ESPUMA DE POLÍMERO Y MÉTODO DE ELABORACIÓN MEDIANTE EL
USO DE NEGRO DE HUMO DE HORNO QUE CONTIENE ACEITE COMO
UN MEJORADOR DE AISLAMIENTO
Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere a espumas de polímero de célula cerrada, particularmente a espumas tales que incluye una cantidad mejoradora de aislamiento de un negro de humo de horno que contiene aceite y, más particularmente, a un método para la elaboración de tales espumas. El negro de humo de gas natural, muy conocido en la materia como un eficaz absorbedor y reflector de radiación infrarroja, tiene un uso convencional como aditivo en estructuras de espuma aislantes para reducir la conductividad térmica. Sin embargo, la adición de negro de humo de gas natural con frecuencia da como resultado problemas de dispersión cuando se elaboran las espumas. Tales problemas de procesamiento incluyen una caída de presión incrementada, una mayor densidad de espuma, células abiertas incrementadas y escasa calidad dérmica. Un intento por resolver algunos de estos problemas utiliza negro de humo de gas natural de grado térmico (negro de humo térmico). Por ejemplo, la Patente de E. U. No. (USP) 5,373,026 expone que el negro de humo térmico se procesa más fácilmente, se incorpora en una estructura de espuma más rápidamente, induce una caída de presión de proceso inferior y tiene un menor impacto sobre la calidad dérmica de la espuma de polímero, todo con relación a otras formas de negro de humo de gas natural. Otros intentos utilizan negro de humo de gas natural cubierto con pequeñas cantidades de un agente de compatibilización, tales como un ácido graso, un éster ftálico, un aceite o un alcohol de polialquileno, para mejorar la dispersión dei negro de humo de gas natural tanto en la formulación de espuma como en una espuma de producto final resultante. Ver USPs 5, 461 ,098; 5,397,807; y 5,571 ,847. Sin embargo, la adición del agente de compatibilización involucra una etapa de elaboración extra que incrementa el gasto de producción de espuma. La USP 5,710, 186 utiliza una superficie de partículas de dióxido de titanio (TiO2) tratada con una pequeña cantidad de un agente humectante para mejorar la capacidad de aislamiento de las espumas. Los niveles de TiO2 tratados en la superficie cuestan más y proporcionan menos mejora de desempeño de aislamiento de la espuma que el negro de humo de gas natural. De acuerdo con lo anterior, existe una necesidad de otro método económico para la elaboración de espumas que proporcione un desempeño de aislamiento mejorado sin afectar negativamente el procesamiento de la espuma o las propiedades de la espuma del producto final.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface la necesidad de una espuma de polímero que incluye un negro de humo de horno que contiene aceite como un mejorador de aislamiento. El uso del negro de humo de horno que contiene aceite produce una espuma con una conductividad térmica inferior a las espumas comparables producidas con negro de humo térmico y propiedades que se comparan favorablemente con aquellas logradas con otros negros de humo de gas natural convencionales. El negro de humo de horno también es de costo relativamente bajo. Un aspecto de la presente invención es una espuma de polímero preparada a partir de un material polimérico espumable que contiene una cantidad de negro de humo de horno suficiente para reducir la conductividad térmica de la espuma hasta un nivel por debajo de una espuma correspondiente preparada a partir del mismo material polimérico espumable excepto por la omisión del negro de humo de horno. El negro de humo de horno contiene desde 3 hasta 10 por ciento en peso de aceite (% en peso), en base al peso total del negro de humo de horno. El aceite preferentemente comprende un destilado nafténico pesado hidrotratado. Preferentemente, la espuma contiene desde 1 hasta 25% en peso, más preferentemente desde 2 hasta 10% en peso, en base al peso total de la espuma, de negro de humo de horno. La espuma de polímero puede elaborarse mediante un proceso de extrusión que comprende las etapas de: a) proporcionar un material polimérico espumable; b) agregar una cantidad de negro de humo de horno que contiene aceite a dicho material polimérico espumable, suficiente para reducir la conductividad térmica de la espuma por debajo de la de una espuma sin dicho negro de humo de horno, teniendo dicho negro de humo de horno desde 3-10 por ciento en peso de aceite, en base al peso total de negro de humo de horno, incorporado en la misma; c) agregar un agente de soplado para formar un gel; d) enfriar el gel espumable hasta una temperatura de espumación óptima; y e) extruir el gel a través de una boquilla para formar dicha espuma. El uso de un negro de humo de horno que contiene aceite en la preparación de espumas de la presente invención da como resultado una espuma con una reducción similar o mejor en la conductividad térmica que la lograda con la misma carga de negro de humo térmico. Además, el negro de humo de horno proporciona caídas de presión y propiedades de la espuma (tamaños de célula, densidades, índice de desempeño de oxígeno limitante, temperaturas de distorsión térmica y/o contenido de célula abierta) similares a aquellas obtenidas con negros de humo térmicos. El negro de humo de horno se agrega preferentemente como un concentrado en el polímero. La presente invención también proporciona un método para la elaboración de una espuma de polimero termoestable que comprende la proporción de un primer monómero termoestable; la proporción de un segundo monómero termoestable igual o diferente al primer monómero y polimerizable con el primer monómero; la incorporación, ya sea en el primer o segundo monómeros, de una cantidad de negro de humo de horno suficiente para reducir la conductividad térmica de la espuma por debajo de la de una espuma sin dicho negro de humo de horno, teniendo dicho negro de humo de horno desde 3-10% en peso de aceite, en base al peso total del negro de humo de horno, incorporado en la misma; la incorporación de un agente de soplado, en cualquiera o ambos monómeros, primero y segundo; y la mezcla del primer y segundo monómeros bajo condiciones de polimerización para formar la espuma de polímero termoestable. Una modalidad alternativa de la invención proporciona un método para la elaboración de perlas de espuma termoplástica expandibles. La espuma puede elaborarse mediante la expansión de tales perlas con o sin una etapa intermedia de formación de perlas pre-expandidas. Este método comprende la proporción de un primer monómero termoplástico; la proporción de un segundo monómero termoplástico igual o diferente al primer monómero y polimerizable con el primer monómero; la polimerización del primer y segundo monómeros para formar partículas termoplásticas; la incorporación, durante la polimerización, de una cantidad de negro de humo de horno suficiente para reducir la conductividad térmica de la espuma por debajo de la de una espuma sin dicho negro de humo de horno, teniendo dicho negro de humo de horno desde 3-10 por ciento en peso, en base al peso total del negro de humo de horno, de aceite incorporado en el mismo; la incorporación de un agente de soplado en las partículas termoplásticas durante o después de la polimerización; y el enfriamiento de las partículas termoplásticas para formar las perlas de espuma expandibles. En otra modalidad alternativa, la invención es un proceso para la elaboración de perlas de espuma termoplástica expandibles, comprendiendo el proceso: el calentamiento de un material de polímero termoplástico para formar un material de polímero fundido; la incorporación en el matepal de polímero fundido de una cantidad de negro
I de humo de horno suficiente para reducir la conductividad térmica de la espuma por debajo de la de una espuma sin dicho negro de humo de horno, teniendo dicho negro de humo de horno desde 3-10 por ciento en peso, en base al peso del negro de humo de horno, de aceite incorporado en el mismo; la incorporación adicional de un agente de soplado en el material de polímero fundido a una temperatura elevada para formar un gel espumable; el enfriamiento del gel espumable para formar un filamento termoplástico expandible, esencialmente continuo; y la conformación de granulos del filamento termoplástico expandible para formar perlas de espuma expandibles. De acuerdo con lo anterior, una característica de la presente invención es proporcionar una espuma preparada mediante el uso de negro de humo de horno que contiene aceite. Una característica adicional de la invención es proporcionar un método para la elaboración de tal espuma. Estas y otras características y ventajas de la presente invención se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones anexas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El uso de negro de humo de horno que contiene aceite proporciona inesperadamente una mejora de aislamiento eficaz sin afectar substancialmente de manera adversa la calidad de la espuma. Esto difiere de los negros de humo de gas natural que contienen aditivos de compatibilización, los cuales pueden plastificar el material polimérico e impactar negativamente el desempeño de distorsión térmica de la espuma. El uso de negros de humo de horno que contienen aceite también da como resultado bajas caídas de presión del proceso de elaboración similares a las obtenidas con negro de humo térmico. Los negros de humo de horno que contienen desde 90 hasta 97% en peso de negro de humo de gas natural y 3 hasta 10% en peso de aceite, en base al peso del negro de humo de horno, proporcionan aislamiento mejorado sin afectar negativamente las propiedades de la espuma u originar caídas de presión inaceptablemente elevadas. Un ejemplo de un negro de humo de horno que contiene aceite es PANTHER 18 (EC-261 ) disponible en Engineered Carbons, Inc. Hasta el momento, este negro de humo de horno se ha utilizado típicamente en aplicaciones de impresión, pero ahora se ha encontrado benéfico en el procesamiento de espuma. El negro de humo de horno se encuentra en la forma de granulos que contienen aceite que tienen un tamaño de partícula nominal de 30 nm y que contienen 7% en peso de destilado nafténico pesado, hidrotratado. Aunque no se desea relacionarse con ninguna teoría en particular, se cree que este negro de humo de horno en particular no es nocivo para el procesamiento de espuma o las propiedades de la espuma resultante debido a que el aceite se incorpora en el negro de humo de gas natural durante el proceso de elaboración, es decir, el aceite se difunde y se atrapa dentro de la matriz o cuerpos de las partículas individuales de negro de humo de gas natural y no migra hacia la fusión de polímero o la espuma durante el procesamiento. El negro de humo de horno PANTHER 18 se conforma en granulos a partir de aceite mientras que otros negros de humo de horno se conformas en granulos a partir de agua. Esta especie de negros de humo de horno se dispersa fácilmente en la fusión de polímero o gel de polímero de la fusión y el agente de soplado antes de la expansión en la espuma. El negro de humo de horno se presenta preferentemente en una cantidad de desde 2 hasta 10% en peso, en base al peso del material de polímero en la espuma. Los materiales poliméricos adecuados incluyen cualquier polímero, ya sea termoplástico o termoestable, que pueda soplarse en espuma. Los polímeros ilustrativos incluyen polímeros de olefina o poliolefinas, polímeros de vinilcloruro, polímeros aromáticos de alquenilo, policarbonatos, polieterimidas, poliamidas, poliésteres, polímeros de cloruro de vinilideno, polímeros de acrilato, polímeros de metacrilato tales como polimetilmetacrilato, polímeros de uretano, polímeros de isocianurato y fenólicos. Tales polímeros pueden ser homopolímeros (por ejemplo, cloruro de polivinilo o PVC, poliuretano y poliisocianurato), copolímeros (por ejemplo, copolímeros de cloruro de vinilideno/acrilato de metilo y copolímeros de cloruro de vinilideno/ cloruro de vinilo) y terpolímeros. Los polímeros pueden encontrarse en la forma de mezclas de polímero termoplásticas o un polímero modificado o polímero tal como un polímero modificado con caucho. Las poliolefinas adecuadas incluyen polietileno (PE) y polipropileno (PP) y copolímeros de etileno. El material polimérico es preferentemente un material de polímero aromático de alquenilo. Los materiales de polímero aromático de alquenilo adecuados incluyen homopolímeros y copolímeros aromáticos de alquenilo (dos monómeros polimerizables), terpolímeros (tres monómeros polimerizables) o interpolímeros (al menos dos monómeros polimerizables) de un compuesto aromático de alquenilo y ai menos un comonómero etilénicamente no saturado, copolimerizable. El material de polímero aromático de alquenilo puede incluir además proporciones menores de un polímero diferente a un polímero aromático de alquenilo. El material de polímero aromático de alquenilo puede comprenderse únicamente de uno o más homopolímeros aromáticos de alquenilo, uno o más copolímeros, terpolímeros o interpolímeros aromáticos de alquenilo, una mezcla de uno o más de un homopolímero aromático de alquenilo y un copolímero, terpolímero o interpolímero aromático de alquenilo, o mezclas de cualquiera de los anteriores con un polímero diferente a un polímero aromático de alquenilo. Sin tomar en cuenta la composición, el material de polímero aromático de alquenilo preferentemente comprende más de (>)50% en peso de unidades monoméricas aromáticas de alquenilo, más preferentemente >70% en peso de unidades monoméricas aromáticas de alquenilo, en base al peso total del material de polímero aromático. Más preferentemente, el material de polímero aromático de alquenilo comprende solamente unidades monoméricas aromáticas de aiquenilo. Los polímeros aromáticos de alquenilo adecuados incluyen aquellos derivados de monómeros aromáticos de alquenilo, tales como estireno, alfametilestireno, etilestireno, vinil benzeno, vinil tolueno, cloroestireno y bromo estireno. El poliestireno es un polímero aromático de alquenilo preferido. Los polímeros aromáticos de alquenilo pueden tener polimerizada en el mismo una pequeña cantidad de al menos un compuesto monoetilénicamente no saturado, tal como un ácido o éster de alquilo que contiene desde 2 hasta 6 átomos de carbono (C2-6), un derivado ¡onomérico, y un dieno C .6. Los compuestos copolimerizables ilustrativos 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. Cuando el monómero aromático de alquenilo es estireno, el material de polímero aromático de alquenilo preferentemente comprende >95% en peso de poliestireno, más preferentemente incluye hasta 100% en peso de poliestireno, en base al peso del material de polímero aromático. La espuma de polímero preferida es un polímero aromático de alquenilo que comprende >50% en peso y más preferentemente >70% en peso de unidades monoméricas aromáticas de alquenilo. Un polímero aromático de alquenilo preferido para utilizarse en la presente invención es el poliestireno. La espuma preferentemente comprende substancialmente (es decir, >95% en peso) y más preferentemente, completamente poliestireno, pero también puede comprenden otros materiales poliméricos adecuados que incluyen poliolefinas tales como polietileno y polipropileno y copolímeros de los mismos. Las USPs 5,461 ,098; 5,397,807; y 5,571 ,847, las enseñanzas relevantes de las cuales se incorporan en la presente para referencia, exponen copolímeros útiles de polímeros aromáticos de alquenilo y polímeros de poliolefina. Las espumas de polímero preferidas son predominantemente espumas de célula cerrada, ya que tienen un contenido de célula cerrada determinado de acuerdo con la Sociedad Americana para la Exanimación y Materiales (ASTM D2856-A) de >70%. Tales espumas tienen una densidad que es preferentemente desde 10 hasta 200 kilogramos por metro cúbico (kg/m3) y más preferentemente desde 10 hasta 70 kg/m3 (ASTM D-1622-88). La espuma tiene un tamaño de célula promedio de menos de o igual a (=) 5 milímetros (mm), preferentemente desde 0.10 hasta 5.0 mm (ASTM D3576-77). La espuma también puede formarse a partir de polímeros termoestables, tales como poliuretano y poliisocianurato. Las espumas de poliuretano y poliisocianurato se elaboran típicamente mediante la espumación reactiva de dos componentes preformulados, comúnmente llamados el componente-A (isocianato) y el componente-B (poliol). El negro de humo de horno y el agente de soplado pueden dispersarse en ya sea el isocianato, el poliol o ambos. Los poliuretanos y poliisocianuratos útiles y los procesos para su elaboración se exponen en la USP 4,795,763, las enseñanzas relevantes de la cual se incorporan en la presente para referencia. La espuma de la presente invención puede elaborarse mediante un proceso de espumación por extrusión convencional. La espuma se prepara generalmente mediante el calentamiento del material de polímero para formar un material plastificado o de polímero fundido, la incorporación de un agente de soplado para formar un gel espumable y la extrusión del gel a través de una boquilla para formar el producto de espuma. Antes de mezclarse con el agente de soplado, el material de polímero se calienta hasta una temperatura por encima de su temperatura de transición a vidrio o punto de fusión cristalina pico. El agente de soplado puede incorporarse o mezclarse en el material de polímero mediante cualquier medio conocido en la material, tal como con un extrusor; mezcladora, mixturador o lo similar. El agente de soplado se mezcla con el material de polímero de fusión a una presión elevada suficiente para prevenir la expansión substancial del material de polímero fundido y para dispersar generalmente el agente de soplado de manera homogénea en el mismo. El negro de humo de horno puede mezclarse en seco con el material de polímero o mezclarse con la fusión de polímero o el gel de polímero para formar una mezcla de material de fusión. El negro de humo de horno se agrega preferentemente como un concentrado en el polímero. El gel espumable se enfría hasta una temperatura de espumación óptima que es cercana a (es decir, por debajo o por encima de) la temperatura de transición a vidrio o punto de fusión cristalina pico del polímero (dependiendo de si es amorfo o semicristalino). Las temperaturas de espumación preferidas variarán desde 100°C hasta 150°C para espumas de PE y poliestireno (PS). Debe apreciarse que las temperaturas óptimas de espumación variarán dependiendo de factores que incluyen las características del material de polímero, la composición y concentración del agente de soplado y la configuración del sistema de extrusión. Una variedad de publicaciones de patente se relaciona con objetos espumados que comprenden una pluralidad de filamentos de polímero (espumas de filamento) expandidos (espumados), distinguibles, coalescidos. Las publicaciones ilustrativas incluyen las Patentes de Estados Unidos números (USP) 3,573, 152 (enfocándose a la columna 2, líneas 19-35, columna 2, línea 67 hasta la columna 3, línea 30, columna 4, línea 25 hasta la columna 5, línea 19 y la columna 5, línea 64 hasta la columna 6, línea 46); 4,801 ,484 (con énfasis en la columna 1 , líneas 12-21 , columna 2, línea 55 hasta la columna 5, línea 8, columna 5, líneas 16-50 y columna 5, línea 60 hasta la columna 6, línea 6); 4,824,720 (especialmente la columna 2, líneas 57-68, columna 3, línea 57 hasta la columna 5, línea 32 y la columna 5, líneas 50-58); 5, 124,097 (particularmente columna 3, línea 34 hasta la columna 4, línea 3, columna 5, línea 31 hasta la columna 6, línea 1 1 y la columna 6, líneas 36-54); 5, 1 10,841 ; 5, 109,029 y; la Solicitud de Patente Europea (EP-A) 0 279,668; la Solicitud de Patente Japonesa números (JP) 60-0151 14-A; 53-1262 y H6-263909. Las porciones relevantes de tales publicaciones, especialmente aquellas específicamente anotadas, se incorporan en la presente para referencia. Si es deseable o necesaria la liberación acelerada del agente de soplado, el proceso expuesto en las USPs 5,424,016 y 5,585,058, las enseñanzas relevantes de las cuales se incorporan en la presente para referencia, proporciona resultados muy satisfactorios. En particular, ver columna 3, líneas 16-41 , columna 4, líneas 31 -42 y el Ejemplo que abarca la columna 4, línea 65 hasta la columna 7, línea 29. En esencia, el proceso comprende la definición de una pluralidad de canales en un cuerpo de espuma. El número de canales suficientes para proporcionar la liberación acelerada del agente de soplado con relación a una espuma idéntica corresponde a la ausencia de tales canales. El gel espumable se enfría típicamente hasta una temperatura inferior para optimizar las características físicas de la estructura de espuma. El gel se extruye o transporta entonces a través de una boquilla de forma deseada hacia una zona de presión reducida o inferior para formar la estructura de espuma. La zona de presión inferior se encuentra a una presión inferior a aquella en la cual se mantiene el gel espumable antes de la extrusión a través de la boquilla. Los agentes de soplado adecuados para utilizarse en la presente invención incluyen agentes de soplado inorgánicos, agentes de soplado orgánicos y agentes de soplado químicos. Los agentes de soplado inorgánicos que pueden utilizarse incluyen dióxido de carbono, nitrógeno, argón y agua, aire, nitrógeno y helio. Los agentes de soplado orgánicos incluyen hidrocarburos alifáticos que tienen 1 -9 átomos de carbono (C^s), alcoholes alifáticos C1.3 e hidrocarburos alifáticos C?.4 completa y parcialmente halogenados. Los hidrocarburos alifáticos incluyen metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, ¡sopentano, neopentano y lo similar. Los alcoholes alifáticos incluyen metanol, etanol, n-propanol e isopropanol. Los hidrocarburos alifáticos completa y parcialmente halogenados incluyen fluorocarbonos, clorocarbonos y clorofluorocarbonos. Los ejemplos de fluorocarbonos incluyen fluoruro de metilo, perfluorometano, fluoruro de etilo, 1 , 1 -difluoroetano (HFC-152a), 1 , 1 , -trifluoroetano (HFC-143a), 1 , 1 , 1 ,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), pentafluoroetano, difluorometano, perfluoroetano, 2,2-dicloropropano, difluoropropano, perfluorobutano, perfluorociclobutano. Los clorocarbonos y clorofluorocarbonos parcialmente halogenados para utilizarse en la invención incluyen cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloruro de etilo, 1 , 1 , 1 -tricloroetano, 1 , 1 - dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141 b), 1-cloro-1 , 1 -difluoroetano (HCFC-142b), clorodifiuorometano (HCFC-22), 1 -1 ,-dicloro-2,2,2-tetrafluoroetano (HCFC-123) y 1 -cloro-1 ,2,2,2-tetrafluoroetano (HCFC-124). Los clorofluorocarbonos completamente halogenados incluyen tricloromonofluorometano (CFC-1 1 ), diclorodifluorometano (CFC-12), triclorotrifluoroetano (CFC-1 13), 1 , 1 , 1 -trifluoroetano, pentafluoroetano, diclorotetrafluoroetano (CFC-1 14), cloroheptafluoropropano y diclorohexafluoropropano. Los agentes de soplado químicos adecuados incluyen azodicarbonamida, azodiisobutiro-nitrilo, benzenosulfonhidrazida, 4,4-oxibenzeno sulfonil-semicarbazida, p-tolueno sulfonil semi-carbazida, azodicarboxilato de bario, N.N'-dimetil-N.N'-dinitrosotereftalamida y trihidrazino triazina. Los agentes de soplado pueden utilizarse ya sea solos o en combinación con otros agentes de soplado o mezclas de los mismos. La cantidad de agente(s) de soplado incorporados en el material de fusión de polímero para elaborar un gel de polímero formador de espuma es desde 0.2 hasta 5.0, preferentemente desde 0.5 hasta 3.0, y más preferentemente desde 1 .0 hasta 2.5 gramos mol por kilogramo e polímero (g-m/kg). La espuma de la presente invención puede comprender además aditivos, tales como materiales de relleno, pigmentos, colorantes, antioxidantes, limpiadores de ácido, estabilizadores ultravioleta, retardadores de ignición, auxiliares de proceso, auxiliares de extrusión y lo similar. Aunque el proceso preferido para la elaboración de la espuma es un proceso de extrusión, la espuma también puede formarse por expansión de las perlas pre-expandidas que contienen un agente de soplado. Las perlas pueden moldearse al momento de la expansión para formar artículos de diversas formas. Los procesos para la elaboración de perlas expandidas y artículos de espuma de perlas expandidas moldeadas se consideran en Plástic Foams, Part II, Frisch and Saunders, pág. 544-585, Marcel Dekker, Inc. (1973) y Plástic Materials, Brydson, 5a ed., pp. 426-429, Butterworths (1989), ambos cuales se incorporan en la presente para referencia. El negro de humo de horno puede incorporarse en la espuma de perla en varias maneras. El negro de humo de horno puede incorporarse durante la polimerización de las perlas expandibles o puede incorporarse en una fusión del polímero durante la preparación de las perlas expandibles. La espuma de la presente invención puede ser de célula cerrada o de célula abierta, dependiendo de la aplicación. Para aplicaciones más aislantes, la presente espuma es preferentemente mayor de 70% de célula cerrada de acuerdo con la Sociedad Americana de Examinación y Materiales (ASTM) D2856-A. La espuma resultante puede conformarse en paneles utilizados para aislar superficies o habitaciones cerradas tales como casas, techos, edificios, refrigeradores, congeladores, accesorios, tuberías y vehículos. La espuma también puede conformarse en una pluralidad de partículas espumadas, discretas para acojinamiento de relleno suave y aplicaciones de empaque o puede triturarse en trozos para utilizarse como aislamiento de soplado. Los siguientes ejemplos ilustran, pero no limitan, el alcance de la invención. Eiemplo 1 Se prepara espuma de célula cerrada de acuerdo con la presente invención mediante la expansión de poliestireno con 6 partes por ciento (phr) de resina HFC-134a, 3 phr de cloruro de etilo y 1 .9 phr de dióxido de carbono (CO2). El poliestireno tiene un peso molecular promedio en peso nominal (Mw) de 192,000. Otros ingredientes son 0.2 phr de tetrasodiopirofosfato, 0.05 phr de estearato de bario, 0.5 phr de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) y 1 phr de hexabromociclododecano (HBCD). Se elaboran las espumas con negro de humo de horno PANTH ER 18 (CB-1 ). Se elaboran espumas comparativas con negro de humo térmico Thermax™ MFT (un producto de Cancarb, Canadá), en lo subsecuente "CB-2". Se alimenta el negro de humo de gas natural mientras que el 30% en peso se concentra en el poliestireno arriba mencionado. Las tres espumas tienen un tamaño de célula vertical de 0.10 mm, en base a un promedio de 3 mediciones y un valor de paso de temperatura de distorsión térmica o HDT de 85°C. La espuma de CB-2 no es parte de la presente invención. La Resistencia a la Compresión Normalizada es una proporción de la resistencia a la compresión en términos de libras por pulgada cuadrada respecto al cuadrado de la densidad de la espuma en libras por pie cuadrado (NCS-1 ) o una proporción de la resistencia a la compresión en términos de kPa respecto al cuadrado de la densidad de ia espuma en kg por metro cúbico (NCS-2).
La conductividad térmica se expresa en términos de Unidades Térmicas
Británicas-pulgada por hora-pie cuadrado-°Fahrenheit o miliwatts por metro-°Centígrado. Tabla 1 CB-2 CB-1 CB-1
Carga de negro de humo de gas natural (phr) 5 2.7 5.4 Temperatura de Espumación (°C) 123 122 124
Caída de presión del sistema (psi/bar) 886/61 860/59 790/54 Densidad (sin piel), (pcf/kg/m3) 2.52/40.4 2.38/38.2 2.34/37.5
Grosor de la espuma (pulgada/mm) 0.75/19.1 0.85/21 .6 0.74/18.8
Células abiertas (% en volumen) 2.0 1 .4 2.1
NCS-1 27.3 30.4 31.0
NCS-2 0.77 0.81 0.83 índice de oxígeno limitante (% de oxígeno) 23.8 23.8 21 .9
Factor k de 7 días (BTU-in/hr-ft2-^) 0.1790/ 0.1766/ 0.1797/ mW/m-°C 25.8 25.5 25.9
Las espumas elaboradas con CB-1 exhiben caídas de presión deseablemente bajas y buenas propiedades físicas de la espuma del producto final (incluyendo un menor densidad y una resistencia a la compresión normalizada mayor que ia obtenida con CB-2). Eiemplo 2 Se duplica el Ejemplo 1 mediante el uso del mismo poliestireno, una combinación de agente de soplado de 6.5 phr de HFC-134a, 2.4 phr de cloruro de etilo, 1.8 phr de butano normal y 0.8 phr de dióxido de carbono, una temperatura de espumación de 127°C y los mismos tipos y cantidades de "otros" ingredientes excepto por la adición de 0.9 phr de monooleato de pentaeritritol. Las mediciones de tamaño de célula vertical son un promedio de 4-5 mediciones. Como con el Ejemplo 1 , las espumas de la invención incluyen CB-1 . Se elaboran espumas comparativas con negro de humo término Thermax™ LPTB (un producto de Cancarb, Canadá), en lo subsecuente "CB-3". Se alimentan los negros de humo de gas natural mientras que el 30% en peso se concentra en el poliestireno arriba mencionado. La espuma de CB-3 no es parte de la presente invención. Tabla 2 CB-3 CB-1 CB-1
Carga de negro de humo de gas natural (phr) 2.5 2.5 5 Caída de presión del sistema (psi/bar) 623/43 620/43 628/43 Densidad (sin piel), pcf 1 .96/31 .4 1 .94/31 .1 1 .99/31 .9 Grosor de la espuma (pulgada/mm) 0.97/24.6 1 .00/25.4 0.99/25.2 Células abiertas (% en volumen) 0.8 0.6 0.4 Tamaño de la célula vertical (mm) 0.29 0.32 0.35 NCS-1 28.9 29.9 29.0 NCS-2 0.78 0.80 0.78
Valor de paso de HDT (°F °C) 165/74 175/79 165/74 índice de oxígeno limitante (% de oxígeno) 26.3 22.5 21 .3 Factor k de 7 días (BTU-in/hr-ft2-^)/ 0.1736/ 0.1705 0.1705 (mW/m-°C) 25.0 24.6 24.6 Los datos en la Tabla 2 muestran que las espumas elaboradas con CB-1 exhiben caídas de presión deseablemente bajas y buenas propiedades físicas de la espuma del producto final. Las espumas elaboradas con CB-1 también exhiben propiedades aislantes ligeramente mejores que la espuma comparativa elaborada con CB-3. Aunque ciertas modalidades y detalles representativos se han mostrado con el propósito de ilustrar la invención, aquellos expertos en la materia entienden que pueden hacerse diversos cambios en los métodos y aparatos expuestos en la presente sin apartarse del alcance de la invención, el cual se define en las reivindicaciones anexas.