MXPA05002147A

MXPA05002147A - Produccion de cuentas de espuma de poliestireno con baja densidad de volumen.

Info

Publication number: MXPA05002147A
Application number: MXPA05002147A
Authority: MX
Inventors: Swen Ruck
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-05-23
Also published as: CN1329434C; DE10241298A1; US20060167123A1; BR0313928A; EP1537171A1; KR20050057128A; CN1678670A; AU2003264117A1; KR101024762B1; PL206019B1; PL375394A1; WO2004022636A1

Abstract

Un proceso para producir cuentas de espuma con baja densidad de volumen de polimeros termoplasticos, que abarca las etapas de a) adicion de un agente de soplado a una fusion de polimero termoplastico, s) enfriamiento y extrusion, a traves de un troquel, de la fusion de polimero que comprende agente de soplado c) corte de la fusion de polimero que comprende agente de soplado corriente abajo del troquel a presion reducida con espumacion para proporcionar cuentas de espuma en donde estan presentes agua y un solubilizador en el agente de soplado, y las cuentas de espuma se pueden obtener mediante el proceso.

Description

PRODUCCIÓN DE CUENTAS DE ESPUMA DE POLIESTIRENO CON BAJA DENSIDAD DE VOLUMEN La invención se relaciona con un proceso para producir cuentas de espuma con baja densidad de volumen a partir de polímeros termoplásticos, extruyendo una fusión de polímero que comprende agentes de soplado, y también con cuentas de espuma obtenibles mediante el proceso. Una forma de producir cuentas de espuma de poliestireno con bajas densidades de volumen en la escala de 10 a 30 kg/m3 es espumación de gránulos de poliestireno expansibles (EPS) que comprenden pentano, los gránulos pudiéndose obtener mediante polimerización por suspensión. El equipo y un proceso para producir cuentas de espuma mediante extrusión también se han descrito, pero este proceso solamente puede proporcionar densidades de volumen relativamente elevadas cuando se utiliza el pentano usualmente usado como agente de soplado para producir cuentas de espuma de poliestireno. Un ejemplo de este tipo de proceso para producir extruidos de espuma de celda cerrada, discretos, de poliestireno se describe en EP-A 0 665 865. Los agentes de soplado .utilizados comprenden mezclas de agente de soplado am ientaimente compatibles en las que cuando menos 20% en peso de dióxido de carbono o etano están presentes. A fin de obtener densidades de volumen relativamente bajas, una etapa adicional tiene que utilizarse para expandir los extruidos de espuma, usando aire calentado, o utilizando va or. EP-A 0 981 574 describe polímeros de estireno expansibles en partículas que comprenden partículas de grafito homogéneamente distribuidas para reducir la conductividad térmica. Una forma de producir los gránulos compactos comprendiendo agente de soplado es mezclar poliestireno, grafito y pentano en un extrusor de tornillo doble. El vapor luego se puede utilizar para espumar los gránulos a una densidad relativamente baja. Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para producir cuentas de espuma a partir de polímeros termoplásticos que proporciona cuentas de espuma directamente a través de extrusión de una fusión de polímero que comprende agente de soplado, sin etapas de expansión adicionales . El proceso también debe ser apropiado para producir cuentas de espuma de densidad de volumen relativamente baja que comprenden absorbedor de IR. Se ha encontrado que este objeto se logra por medio de un proceso para producir cuentas de espuma a partir de polímeros termoplásticos, abarcando las etapas de : a) adición de un agente de soplado a una fusión de polímero termoplástico, b) enfriamiento y extrusión, a través de un troquel, de la fusión de polímero que comprende agente de soplado c) corte de la fusión de polímero que comprende agente de soplado corriente abajo del troquel a presión reducida con espurnación para proporcionar cuentas de espuma, en donde el agua y un solubilizador están presentes en el agente de soplado. De conformidad con la invención, el agente de soplado comprende agua, las cantidades generalmente estando en la escala de 0.1 a 3% en peso, de preferencia en la escala de 0.5 a 1.5% en peso, basada en el polímero termoplástico usado. A fin de lograr uniformidad máxima de distribución del agua en la fusión de polímero termoplástico, la invención también añade un solubilizador. Los solubilizadores apropiados son alcoholes alifáticos, cetonas, éteres, ésteres, o silicatos. Se proporciona preferencia al uso de etanol. Los adsorbentes apropiados son sólidos que se pueden ligar a agua física o químicamente, ejemplos siendo hidróxido de aluminio, filosilicatos, o zeolitas. Las cantidades generalmente usadas del solubilizador o adsorbente son de 0.1 3% en peso, de preferencia cantidades en la escala de 1 a 2% en peso, basada en el polímero termoplástico usado. Los hidrocarburos alifáticos, halogenados o libres de halógeno convencionalmente utilizados que tienen de 3 a 10, de preferencia de 4 a 6, átomos de carbono también pueden estar presentes en el agente de soplado, los ejemplos siendo isobutano, isopentano, n-pentano, o una mezcla, y gases inertes, tales como dióxido de carbono o nitrógeno pueden estar presentes, las cantidades siendo generalmente de la escala de 0.1 a 10% en peso, · de preferencia de 0.3 a 7% en peso, basado en el polímero termoplástico usado. Es particularmente ventajoso usar gases inertes, tales como dióxido de carbono, como agente de soplado a fin de reducir la emisión de hidrocarburos durante la producción de espuma. los polímeros termoplásticos utilizados pueden comprender polímeros de estireno, tales como poliestireno transparente de vidrio o modificado por impacto, copolímeros de estireno con hasta 20% en peso de comonómeros etilénicamente insaturados, tales como alfa-metilestireno o acrilonitrilo, o puede comprender poliolefinas, tales como polietileno o polipropileno, o una mezcla de estos polímeros entre sí o con éter de polifenileno. Se pueden lograr densidades de volumen particularmente bajas utilizando polímeros termoplásticos con amplia distribución de peso molecular. Es particularmente preferible utilizar poliestireno con una polidispersidad M2/Mn de cuando menos 2.5. También es posible utilizar polímeros termoplásticos con una distribución de peso molecular bi- o multimodal. Una forma para producir estas distribuciones de peso molecular bi- o multimodales es mezclar polímeros termoplásticos de diferente peso molecular. Es particularmente preferible para usar poliestireno de bajo peso molecular con un M„ de masa molar en la escala de 150,000 a 250,000 g/mol con poliesitreno de peso molecular elevado con una masa molar en la escala de 280,000 a 500,000 g/mol, o con un poliestireno de peso molecular ultraelevado con una masa molar de más de 1,000,000 g/mol. Se pueden lograr densidades de volumen aún inferiores si un polímero de bajo peso molecular, tal como poliestireno con una masa molar en la escala de 2,000 a 10,000 g/mol, se añade al polímero termoplástico . Para reducir la conductividad térmica de las cuentas de espuma, absorbedores de infrarrojo (IR) r tales como grafito, polvo de aluminio, o negro de carbón, se pueden añadir a los polímeros termoplásticos. El grafito ha probado ser un absorbedor de IR particularmente efectivo. Las cantidades usadas particularmente de preferencia de los absorbedores de IR son de 0.1 a 2.5% en peso, basado en la fusión de polímero termoplástico. El absorbedor de IR se puede alimentar hacia la fusión de polímero termoplástico antes o después de la .adición del agente de soplado. Los aditivos usuales,, tales como retardadores de flama, agentes de nucleación, estabilizadores de UV, plastificantes, pigmentos y antioxidantes, se pueden añadir a la fusión de polímero termoplástico. Los auxiliares y absorbedores de IR pueden estar particularmente de preferencia en la forma de lotes maestros de aditivo en el mismo polímero termoplástico cuando se añade a la fusión de polímero. Las partículas de espuma obtenidas además se pueden revestir con los agentes de revestimiento conocidos, tales como estearatos de metal, ésteres de glicerol, o silicatos de partícula fina. Una particularidad del proceso de la invención es que proporciona directamente cuentas de espuma con una baja densidad de volumen, en particular con densidades de volumen inferiores a 30 kg/m3, en particular en la escala de 15 a 25 kg/m3, que se pueden fundir directamente para proporcionar piezas moldeadas in espumación previa. Sin embargo, las cuentas de espuma de la invención, por ejemplo, se pueden espumar previamente mediante calentamiento, usando vapor, para proporcionar densidades de volumen aún inferiores.

Mezcladores estáticos o dinámicos, tales como extrusores, son apropiados para llevar a cabo este proceso. La fusión de polímero descargada, que comprende agente de soplado, se puede cortar para proporcionar gránulos con ayuda de cuchillas giratorias, por ejemplo en un granulador submarino o granulador de cara de troquel enfriada por agua. Los gránulos se pueden espumar para proporcionar cuentas de espuma a través de despresionización controlada. Ejemplos Todos los datos de porcentaje se relacionan con porcentaje en peso, basado en la fusión polimérica. PS 1: poliestireno con un índice de fusión MVR (200°C/5 kg) de 10 cm3/10 min (ISO 1133, método H) y con M2 de masa molar de 190,000 g/mol PS 2: poliestireno con un índice de fusión MVR (100°c/5 kg) de 1.2 cm3/10 min (ISO 1133, método H) y con M2 de masa molar de 360,000 g/mol (PS 168 N de BASF AG) PS ÜLM: poliestireno con un M2 de masa molar de 4,600 g/mol PS UHM: poliestireno con un M2 de masa molar de 1,900,000 g/mol (Blendex de General Electric) Ejemplos 1 - 9: Se fundió poliestireno PS 1 junto con 0.25% en peso de talco en un extrusor de tornillo doble calentado (ZSK 53), y la composición de agente de soplado proporcionada en el Cuadro 1 se alimentó, a una temperatura de fusión de aproximadamente 200°C. La fusión comprendiendo agente de soplado se enfrió y se extruyó a través de una placa de troquel con agujeros de 1.0 mm de diámetro. La fusión descargada se cortó directamente corriente abajo del troquel y al espumarse a presión atmosférica proporcionó cuentas de espuma. Cuadro 1 Composición de agente de soplado y propiedades de espuma de los Ejemplos 1 a 9 Ej . Agua Solubilizador Agente de Densidad de Conductividad (%) (%) soplado volumen térmica añadido [kg/m3] (23°C) [ir (%) m*K] 1 0. 7 1. 5% etanol 5% n-pentano 26.4 2 0. 7 1. 5% etanol 6% n-pentano 22.3 3 0. 7 1. 5% etanol 7% n-pentano 19.6 32.9 4 0. 7 1. 5% etanol 6% isopentano 17.6 5 0. 7 1. 5% etanol 5% isobutano 18.2 6 0. 7 1. 5% acetona 5% isobutano 18.8 7 0. 7 1. 8% etanol 5.. 5% tetra- 19.2 32.7 fluoretano 134a 8 0. 7 1. 5% etanol 3% C02 22.1 9 0. 7 1. 5 etanol 4% C02 22.4 Experimentos comparativos : Los Ejemplos 1 - 9 proporcionaron densidades de volumen superiores cuando no se añadieron agua y solubilizador . Ejemplos 10 - 12: Se repitió el Ejemplo 9 utilizando las mezclas de poliestireno expuestas en el Cuadro 2. Cuadro 2 : Ejem. Mezcla de poliestireno (propor- Densidad de volumen ciones en peso) 10 PS 1/PS 2 (75/25) 18.8 11 PS 1/PS UHM (95/5) 17.2 12 PS 1/PS ÜLM/PS UHM (85/10/5) 16.6 Ejemplos 13 - 15 Se repitió el ejemplo 2, pero las proporciones en peso de grafito proporcionadas en el Cuadro 3 se añadieron al poliestireno en lugar de talco. Cuadro 3 Ejemplo Grafito Densidad de volumen Conductividad [% en peso] [kg/m3] térmica ? (23°C) [mW/m*K] 13 0.25 18.7 30.8 14 0.50 18.1 27.2 15 1.00 18.4 26.4

Claims

REIVINDICACIONES 1. - Un proceso para producir cuentas de espuma a partir de polímeros termoplásticos, que abarca las etapas de : a) adición de un agente de soplado a una fusión de polímero termoplástico, b) enfriamiento y extrusión, a través de un troquel , de la fusión de polímero que comprende agente de soplado, c) corte de la fusión de polímero que comprende agente de soplado corriente abajo del troquel a presión reducida con espumacion para proporcionar cuentas de espuma, que comprende utilizan un agente de soplado en el que agua y un solubilizador o absorbente están presentes.
2. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el solubilizador usado comprende un alcohol alifático, cetona, éter, o éster.
3. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, en donde el adsorbente usado comprende hidróxido de aluminio, filosilicato o zeolita.
4. - Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el agente de soplado también comprende C02, N2, o un hidrocarburo alifático, halogenado, o libre de halógeno.
5. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 4, en donde el agente de soplado utilizado comprende una mezcla de de 0.1 a 3% en peso de agua, de Q.l a 3% en peso de un alcohol o cetona, y de 1 a 10% en peso de un hidrocarburo alifático, halogenado o libre de halógeno, o C02.
6. - Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el polímero termoplástico utilizado comprende poliestireno, copolimeros de estireno, polietileno, polipropileno, o una mezcla de estos .
7. - Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el polímero termoplástico tiene distribución de peso molecular bi- o multimodal .
8. - Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el polímero termoplástico utilizado comprende poliestireno con una polidispersidad M2/Mn de cuando menos 2.5.
9. - Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde, antes de o después de la adición del agente de soplado, se añade un absorbedor de IR a la fusión de polímero termoplástico.
10. - Un proceso de conformidad con la reivindicación 9, en donde el absorbedor de IR utilizado comprende de 0.1 a 2.5% en peso, basado en la fusión de polímero termoplástico, o grafito, negro de carbón, o polvo de aluminio.