isobutano, a presión; se enfrió a 157°C y se transportó a un dado anular, donde se dejó dilatar hacia una región de menor presión, se estiró sobre un mandril enfriador de 50.8 cm de diámetro para formar un producto tubular de lámina de espuma. Luego se abrió la lámina tubular para formar una lámina plana. La espuma tuvo un espesor de 7 mm y una anchura de 1600 mm, un contenido de celdas abiertas de 14.4%, una densidad de 57.7 kg/m3 y un promedio de tamaño de celdas de 3.4 mm. La espuma fue relativamente rígida, no se abolsó cuando soportaba su propio peso y fue termoformable. La espuma tuvo una resistencia a la flexión, a valor de falla, de 0.5 MPa, como se probó mediante el método descrito en SAE J949, y un factor de espumación de 14.0.

EJEMPLO 7 Se produjo una lámina de espuma extruida a partir de una mezcla de 75% de polipropileno PF-814 de Montell y 25% de polietileno AFFINITY™ PL-1880 de The Dow Chemical Company. PL-1880 es resina de polietileno con un valor de índice de fusión de 1.0 dg/minuto, con una densidad de 0.9020 g/cc y un 110/12 de 9.0. Se hizo la lámina de espuma en el aparato descrito en el ejemplo 1. Se alimentó la mezcla de polímero al extrusor a 454 kg/hora, junto con 0.4 pph de talco y 0.3 pph de Ultranox™ 815P, estabilizador (de GE Specialty Chemicals). Luego se mezcló la mezcla de gel plastificada con 6.0 pph de isobutano, a presión; se enfrió a 157°C se transportó a un dado anular, donde se dejó dilatar hacia una región de menor presión; se estiró sobre un mandril de enfriamiento de 50.8 cm de diámetro, para formar un producto de lámina de espuma tubular. Luego se abrió la lámina tubular para formar una lámina plana. La espuma tuvo un espesor de 9.8 mm y una anchura de 1600 mm, un contenido de celdas abiertas de 5.8%, una densidad de 43.3 kg/m3 y un tamaño promedio de celdas de 4.5 mm. La espuma fue relativamente rígida, no se abolsó cuando soportaba su propio peso y fue termoformable. La espuma tuvo una resistencia a la flexión, al valor de falla, de 0.5 MPa cuando se probó mediante el método descrito en SAE J949, y un factor de espumación de 13.0.

EJEMPLO 8 Se produjo una lámina de espuma extruida a partir de una mezcla de 75% de polipropileno PF-814 de Montell y 25% de polietileno AFFINITY™ PL-1880 de The Dow Chemical Company. PL-1880 es una resina de polietileno con un valor de índice de fusión de 1.0 dg/minuto, con una densidad de 0.9020 g/cc y un 110/12 de 9.0. Se hizo la lámina de espuma en el aparato descrito en el ejemplo 1. Se alimentó la mezcla de polímero al extrusor a 545 kg/hora, junto con 0.4 pph de talco y 0.3 pph de estabilizador Ultranox™ 815P (de GE Speciaity Chemicals). Después se mezcló la mezcla de gel plastificado con 6.0 pph de isobutano, a presión; se enfrió a 156°C y se transportó a un dado anular, donde se dejó dilatar hacia una región de menor presión, se estiró sobre un mandril de enfriamiento, de 50.8 cm de diámetro para formar un producto de lámina de espuma tubular. Luego se abrió la lámina tubular para formar una lámina plana. La espuma tuvo un espesor de 14.6 mm y una anchura de 1600 mm; un contenido de celdas abiertas de 3.3%, una densidad de 41.7 kg/m3 y un tamaño promedio de celda de 3.2 mm. La espuma fue relativamente rígida, no se abolsó cuando soportaba su propio peso y fue termoformable. La espuma tuvo una resistencia a la flexión, al valor de valla, de 0.4 MPa, cuando se probó mediante el método descrito en SAE J949. La espuma tiene un factor de espumación de 9.5. EJEMPLO 9 Se laminó la lámina de espuma del ejemplo 8 con una película de varias capas de 0.04 mm de espesor. Se hizo la película de dos capas: a) mezcla de copolímero de etileno:ácido acrílíco / mezcla (60/40) de polietileno lineal de baja densidad; b) copolímero de polipropileno/PP modificado con anhídrido (70/30). La capa de adhesivo a), constituyó 70% del espesor de la película. Se laminó la película a un lado de la espuma. Después de la laminación, se cortó la estructura de película/espuma a una sección de 7.62 por 30.48 cm, y se probó para su resistencia a la flexión, como en la prueba SAE J949. La estructura resultante requirió más de 25 newton para doblarse 25.4 mm. La espuma tiene un factor de espumación de 9.5.. Se cortó la espuma y se moldeó al perfil deseado de un forro de techo para vehículo, y se le adhirió una capa de tela decorativa. Se instaló el forro de techo en un vehículo, adyacente al lado de abajo del techo del vehículo, y se fijó al mismo por medio de un adhesivo adecuado.

EJEMPLO 10 Se laminó la lámina de espuma del ejemplo 5 con una película de varias capas, de 0.04 mm de espesor, como se describió en el ejemplo 9. Se laminó la película a un lado de la espuma. Después de la laminación se cortó la estructura de película/espuma a una sección de 7.62 por 30.48 cm, y se probó para su resistencia a la flexión, como en la prueba SAE J949. La espuma tiene un factor de espumación de 20.3. La estructura resultante necesitó más de 45 newton para doblarse 25.4 mm. La espuma del ejemplo 5 necesitó 20 newton para doblarse 25.4 mm.

EJEMPLO 11 Se laminó la lámina de espuma del ejemplo 7 con una película de varias capas, de 0.04 mm de espesor, como se describió en el ejemplo 9. Se laminó la película a un lado de la espuma. Después de laminar se cortó la estructura de película/espuma a una sección de 7.62 cm por 30.48 cm, y se probó en cuanto a su resistencia a la flexión, como en la prueba SAE J949. La espuma tiene un factor de espumación de 13.0. La estructura resultante requirió más de 14 newton para doblarse 25.4 mm.

Adicionalmente se encontró que, a fin de hacer una espuma aceptable a partir de las combinaciones de polímeros y agentes sopladores descritas en los ejemplos anteriores, la presión de la mezcla de polímero fundido y agente soplador, antes de entrar en el dado era preferiblemente por lo menos de 3.0 MPa, más preferible, 3 3 MPa y, muy preferible, 34 MPa, a fin de mantener el agente soplador en solución dentro del polímero fundido. Se midió esta presión mediante un manómetro común y corriente, montado antes del cuerpo de dado anular. Las presiones medidas para cada ejemplo están mencionadas en el cuadro 1.

CUADRO 1

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1.- Un proceso para formar una lámina de espuma de polímero, caracterizado porque comprende: (i) extruir a través de un dado de extrusión anular una composición espumable que comprende por lo menos un polímero de polipropileno y por lo menos un agente soplador, a presión, temperatura y velocidad de extrusión suficientes para prevenir la espumación de la composición antes de que salga del dado, bajo condiciones suficientes para formar un tubo de espuma que tiene una densidad de por lo menos 16 kg/m3 y no mayor que 200 kg/m3, un contenido de celdas abiertas de menos de 70 por ciento, una circunferencia de por lo menos 1 metro y un espesor de espuma de por lo menos 2 mm; y no mayor que 25 mm; donde se usa el agente soplador en una cantidad de 0.2 a 4.5 moles por kg de polímero; (ii) permitir que enfríe la espuma a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del polipropileno, y (iii) cortar el tubo de espuma a lo largo de su radio para formar una lámina de espuma; donde por lo menos el 70 por ciento en peso del polímero en dicha lámina es un polipropileno que tiene una resistencia de fusión en la escala de 25 a 60 cN, cuando se mide a 190°C.

2.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los sólidos de espuma constituyen por lo menos 80 por ciento en peso del polímero en dicha lámina es un polipropileno que tiene una resistencia de fusión en la escala de 25 a 60 cN, cuando se mide a 190°C.

3.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la espuma tiene una densidad de cuando menos 32 kg/m3.

4.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la lámina tiene una anchura de cuando menos 1.1 m y un espesor de por lo menos 5 mm.

5.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la lámina tiene una anchura de cuando menos 1.1 m y un espesor de cuando menos 7 mm.

6.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la lámina tiene una anchura de cuando menos 1.1 m y un espesor de por lo menos 8 mm.

7.- El proceso de conformidad con ia reivindicación 1, caracterizado además porque la lámina tiene una anchura de por lo menos 1.2 m y un espesor de por lo menos 5 mm.

8.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la anchura es por lo menos 1.2 m y el espesor es cuando menos 7 mm.

9.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la lámina tiene una anchura de por lo menos 1.2 m y un espesor de cuando menos 8 mm.

10.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el agente soplador es isobutano.

11.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el agente soplador es una combinación de un agente soplador orgánico y uno inorgánico.

12.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque se selecciona el agente soplador orgánico de n-butano, isobutano, propano y etanol.

13.- El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque se selecciona el agente soplador orgánico de n-butano, isobutano, propano y etanol.

14.- El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque se selecciona el agente soplador inorgánico de dióxido de carbono, argón, agua y nitrógeno.

15.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el agente soplador es un agente soplador inorgánico, seleccionado de dióxido de carbono, argón, agua y nitrógeno.

16.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el polipropileno tiene una velocidad de flujo en fusión de menos de 10 dg/minuto.

17.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque se coextruye la composición espumable con un polímero fundido no espumable, bajo condiciones suficientes para formar una lámina que tiene porciones espumadas y no espumadas.

18.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la espuma tiene un tamaño promedio de celdas en la escala de 0.1 mm a 6.0 mm.

19.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la espuma tiene un tamaño promedio de celdas en la escala de 0.5 a 6.0 mm.

20.- El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la espuma tiene un tamaño promedio de celdas de cuando menos 0.75 mm.

21.- El proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque ia espuma tiene un tamaño promedio de celdas de por lo menos 1.0 mm.

22.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque por lo menos el 75 por ciento del polímero en la lámina es un polipropileno que tiene una resistencia de fusión en la escala de 25 a 60 cN, cuando se mide a 190°C.

23.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque por lo menos el 95 por ciento del polímero en la lámina es un polipropileno que tiene una resistencia de fusión en la escala de 25 a 60 cN cuando se mide a 190°C.

24.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la presión de la composición espumable, antes de la extrusión, es por lo menos 3 MPa.

25.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la espuma tiene un contenido de celdas abiertas de menos del 50 por ciento.