MXPA03002021A

MXPA03002021A - Un proceso para elaboracion de una composicion termoplastica de moldeo.

Info

Publication number: MXPA03002021A
Application number: MXPA03002021A
Authority: MX
Inventors: Henry A Kozlowski
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2004-12-13
Also published as: TW562824B; JP2004509193A; AU2001287110A1; CA2421733A1; WO2002022714A3; EP1325061A2; CN1268669C; US6683123B1; CN1455796A; WO2002022714A2

Abstract

Se describe un proceso para producir una composicion termoplastica de moldeo. El proceso implica la introduccion de una resina polimerica solida que, opcionalmente, contiene humedad residual, en un extrusor que funciona bajo condiciones disenadas para fundir la resina y cargar agua en la masa fundida, mientras que esta en el extrusor, para producir resina fundida humeda que contiene agua en una cantidad de al menos aproximadamente un 2 por ciento. Despues, la resina fundida humeda se desvolatiliza para producir resina seca que tiene un contenido en agua que no excede de un 0,3 por ciento. Las composiciones de moldeo asi producidas tienen mejores propiedades. En una realizacion preferida, el proceso da como resultado una composicion de moldeo que contiene una dispersion fina de una fase discontinua en una fase polimerica continua.

Description

UN PROCESO PARA ELABORACIÓN DE UNA COMPOSICIÓN TERMOPLÁSTICA DE MOLDEO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un proceso para elaborar una composición termoplástica de moldeo y, más particularmente, a la extrusión de un sistema de material que contiene una cantidad significativa de agua. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se describe un proceso para producir una composición termoplástica de moldeo. El proceso implica la introducción de una resina polimérica sólida que, opcionalmente , contiene humedad residual, en un extrusor que funciona bajo condiciones diseñadas para fundir la resina y cargar agua en la masa fundida, mientras que está en el extrusor, para producir resina fundida húmeda que contiene agua en una cantidad de al menos aproximadamente un 2 por ciento. Después, la resina fundida húmeda se desvolatiliza para producir resina seca que tiene un contenido en agua que no excede de un 0,3 por ciento. Las composiciones de moldeo así producidas tienen mejores propiedades. En una realización preferida, el proceso da como resultado una composición de moldeo que contiene una dispersión fina de una fase discontinua en una fase polimérica continua. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Desde hace bastante tiempo es sabido en la técnica que en el transcurso de la extrusión se deterioran algunas propiedades físicas, en particular el índice de amarilleamiento de un sistema de material, tal como una composición termoplástica de moldeo. También se sabe que los sistemas de materiales que contienen fases que son inmiscibles entre sí pueden formar dispersiones finas después del mezclado intenso que se produce en el transcurso de la extrusión. Parte de la energía mecánica aplicada al sistema en el transcurso de la extrusión se convierte en energía térmica en exceso, que puede producir el deterioro de la resina y un aumento correspondiente en su índice de amarilleamiento . En la práctica, los especialistas en la técnica han aprendido a conseguir un compromiso entre buen color y dispersión fina. El proceso de la invención hace innecesario el sacrificio del buen color (índice bajo de amarilleamiento) a favor de una buena dispersión. La Patente de Estados Unidos no. 5.753.169, posiblemente relacionada con la presente invención, describe un método para reducir la cantidad de ácido carboxílico insaturado o sus derivados sin reaccionar, de una poliolefina injertada. Este método implica el amasado de una masa fundida de una poliolefina modificada, por ejemplo en un extrusor, en presencia de agua. La poliolefina se injerta con un ácido carboxílico etilénicamente insaturado o con sus derivados. La Patente de estados Unidos no. 5.354.804, describe un método para emulsionar una composición de resina termoplástic . El proceso, que se realiza en un extrusor, implica la adición de agua corriente abajo de la zona de fusión. El documento EP 56123 describe la preparación de una composición de moldeo mezclando, en la masa fundida, un poliéster lineal saturado y un copolímero de injerto que tiene propiedades similares a las del caucho. El proceso incluye el uso de un copolímero de injerto que contiene agua en una cantidad del 5 al 50% en peso y requiere que el poliéster se introduzca en forma de masa fundida. La presente invención se basa en el descubrimiento de que se pueden obtener simultáneamente un buen color y una dispersión fina con la adición de agua a un sistema de material en el transcurso de su extrusión. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, se produce un sistema de material, preferiblemente una composición termoplástica de moldeo, en un proceso que incluye las siguientes etapas: (i) introducir una resina polimérica sólida que opcionalmente puede contener una cantidad residual de agua, en un extrusor que funciona con unas condiciones diseñadas para producir una masa fundida de dicha resina pol imérica ; (ii) introducir una cantidad adicional de agua, preferiblemente de agua a temperatura ambiente, en dicha masa fundida, en una cantidad calculada para conseguir un contenido en agua de la masa fundida de al menos aproximadamente un 2 por ciento, preferiblemente de aproximadamente un 2 a un 10 por ciento y más preferiblemente de aproximadamente un 2 a un 8 por ciento, para producir una masa fundida húmeda; y (iii) desvolatilizar dicha masa fundida húmeda para producir una masa fundida seca que tenga un contenido en agua que no sea mayor del 0,3 por ciento. En todos los casos los porcentajes se proporcionan con respecto al peso de la resina polimérica, la resina polimérica de la invención no incluye ninguna poliolefina que esté injertada con ácido carboxílico etilénicamente insaturado o con sus derivados. La resina polimérica sólida introducida en la etapa (i) del proceso de la invención puede contener agua en una cantidad que preferiblemente sea menor del 0,8 por ciento, más preferiblemente, menor del 0,5 por ciento . Preferiblemente, el sistema de material producido por la presente invención contiene al menos una resina polimérica como una fase continua y al menos una fase discontinua o dispersa que es inmiscible en la fase continua. Dentro del alcance de la resina polimérica continua están prácticamente todas las resinas termoplásticas . Entre estas, pueden mencionarse las poliolefinas , poliestirenos y copolímeros de estireno y/o a-metil estireno, incluyendo copolímero3 con acrilonitrilo (SAN) . Más preferiblemente, la fase discontinua incluye cualquiera de (co) pol ibutadieno , (co) oliacrilato , goma de estireno-butadieno (SB ) , y gomas de monómeros de etileno-propileno (EP) y etileno-propileno-dieno (EPDM) . Más preferiblemente, el sistema de material incluye acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) , acrilonitrilo-acrilato-estireno (ASA) y acrilonitrilo-EPDM-estireno (AES) . La fase discontinua inmiscible del sistema de material, también puede ser un aditivo o carga, típicamente una carga inorgánica, un pigmento o un gel . El extrusor útil en la práctica de la invención es una máquina bien conocida que se usa ampliamente en la preparación de composiciones termoplásticas de moldeo. Dicho extrusor está caracterizado porque amasa y mezcla continuamente los componentes de un sistema de material. El extrusor preferido está equipado con dos o más husillos que giran unidireccionalmente engranados entre sí sin holgura, al menos en la zona de entrada y en la zona de dispersión del dispositivo. Los extrusores tienen capacidades excelentes de dispersión y también realizan una mezcla satisfactoria dentro de un intervalo estrecho de tiempos de secado dentro del dispositivo. El extrusor adecuado en el contexto de la presente invención está equipado con medios para introducir agua. La introducción de agua se puede efectuar en un solo punto o, como alternativa, en una pluralidad de puntos situados a lo largo del extrusor. Además, preferiblemente, la introducción de agua es post - fundido , es decir, después de la finalización del proceso de fusión. La desvolatilización se efectúa bajo salidas de desahogo de vacío. La presión operativa es la presión atmosférica o menor, pre eriblemente de o menor de 4,0 psia (27,58 kPa) . Las ventajas que se obtienen mediante el proceso de la presente invención se expresan en términos de un bajo índice de amarilleamiento y de un buena dispersión del sistema de material resultante. El índice de amarilleamiento se determina de acuerdo con ASTM D 1925. En el presente contexto, el grado de dispersión se determina mediante conteo visual de las partículas no dispersadas que tienen un tamaño mayor (dimensión máxima) que 0,012 pulgadas (0,305 mm) que están contenidas en un área de 48 pulgadas cuadradas (24 pulgadas de longitud por 2 pulgadas de anchura) [309,68 cm2 (60,96 cm de longitud por 5,08 mm de anchura)] de una lámina fina (20-25 milésimas de pulgada [0,508-0,635 mm] ) producida por extrusión en un extrusor convencional de plastificación de un solo husillo con una sola carrera. La invención se ilustra adicionalmente aunque no se pretende que quede limitada a los mediante los siguientes ejemplos, en los que todas las partes y porcentajes son en peso, a menos que se especifique otra cosa. EJEMPLOS Experimental : Se prepararon composiciones termoplásticas de moldeo de acuerdo con el proceso de la invención, como se describe a continuación. En la realización de los experimentos, la fase continua usada era un copolímero de estireno y acrilonitrilo (SAN) . La fase discontinua inmiscible era un copolímero de butadieno y acrilonitrilo, (goma de poli [butadieno-co-acrilonitrilo] ) . La cantidad de agua introducida varia según se indica en la tabla mostrada a continuación y también están indicados los puntos de introducción de agua. Las extrusiones se realizaron usando en cada caso un extrusor de husillos gemelos co-giratorios Inter-engranados. Los parámetros de procesado usados en el transcurso de la preparación de estos ejemplos fueron como se indica a continuación: se controló la temperatura del cilindro del extrusor para que fuera de 205 °C +/- 15°C; la velocidad (Q) de producción de material resinoso está indicada en la tabla en libras por hora [kg/h] ; los husillos de extrusión se hicieron funcionar a un número (N) de revoluciones por minuto (rpm) ; la cantidad de agua añadida en el proceso está indicada en la tabla como % con respecto a Q; el agua se midió en el proceso bajo presión positiva en los puntos indicados indicados: "@ de fundido" indica el lugar en el que el material sólido de suministro se convierte en masa fundida y "post - fundido" indica un punto corriente abajo del punto "@ de fundido"; en algunos de los experimentos, se añadió agua en ambos puntos. La presión existente en la etapa de desvolatilización del proceso se muestra en la tabla como P; y también se indica el uso de paquete de tamizado. Los valores de dispersión son conteos reales de partículas no dispersadas y la presión DV se proporciona en psia [kPa] ; SME indica energía mecánica específica en kWh/kg aplicada al producto extruido. tabla siguiente resume los resultados de estos experimentos Ej empl Q N Agua, Agua, Presión S E Temp de YI Dispersi o (pph) (rpm) @ de post- DV, kWh/kg fusión , { índice ón [kg/h] fundido fundido Psia °C de , % [kPa] amarillea m.) la 1150 440 0 0 4 0, 1843 286 42,4 21 [521, 63] [27,58] 2 1150 440 0 3 4 0, 1965 278 40,4 11 [521 , 63] [27, 58] 3 1150 440 0 6 4 0 , 1076 259 38, 7 8 [521, 63] [27,58] 4a 1350 610 0 0 3 0 , 2001 305 45 , 3 62 [612 , 35] [20, 69] 5a 1350 610 0 3 6 0, 2086 282 41, 8 9 [612, 35] [41,37] 6a 1350 610 0 6 3 0, 2151 268 40,3 8 [612 ,35] [20,69] 7 1350 710 0 0 3 0, 2109 301 46 , 6 36 [612 , 35] [20, 69] 8a 1350 710 0 6 8 0, 22 274 40, 8 5 [612, 35] [55,16] 9a 1350 610 0 0 3 0, 2066 294 42 , 3 17 [612,35] [20,69] 10a 1350 610 3 3 6 0, 2177 266 37,5 6 [612 ,35] [41,37] Ej empl Q N Agua , Agua , Presión SME Temp de YI Dispersi o (pph) (rpra) @ de post - DV, kWh/kg fusión, ( índice ón [kg/h] fundido fundido Psia °C de , % , % [kPa] amarillea m. ) 11* 324 176 0 0 1 0, 1793 272 42 , 1 3 [146, 96] [6,89] 12* 324 176 0 2,3 1 0, 1865 264 40,9 2 [146, 96] [5,89] 13 648 350 0 0 1 0, 1904 279 41,6 9 [293, 93] [6, 89] 14 648 350 1,9 3,9 1 0, 2043 263 38,5 2 [293, 93] [6, 89] 15a 648 350 3,9 1,9 1,5 0,2 264 36, 1 3 [293 , 93] [10,34] 15 648 350 0 0 1 0, 2067 286 44 , 2 4 [293, 93] [6,89] 17a 648 350 5,7 0 1 0, 2223 267 41,4 4 [293, 93] [6,89] 18 648 350 2,7 5,5 1, 5 0, 2344 264 41,5 1 [293, 93] [10,34] * para los Ejemplos 11 y 12 se usó paquete de tamizado de 20/40/100/40/20. valores representan promedios de dos ensayos .

Los resultados demuestran claramente las propiedades ventajosas del producto producido mediante el proceso de la invención. Mientras que, normalmente, toda la energía mecánica aplicada se convierte en energía térmica, y tal conversión da como resultado el deterioro de la resina y el aumento del índice de amarilleamiento (YI) , el proceso de la invención da como resultado una mejor dispersión - expresada en términos de un menor conteo de grandes partículas no dispersadas y menores valores de YI (índice de amarilleamiento) . Aunque, con objeto de ilustración, en la anterior descripción la invención se ha descrito detalladamente, hay que entender que tal detalle es únicamente para ese objeto y que los especialistas en la técnica pueden realizar variaciones de la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, excepto como puede quedar limitada por las reivindicaciones .

Claims

REIVINDICACIONES (i) introducir una resina polimérica sólida que opcionalmente puede contener una cantidad residual de agua, en un extrusor que funciona con unas condiciones diseñadas para producir una masa fundida de dicha resina poliméric (ii) introducir una cantidad adicional de agua, preferiblemente de agua a temperatura ambiente, en dicha masa fundida, en una cantidad calculada para conseguir un contenido en agua de la masa fundida de al menos aproximadamente un 2 por ciento, preferiblemente de aproximadamente un 2 a un 10 por ciento y más preferiblemente de aproximadamente un 2 a un 8 por ciento, para producir una masa fundida húmeda; y (iii) desvolatilizar dicha masa fundida húmeda para producir una masa fundida seca que tenga un contenido en agua que no sea mayor del 0,3 por ciento, proporcionándose dicho porcentaje, en todos los casos, con respecto al peso de dicho sistema de material, excluyéndose de dicho sistema de material la poliolefina que está injertada con ácido carboxílico etilénicamente insaturado o con sus derivados. 2 . El proceso de la Reivindicación 1, en el que el sistema de material contiene al menos una fase polimérica continua y al menos una fase discontinua que es inmiscible en dicha fase continua . 3. El proceso de la Reivindicación 2, en el que la fase polimérica continua comprende al menos un miembro seleccionado del grupo compuesto por (co) poliolefina y (co) poliestireno . proceso de la Reivindicación 2, en el que la fase polimérica continua comprende copolímero de estireno y/o a-metil estireno con acrilonitrilo . 5. El proceso de la Reivindicación 2, en el que la fase discontinua es al menos un miembro seleccionado entre el grupo compuesto por (co) polibutadieno , (co) poliacrilato, SBR, goma EP y goma EPD . 6. El proceso de la Reivindicación 1, en el que el sistema de material es al menos un miembro seleccionado entre el grupo compuesto por acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) , acrilonitrilo-acrilato-estireno (ASA) y acrilonitrilo-EPDM-estireno (AES) . 7. El proceso de la Reivindicación 2, en el que la fase discontinua es al menos un miembro seleccionado del grupo compuesto por un aditivo funcional convencional . 8. La masa fundida seca producida por el proceso de la Reivindicación 1. 9. La masa fundida seca producida por el proceso de la Reivindicación 6. 10. El proceso de la Reivindicación 1, en el que el extrusor es un extrusor de husillos gemelos. 11. El proceso de la Reivindicación 1, en el que el sistema de material sólido introducido en (i) tiene un contenido en agua menor del 0,8 por ciento. 12. El proceso de la Reivindicación 1, en el que el sistema de material sólido introducido en (i) tiene un contenido en agua menor del 0,5 por ciento. 13. El proceso de la Reivindicación 1, en el que la cantidad de agua introducida en dicha masa fundida en dicha etapa (ii) es de un 2 a un 8 por ciento. 14. El proceso de la Reivindicación 10, en el que la masa fundida seca contiene agua en una cantidad menor del 0,3%.