MXPA06009820A - Preparacion de materiales de espuma a partir de emulsiones de alta fase interna - Google Patents

Abstract

Esta solicitud se refiere a un proceso para preparar un material de espuma polimérica. El proceso comprende los siguientes pasos:Preparar una fase oleosa y una fase acuosa y mezclar las fases para hacer una emulsión de agua-en-aceite en donde la emulsión tiene una proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa de al menos aproximadamente 4:1 y aproximadamente 20%a aproximadamente 80%de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa;aumentar la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión hasta 100%de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa por medio del mezclado de una cantidad adicional de fase acuosa con la emulsión y curar el componente monomérico en la fase oleosa de la emulsión de agua-en-aceite por medio de una reacción de polimerización para formar un material de espuma polimérica saturada.

Description

PREPARACIÓN DE MATERIALES DE ESPUMA A PARTIR DE EMULSIONES DE ALTA FASE INTERNA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para preparar un material de espuma polímérica. Más específicamente, la presente invención se refiere a un proceso de mezclado en múltiples etapas para preparar maferiales de espuma a partir de una emulsión de alta fase interna.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El desarrollo de espumas microporosas es materia de considerable interés comercial. Se ha comprobado la utilidad de esas espumas en varias aplicaciones, como en aislantes térmicos, acústicos, eléctricos y mecánicos (p. ej. para amortiguar o envasar); materiales absorbentes; filtros; membranas; topetes; juguetes; portadores para tintas, tintes, lubricantes y lociones; y lo similar. Entre las referencias en las que se describen los usos y propiedades de las espumas, se incluyen Oertel, G., "Polyureíhane Handbook" (Manual del poliurefano); Hanser Publishers: Munich, 1985, y Gibson, L. J.; Ashby, M. F., "Celiular Solids. Síructure and Properties" (Sólidos celulares. Esíructura y propiedades); Pergamon Press: Oxford, 1988. Otros usos de las espumas por lo general son evidentes para un experto en la indusíria. Las espumas de celdas abiertas preparadas a partir de emulsiones de alia fase interna (HIPE, por sus siglas en inglés) son particularmente útiles para una variedad de aplicaciones, entre las que se incluyen: artículos absorbeníes desechables (Paíeníes de los Estados Unidos núm. 5,331 ,015 (DesMarais y col.) concedida el 19 de julio de 1994; núm. 5,260,345 (DesMarais y col.) concedida el 9 de noviembre de 1993; núm. 5,268,224 (DesMarais y col.) concedida el 7 de diciembre de 1993; núm. 5,632,737 (Stone y col.) concedida el 27 de mayo de 1997; núm. 5,387,207 (Dyer y col.) concedida e l 7 d e febrero d e 1 995; n úm. 5 ,786,395 ( Síone y col.) d el 28 d e julio de 1998; n úm. 5 ,795,921 ( Dyer y col.) concedida e l 1 8 d e a gosto de 1998), aislamiento (fórmico, acústico, mecánico) (Pateníes de los Esíados Unidos núm. 5,770,634 (Dyer y col.) concedida el 23 de junio de 1998; núm. 5,753,359 (Dyer y col.) concedida el 19 de mayo de 1998 y núm. 5,633,291 (Dyer y col.) concedida el 27 de mayo de 1997), filíración (Bhumgara, Z. Filtration & Separation (Filtración y separación) marzo de 1995, 245-251 ; Walsh y col. J. Aerosol Sci. 1996, 27, 5629-5630; solicitud PCT publicada W/O 97/37745, publicada el 16 de octubre de 1997 a nombre de Shell Oil Co.) y otros usos diversos. Todas estas pateníes y referencias aníes ciíadas se i ncorporan e n I a presente como referencia. El proceso HIPE permite controlar, de forma muy sencilla, la densidad, el tamaño y distribución de la celda y del poro, la proporción de las columnas de la celda con relación a las ventanas y la porosidad en dichas espumas. La rentabilidad es un punto importante para que la fabricación de espumas de HIPE sea comercialmente atractiva. En especial, es importante fabricar HIPE estables de manera eficiente. Se han hecho algunos intentos para lograrlo; sin embargo, existen muchas posibilidades para mejorar considerablemente la estabilidad y eficiencia en la fabricación de HIPE que mejorarían la rentabilidad de las espumas HIPE. En consecuencia, sería conveniente desarrollar un proceso para fabricar eficientemente materiales de espuma HIPE polimérica de celdas abiertas con las propiedades deseadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para preparar un maíerial de espuma polimérica; el proceso generalmente comprende los siguientes pasos: preparar una fase oleosa y una fase acuosa y mezclar las fases para hacer una emulsión de agua-en-aceite en donde la emulsión tiene una proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa de al menos aproximadameníe 4:1 y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 80 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa; aumentar la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión hasta 100 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa al mezclar la cantidad adicional de fase acuosa con la emulsión; y curar el componente monomérico en la fase oleosa de la emulsión de agua-en-aceite por medio de una reacción de polimerización para formar un material de espuma polimérica saturado. La proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión puede aumentar hasta un porceníaje que oscila eníre 50 % y aproximadameníe 90 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión antes de alcanzar la proporción final. Para aumentar esa proporción se puede realizar cualquier cantidad de pasos. En el paso realizado para aumeníar el volumen o después de ese paso se puede agregar un iniciador de polimerización. El proceso de la preseníe invención permiíe obíener una emulsión con una proporción mayor de agua y aceiíe. El proceso de la presente invención íambién proporciona un tiempo de permanencia menor para el mezclado para obtener la misma proporción de agua y aceite. Asimismo, con el proceso de la presente invención se puede mejorar la estabilidad de la emulsión ya que pueden obtenerse celdas de un tamaño más uniforme.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN I. Definiciones Con relación a la presente invención se dan las siguientes definiciones. Todos los porcentajes, relaciones y proporciones de la presente se indican en peso de la composición final, a menos que se especifique de otra manera. Todas las temperaturas se dan en grados Celsius (°C) a menos que se indique de cualquier otra manera. Como se utiliza en la presente, el término "comprende" y sus derivados están pensados como términos abiertos que especifican la presencia de caracterísíicas, elemeníos, componeníes, grupos, iníervalos y/o pasos mencionados, pero no excluye la presencia de ofras caracíerísíicas, elemeníos, componentes, grupos, intervalos y/o pasos no mencionados. Esta definición íambién se aplica a palabras con un significado similar; por ejemplo, los términos "tiene", "incluye", "están provistos de" y sus derivados significan que pueden agregarse oíros pasos, esírucíuras, elementos, etc. que no afectan el resultado final. Este término incluye las expresiones "consiste en" y "consiste esencialmente en". "Mezclado en una sola etapa" significa que toda la emulsión se prepara en una sola etapa, sin contar la adición de la fase iniciadora. Una sola etapa se define como un I ugar e n d onde s e p roduce e I m ezclado a t ravés d e u n s olo m ezclador dinámico o estático. Un solo mezclador dinámico puede comprender un mezclador dinámico y un circuito de recirculación. Un solo mezclador estático también puede comprender un mezclador estático y un circuito de recirculación. Sin embargo, la fase iniciadora puede añadirse en oíro mezclador posterior al primer mezclador. "Mezclado en múltiples eíapas" significa que el mezclado se realiza en más de una etapa. El material adicional o cualquier aumento en la proporción de volumen a peso de ia fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión también se puede producir en una etapa de mezclado, a pesar de que no es necesario realizar una nueva etapa.

Típicamente, una emulsión se forma en un primer mezclador, como un solo mezclador dinámico o estático; sin e mbargo, u na fase i nterna a dicional se a nade e n u n s egundo mezclador o se hacen adiciones múltiples de fase interna en mezcladores múltiples, todos ellos posteriores al primer mezclador. La adición de la fase iniciadora puede realizarse en otro mezclador. Un p aso d el p roceso d e m ezclado e n m últiples e íapas í ambién p uede incluir varios pasos o puede describirse como un paso de mezclado en múltiples etapas comprendido dentro de ese mezclado. "Curado" es e l p roceso d e convertir u na H IPE e n u na espuma HIPE. El curado i mplica l a polimerización d e monómeros para s u conversión e n p olímeros. U na eíapa adicional incluida en el proceso de curado es la de reíiculación. Una espuma de HIPE curada es aquella que íiene las propiedades físicas, por ejemplo, iníegridad mecánica, para que sea manejable en las siguieníes etapas de procesamiento (que pueden incluir un tratamiento posterior ai curado para impartirle las propiedades finales deseadas). Por lo general, el curado se realiza medianíe la aplicación de calor. La resisíencia mecánica de la espuma determinada en base a la medición del límite de fluencia indica el nivel de curado. "Polimerización" es la parte del proceso de curado en la cual los monómeros de la fase oleosa se convierten en un polímero de peso molecular relaíivameníe alio. "Reíiculación" es la parte del proceso de curado en la cual los monómeros que tienen más de un grupo funcional con respecto a la polimerización con radicales libres se copolimerizan formando más de una cadena en el polímero que se desarrolla. El proceso para preparar una emulsión y para el curado puede describirse como un proceso "discontinuo" o "continuo". En un proceso "discontinuo" para preparar una emulsión todos los materiales se agregan en un recipieníe. Los maíeriales pueden agregarse en eíapas consecutivas para crear un mezclado en múlíiples efapas. El mezclado y la formación de la emulsión se producen deníro del recipiente. En un proceso "discontinuo" para curar una espuma HIPE, la HIPE por lo general se recolecta en un recipiente específico en donde se cura. El proceso "discontinuo" incluye los procesos en los cuales se usan varios recipientes pequeños con formas relativamente elaboradas para recolectar la HIPE. Los recipientes con estas formas ueden p roporcionar formas "moldeadas" con caracterísíicas íridimensionales. Un proceso "continuo" para preparar una emulsión es el proceso en el cual la a dición, el mezclado y la preparación de la emulsión se realizan en más de un lugar o recipiente. Típicamente se incluye un íubo, un mezclador dinámico y cualquier otro implemento de mezclado adecuado, y también algún tipo de dispositivo de formación continua como un dado de extrusión. Un proceso "continuo" para curar una espuma HIPE por lo general consiste en recolectar la HIPE sobre una trama en movimienío o dentro de una tubería, tubo o en un tubo múltiple que pueda pasar por una zona de calentamiento y producir un elemento continuo de espuma HIPE curada de forma y sección transversal variadas.

A. Características generales de la espuma 1. Componentes de la fase oleosa La fase oleosa continua de HIPE contiene monómeros que se polimerizan para formar la estructura de espuma sólida y el emulsionante necesario para estabilizar la emulsión. En general, los monómeros incluirán de aproximadameníe 20 a aproximadamente 97 % en peso de al menos un alquil acrilato o un alquil metacrilato monofuncional prácticamente i nsoluble e n agua. Los monómeros i lusíraíivos d e esíe tipo incluyen alquil acrilatos de C4-C18 y metacrilatos de C2-C 8. Los monómeros preferidos de este tipo incluyen acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de n-butilo, acrilaio de hexilo, acrilato de n-octilo, acrilato de n-nonilo, acrilato de n-decilo, acriiato de isodecilo, acrilato de n-tetradecilo, acrilato de bencilo, acrilato de nonilfenilo, metacrilaío de n-hexilo, metacrilaío de 2-etilhexilo, metacrilato de n-octilo, metacrilato de n-nonilo, metacrilato de n-decilo, metacrilato de isodecilo, metacrilato de n-dodecilo, metacrilato de n-tetradecilo y metacrilato de n-octadecilo. A medida que aumenta el nivel de estos monómeros en la formulación de la fase oleosa, la Tg de la espuma HIPE polimérica tiende a reducirse. Este grupo de monómeros se menciona como monómeros que reducen la Tg y generalmente comprenderán de 20 % a aproximadamente 97 % y con más preferencia de 45 % a aproximadamente 70 %, en peso del componeníe monomérico. La fase oleosa íambién comprenderá de aproximadameníe 2 a aproximadameníe 50 % en peso de un ageníe de reíiculación de alquilacrilaío o alquilmetacrilato polifuncional prácticamente ¡nsoluble en agua. Este comonómero de reíiculación o comonómero reíiculador, se adiciona para impartir resistencia y resiliencia a la espuma HIPE resultaníe. Los monómeros de reticulación ilustraíivos de esíe íipo, comprenden monómeros que contienen dos o más grupos acrilato y/o metacrilaío acíivados. Ésíos por io general resulían de la reacción de condensación de ácido acrílico o ácido metacrílico con alcoholes polifuncionales. Los ejemplos no restrictivos de este grupo incluyen diacrilato de 1,6-hexanodiol, dimetacrilato de 1 ,4-butanodiol, triacrilato de trimetilolpropano, trimeíacrilato de trimetilolpropano, dimetacrilato de 1,12-dodecilo, dimetacrilato de 1,14-tetradecanodiol, dimetacrilato de etilenglicol, triacrilato de neopentilo, peniacrilato de glucosa, pentacrilato de sorbifán y lo similar. Esíe íipo de di-, íri-, tetra-acrilatos y metacrilatos, así como otros acrilatos y metacrilatos superiores, como los que comercializan los proveedores, con frecuencia contienen impurezas, por ejemplo, alcoholes parcialmente esíerificados que pudieran interferir con la formación de la emulsión y su estabilidad. Puede ser de utilidad, tal como se describe con detalle más adelaníe, eliminar estos alcoholes por lo menos en forma parcial, con el fin de mejorar la estabilidad de la emulsión y la calidad de formación de las espumas de HIPE resultantes. Se puede adicionar un tercer comonómero prácticamente insoluble en agua a la fase oleosa en porcentajes en peso de aproximadamente 0 % a aproximadamente 10 %, de preferencia de aproximadamente 2 % a aproximadamente 8 %, con el fin de modificar propiedades. En ciertos casos puede ser conveniente usar monómeros "para aumentar la tenacidad" que impartan tenacidad a la HIPE resulíante. Éstos i ncluyen monómeros como estireno, cloruro d e vinilo, i sopreno y cloropreno. Sin estar limitados por la teoría, se considera que esos monómeros ayudan a estabilizar la HIPE durante el curado para proporcionar una espuma HIPE más homogénea y mejor formada, lo cual da como resulíado una mayor tenacidad, resistencia a la tensión, resistencia a la abrasión, eíc. También se pueden adicionar monómeros que impartan propiedades retardadoras de llama, como los que se exponen en la Paíeníe de los Esíados Unidos núm. 6,160,028 de Dyer. Se pueden adicionar monómeros que impartan color (p. ej. vinilferroceno), propiedades fluorescentes, resistencia a la radiación, opacidad a la radiación (p. ej. íetraacrilato de plomo), para dispersar la carga, reflejar la luz infrarroja incidente, absorber ondas de radio, formar una superficie humectable en las columnas d e la espuma HIPE o para cualquier oíra finalidad. En algunos casos, esíos monómeros adicionales pueden hacer más lento el proceso global de conversión de la HIPE en espuma de HIPE, inconveniente necesario si se impartirá la propiedad deseada.

Por lo íanío, con el fin de mantener al mínimo la disminución de la velocidad de conversión, en algunos casos es convenieníe reducir la cantidad de estos monómeros o excluirlos, si no fueran necesarios. La fase oleosa contendrá además una cantidad eficaz de emulsionante, necesaria para estabilizar la HIPE. Estos emulsificantes por lo general son muy conocidos por los experimentados en la industria y se proporcionan ejemplos más adelaníe. La fase oleosa también puede contener un iniciador aceite soluble como peróxido de benzoílo, peróxido de di-t-buíilo, peróxido de lauroilo, azoisobuíironiírilo, 2,2'-azobis(2,4-dimeíilvaleroniírilo), 2,2'-azobisisobufironiírilo y oíros iniciadores de este tipo muy conocidos por las personas con experiencia en la industria. Cuando se usan iniciadores de fase oleosa, posiblemente se prefiera agregarlos en la fase monomérica inmediatamente antes o durante la emulsificación para reducir el potencial de polimerización prematura. 2. Componentes de la Fase acuosa La fase interna acuosa discontinua de la HIPE consiste por lo general en una o más soluciones acuosas que coníienen uno o más componeníes disuelíos. Un componente disuelto esencial de la fase acuosa es un electroliío soluble en agua. El elecíroliío disuelto minimiza la tendencia de los monómeros, comonómeros y reíiculadores que son principalmente solubles en aceite a disolverse también en la fase acuosa. Esíos elecíroliíos pueden incluir un ageníe amortiguador para conírolar el pH duraníe la polimerización e incluyen, por ejemplo, contraiones inorgánicos como los fosfatos, boratos y carbonatos y mezclas de los mismos. Oíro componente de la fase acuosa es un iniciador de radical libre soluble en agua o un "iniciador de polimerización", como los que se conocen en la indusíria. El iniciador puede esíar presente en una concenfración aproximada de 20 por cienío molar con base en los moles toíales de los monómeros polimerizables presentes en la fase oleosa. Con mayor preferencia, el iniciador esíá presenfe aproximadameníe en una conceníración de 0.001 a 10 por cienfo molar con base en los moles toíales de los monómeros polimerizables de la fase oleosa. Los iniciadores adecuados incluyen persulfato de amonio, persulfato de sodio, persulfato de potasio, diclorhidrato de 2,2'-azobis(N,N'-dimeíilenisobufiramidina) y otros iniciadores azo de este tipo. También se puede usar un iniciador de acción retardada o un inhibidor de radical libre. Los iniciadores de acción retardada prolongarán el tiempo de curado, pero ayudarán a prolongar la vida útil del equipo de mezclado. Un iniciador de acción retardada adecuado es TEMPO (2,2,6,6-teírameíil-1-piper¡diniloxi) que puede obtenerse de Aldrich. Incluso oíro componente opcional es un potenciador del iniciador, que incluye sales con la entidad sulfito. Un ejemplo preferido es el hidrosulfito de sodio (NaHSO3). Otros ejemplos incluyen sales inorgánicas de meíales de íransición reducidos, por ejemplo, sulfato de Fe(ll) y lo semejante. También pueden incluirse pequeñas cantidades de monómeros solubles e n a gua. Los ejemplos i ncluyen á cido acrílico y acetato de vinilo. El monómero soluble en agua puede ayudar a que la superficie de la HIPE sea más humectable. Aníes de combinar la fase acuosa con la fase oleosa puede ser conveniente desgasificar la fase acuosa. Los ejemplos de procesos para desgasificar un componente de una HIPE se incluyen en la patente de los EE.UU. núm. 5,362,244 de DesMarais y col. 3. Emulsionante Se necesite un emulsionante para formar y estabilizar la HIPE. El emulsionante se incluye por lo general en la fase oleosa y tiende a tener un carácter relaíivameníe hidrófobo. (Ver por ejemplo Williams, J. M., Langmuir 1991 , 7, 1370-1377). En el caso de las HIPE preferidas que se polimerizan para hacer espumas poliméricas, los emulsionantes adecuados pueden incluir monoésteres de sorbifán de ácidos grasos de cadena ramificada de C16 -C24, ácidos grasos de cadena lineal insaíurada de C 6 -C^ y ácidos grasos de cadena lineal saíurada de C12 -C14, como monooleato de sorbitán, monomirisíato de sorbifán y monoésteres de sorbitán derivados de ácidos grasos de coco. Los emulsionantes preferidos incluyen monolaurato de sorbitán (p. ej. SPAN® 20, de preferencia con más de aproximadamente 40 %, con mayor preferencia con más de aproximadamente 50 %, con la máxima preferencia con más de aproximadamente 70 % de monolauraío de sorbitán), monooleato de sorbitán (p. ej. SPAN® 80, de preferencia con más de aproximadamente 40 %, con mayor preferencia con más de aproximadamente 50 %, con la máxima preferencia con más de aproximadamente 70 % de monooleato de sorbitán), monooleato de diglicerol (p. ej. de preferencia con más de aproximadamente 40 %, con mayor preferencia con más de aproximadameníe 50 %, con la máxima preferencia con más de aproximadameníe 70 % de monooleaío de diglícerol), monoisostearato de diglicerol (p. ej. de preferencia con más d e aproximadameníe 40 %, con mayor preferencia con más de aproximadamente 50 %, con la máxima preferencia con más de aproximadamente 70 % de monoisostearato de diglicerol), monomiristaío de diglicerol (p. ej. de preferencia con más de aproximadamente 40 %, con mayor preferencia con más de aproximadamente 50 %, con la máxima preferencia con más de aproximadamente 70 % de monomiristaío de sorbitán), los cocoil (p. ej. lauril y miristoil) éteres de diglicerol, y mezclas de éstos. Especialmente útiles son los monoésteres de diglicerol de ácidos grasos de cadena ramificada de C16-C24, ácidos grasos de cadena lineal insaturada de C-?6-C22 o ácidos grasos de cadena lineal saturada de C12-C-|4, como monooleato de diglicerol (es decir, monoésteres de diglicerol de ácidos grasos de C18:1), monomiristato de diglicerol, monoisosíearato de diglicerol y monoésteres de diglicerol de ácidos grasos de coco; éteres monoalifáticos de diglicerol con alcoholes de cadena ramificada de C16 -C24 (p. ej. alcoholes de Guerbet), alcoholes de cadena lineal insaturada de C16-C22 y alcoholes de cadena lineal saturada de C12 -C14 (p. ej. alcoholes grasos de coco) y mezclas de estos emulsionantes. Ver la Patente de los Esíados Unidos núm. 5,287,207 (Dyer y col.), concedida el 7 de febrero de 1995 que describe la composición y preparación de emulsionaníes de ésíeres de poliglicerol adecuados y la pateníe de los EE.UU. núm. 5,500,451 , concedida el 19 de marzo de 1996 a Síephen A. Goldman y col. que describe la composición y preparación de emulsionaníes de éíeres de poliglicerol adecuados. Un emulsionante ilusfrafivo que funciona muy bien es el monooleato de diglicerol (DGMO). Oíros emulsionaníes de esta variedad general también incluyen monomiristato de digliceroi (DGMM), monoisostearato de diglicerol (DGMIS), monopalmitato de diglicerol (DGMP), otros monoésteres de diglicerol de ácidos grasos de coco, monooleato de sorbitán, monomiristato de sorbitán, monoésteres de sorbitán de ácidos grasos de coco, isoestearato de sorbiíán, y compuestos similares y mezclas de éstos. La Patente de los EE.UU. núm. 5,786,395 (Stone y col.) concedida el 28 de julio de 1998 incluye oíros ejemplos de esíos emulsionantes. Otro emulsionante preferido, mencionado en la presente como PGMIS, es un isoestearato de poliglicerol. Otro emulsionante preferido se describe en la Paíente copendiente de los EE.UU. núm. 6,207,724, tifuiada Foam Materials and High Internal Phase Emulsions Made Using Oxidaíively Síable Emulsifiers (Maíeriales de espuma y emulsiones de alia fase interna elaborados con emulsionaníes esíables a la oxidación) preseníada a nombre de Hird, y col. Estos emulsionantes tienen una composición elaborada por reacción del ácido succínico sustituido con hidrocarbilo o anhídrido con un equivalente reactivo dei mismo, ya sea un poliol (o mezcla de polioles), una poliamina (o mezcla de poliaminas), una a lcanolamina (o mezclas de alcanolaminas), o una mezcla de dos o más polioles, poliaminas y alcanolaminas. Un emulsionante ilusírativo que funciona muy bien es el succinato de poliglicerol. La faifa de insaíuración susíancial de carbono-carbono las hace susíancialmente estables a la oxidación. Esos emulsionantes se agregan, convenientemeníe, a la fase oleosa de forma tal que comprendan entre aproximadamente 1 % y aproximadamente 15 % de la misma. Evidentemente, se prefieren los emulsionantes que sean paríicularmente apios para esíabiiizar las HIPE a íemperaíuras elevadas. El monooleato de diglicerol (DGMO) es un ejemplo de esos emulsionantes. Los coemulsificantes también se pueden usar para controlar adicionalmente el tamaño de la celda, la distribución de íamaños de las celdas y la esíabilidad de la emulsión, en particular a temperaturas elevadas (p. ej. mayores de aproximadamente 65 °C). Entre los coemulsificantes ilustraíivos se incluyen a las fosfaíidilcolinas y las composiciones que las coníienen, beíaínas alifáticas, sales de amonio cuaternario dialifáticas de cadena larga de C12-C22, dialifáticas de cadena corta de C C4, dialcoil(alquenoil)-2-hidroxietilo de cadena larga C12-C22, sales de amonio cuaternario dialifáticas de cadena corta CrC , sales de amonio cuaternario dialifáíicas de imidazolinio de cadena larga de C12-C22, sales de amonio cuaternario bencil dialifáíicas de cadena corta de C C , monoalifáíicas de cadena larga de C-?2-C22, dialcoil(alquenoil)-2-aminoeíilo de cadena larga de C?2-C22, sales de amonio cuaternario monoalifáticas de cadena corta de d-C4, monohidroxialifáticas de cadena corta de C C . En particular se prefiere el metil sulfato de disebo dimetil amonio (DTDMAMS, por sus siglas en inglés). Estos coemulsificantes y oíros ejemplos se describen con mayor deíalle en la Paíente de los Estados Unidos 5,650,222, concedida a nombre de DesMarais, y col. el 22 de julio de 1997. 4. Ingredientes opcionales También, por varias razones, se pueden incluir varios ingredientes opcionales, ya sea en la fase acuosa o en la fase oleosa. Eníre los ejemplos se incluyen antioxidantes (por ejemplo, fenoles con impedimento esférico, foíoesíabilizadores de aminas con impedimento estérico, absorbedores de luz UV), plastificantes (por ejemplo, ftalato de dioctilo, sebacato de dinonilo), retardadores de flama (por ejemplo, hidrocarburos halogenados, fosfatos, boratos, sales inorgánicas como trióxido de antimonio o fosfato de amonio o hidróxido de magnesio), eoloraníes y pigmentos, agentes fluorescentes, partículas de carga (por ejemplo, almidón, dióxido de íifanio, negro de humo o carbonaío de calcio), fibras, ageníes de íransferencia en cadena, absorbedores de olor como las partículas de carbón activado, polímeros y oligómeros disueltos y otros agentes de este tipo que en la práctica común se adicionan a los polímeros por varias razones. Estos aditivos pueden agregarse para impartir color, propiedades fluorescentes, resistencia a la radiación, opacidad a la radiación (por ejemplo compuestos de plomo), para dispersar la carga, para reflejar la luz infrarroja incidente, para absorber ondas de radio, para formar una superficie humectable en las columnas de la espuma de HIPE o para cualquier otra finalidad.

B. Condiciones de proceso para obtener espumas de HIPE La preparación de espumas típicamente comprende los pasos de: 1) formar una HIPE; 2) curar la HIPE en condiciones adecuadas para que se forme u na estrucíura polimérica celular de celdas abiertas; 3) opcionalmente, exprimir y lavar la eslrucíura polimérica celular con el fin de eliminar la fase acuosa residual original de la estructura de espuma polimérica y, en su caso, íratar la estrucíura de espuma polimérica con un surfactante hidrofilizante y/o una sal susceptible de hidratarse, para depositar cualquier surfactante hidrofilizante/sal suscepíible de hidrafarse que sea necesario, y 4) después de eso desaguar esía esírucíura de espuma polimérica. 1. Formación de la HIPE La HIPE se forma medianíe los siguieníes pasos: A) preparar una fase oleosa y acuosa y mezclar las fases para hacer una emulsión de agua-en-aceite y B) aumentar I a p roporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión. En el Paso A, la emulsión se formará y tendrá una proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa de al menos aproximadamente 4:1 , de preferencia de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 80:1 , con más preferencia de aproximadamente 6:1 a aproximadamente 60:1 , con la máxima preferencia de aproximadamente 10:1 a aproximadamente 50:1. Asimismo, la emulsión tiene de aproximadamente 20 % a aproximadamente 80 %, de preferencia de aproximadamente 30 % a aproximadamente 70 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa. Como se d escribió a nteriormente, l a fase o leosa t ípicamente contendrá los monómeros, comonómeros, reticuladores y emulsionaníes requeridos, así como también componentes opcionales. La fase acuosa típicamente contendrá uno o más electrolitos y uno o más iniciadores de polimerización. Puede haber una o más corrientes de fases acuosas y una o más corrientes de fases oleosas. Las corrientes pueden agregarse en áreas de mezclado diferentes. La HIPE puede formarse a partir de las fases oleosa y acuosa combinadas, sometiendo estas fases combinadas a agitación con esfuerzo cortante. La agitación con esfuerzo cortante g eneralmente s e aplica con una intensidad y por un período de tiempo necesarios para producir una emulsión estable. Un proceso de este tipo puede llevarse a cabo en forma continua o discontinua y, por lo general, se lleva a cabo en condiciones adecuadas para formar una emulsión en la cual las gotitas de la fase acuosa se dispersen en íal magniíud que la espuma polimérica resultante tendrá las caracíerísíicas estructurales requeridas. Para emulsificar la combinación de la fase oleosa y acuosa frecuentemente se usa un dispositivo de mezclado o agitación, por ejemplo un impulsor. Un método para producir la HIPE es un proceso continuo que combina y emulsifica las fases oleosa y acuosa requeridas. Un proceso de este tipo forma una corriente líquida que comprende la fase oleosa. Simultáneamente, íambién se forma por separado una corriente líquida que comprende la fase acuosa. Las dos corrientes separadas se suministran a una cámara o zona de mezclado adecuada a una presión de emulsificación adecuada y se combinan dentro de tal manera que se obtienen las relaciones en peso de fase acuosa a fase oleosa previamente especificadas. En esta cámara o zona de mezclado, las corrientes combinadas generalmente se someten a agitación con esfuerzo cortante suministrada, por ejemplo, por un impulsor de configuración y dimensiones adecuadas u oíro medio para lograr un mezclado íurbulenío o con esfuerzo cortaníe o por cualquier medio conocido en general por aquellos con experiencia en la indusíria. Ejemplos de esos medios alternativos para proporcionar esfuerzo cortante incluyen los mezcladores en línea como se describen en la Pateníe de los EE.UU. núm. 6,369,121 B1 de Caíalfamo y col., concedida el 9 de abril de 2002 y cedida en forma mancomunada. Típicamente, el esfuerzo cortante se aplicará a la corriente combinada de fase oleosa/acuosa con una velocidad y alcance adecuados. Un méíodo preferido para producir HIPE por medio de un proceso continuo se describe con más deíalle en las paíentes de los EE.UU. núms. 5,149,720 (DesMarais y col.) concedida el 22 de septiembre de 1992 y 5,827,909 (DesMarais) concedida el 27 de octubre de 1998, que describen un proceso continuo mejorado el cual incluye un circuito de recirculación para ia HIPE. El proceso también permiíe la formación, en el mismo recipiente, de dos o más diferentes tipos de HIPE, como se expone en la Patente de los Estados Unidos núm. 5,817,704, (Shiveley y col.) concedida el 6 de octubre de 1998. En este ejemplo, dos o más pares de corrientes de aceite y agua pueden mezclarse en forma independiente y combinarse luego según sea necesario. Después del Paso A en el cual se prepara la emulsión, es necesario aumentar la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión hasta 100 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa por medio del mezclado de la cantidad adicional de la fase acuosa con la emulsión. En el Paso A de la presente invención solamente se agrega una parte de la fase acuosa y el resto de esa fase se agrega en el Paso B. El Paso B puede realizarse mediante el mezclado en una sola eíapa o en múltiples etapas. En el Paso B también se pueden realizar adiciones múltiples de la fase acuosa adicional para aumentar la proporción final hasta 100 %. Cuando el Paso B se realiza en una sola etapa, la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión aumente hasía 100 % de la p roporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión. La proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa dependerá del uso que se le dará al material. Típicamente, la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa es de al menos aproximadamente 12:1, de preferencia de aproximadameníe 12:1 a aproximadameníe 100:1. La proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa siempre es mayor que la proporción inicial obtenida en el Paso A. El Paso B también puede consistir en más de una eíapa. La proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión puede aumentar en cada etapa o, en cada una de éstas, puede realizarse solamente el mezclado. Comúnmente, en cada etapa aumenta la proporción y se realiza el mezclado. Cuando en el Paso B el mezclado se realiza en múltiples etapas, la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión puede aumentar de 20 % a 80 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa a 50 % a aproximadameníe 90 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión hasía alcanzar finalmente el 100 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa. El iniciador de polimerización puede agregarse en el Paso B o después del Paso B, pero preferentemente se agrega después de ese paso. Este proceso de adición en múltiples etapas del Paso A, el Paso B y la adición del iniciador produce al menos una mejora del 50 % en la proporción de agua a aceite para el mismo tiempo de permanencia para el mezclado. Como resulíado, la disponibilidad de la HIPE con una proporción alia de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa es mucho mayor. Asimismo, esíe proceso d e a dición en múlíiples etapas proporciona un tamaño de celda mucho más uniforme. Cuando la espuma deseada que se reduce después de secarse se forma solamente mediante el Paso A) (mezclador de una sola etapa), la proporción del calibre grueso al calibre fino típicameníe oscila de 3 a 4. En coníraposición, en el proceso de la presente invención (con el Paso B), los factores de expansión típicamente oscilan entre 4 y 5.5. Como resulíado, la HIPE elaborada mediante el proceso de la preseníe invención permite almacenar mucho más material en un rollo ya que el material es más delgado. También hace que el núcleo del producto terminado sea más delgado y más flexible. La proporción del calibre grueso al calibre f ino p uede m edirse de c onformidad c on e I m étodo d escrito e n I a Patente de los EE.UU. núm. 5,387,207. En la presente invención, la fase acuosa preferentemente se agrega en forma de fluido. En la preseníe invención, es importante el lugar y la forma de incorporación del fluido ya que estos factores pueden afectar el tamaño de la celda de la HIPE. La energía de mezclado inducida por la corriente entrante no debería ser mayor que la energía del resío del equipo, ya que en ese caso afecíará el desarrollo del íamaño de la celda. Si la energía de mezclado inducida por la corrieníe enfranfe es demasiado baja, especialmeníe cuando los tiempos de permanencia son reducidos, una carga d e mezclado d emasiado a lia p uede caer e n e l equipo de mezclado y posiblemente no se obtenga el tamaño de celda deseado. Por lo tanto, para obtener el mayor rendimiento o el menor tiempo de permanencia y para producir gotitas de tamaño grande (típicamente, de aproximadamente 80 a 100 micrómetros), el fluido de la fase acuosa preferentemente tiene una velocidad de corte dentro de la tubería de introducción justo antes de la introducción en la cámara de mezclado de aproximadamente 200 s-1 a aproximadamente 30,000 s-1, de preferencia de aproximadamente 500 s-1 a aproximadamente 20,000 s-1, con más preferencia de aproximadamente 1000 s-1 a aproximadamente 10,000 s-1. Asimismo, el fluido de la fase acuosa tiene una velocidad promedio dentro de la tubería de introducción justo antes de la introducción en la cámara de mezclado de aproximadamente 20 cm/s a aproximadamente 2000 cm/s, de preferencia de aproximadamente 50 cm/s a aproximadamente 1000 cm/s, con más preferencia de aproximadamente 100 cm/s a aproximadamente 500 cm/s. Para que las gotitas sean de tamaño pequeño (típicameníe, de aproximadameníe 10 a 20 micrómefros), el fluido de la fase acuosa preferentemeníe íiene una velocidad de corte deníro de la íubería de iníroducción justo antes de la introducción en la cámara de mezclado de aproximadamente 1000 s-1 a aproximadamente 50,000 s-1 , de preferencia de aproximadamente 3000 s-1 a aproximadameníe 40,000 s-1 , con más preferencia de aproximadameníe 5000 s-1 a aproximadamente 35,000 s-1. Asimismo, el fluido de la fase acuosa tiene una velocidad promedio dentro de la tubería de introducción justo antes de la introducción en la cámara de mezclado de aproximadameníe 100 cm/s a aproximadameníe 4000 cm/s, de preferencia de aproximadamente 200 cm/s a aproximadamente 3000 cm/s, con más preferencia de aproximadamente 400 cm/s a aproximadamente 2000 cm/s. Cuando se forma una HIPE de celdas grandes, la adición de la fase interna de la segunda etapa en el Paso B también se realiza de forma tal que se mantengan la velocidad de corte y la velocidad del fluido en niveles tan bajos como los de la primera etapa del Paso A. Cuando se desea formar una HIPE de celdas pequeñas, la velocidad de corte de la adición de la fase interna de la segunda etapa en el Paso B típicameníe es mayor que en el primer Paso A, debido a que en la primera eíapa la viscosidad del contenido del mezclador es baja en el punto de introducción y la velocidad de corte crítica para la formación de gotitas es correspondientemente baja. En la segunda etapa (Paso B), la fase acuosa se introduce en la emulsión del Paso A y la viscosidad de la HIPE de celdas pequeñas es siempre mayor que la viscosidad de la materia prima que requiere una velocidad de corte mayor. Una vez que se forma la proporción final, la emulsión se bombea o se retira de las etapas de mezclado para pasar al curado. La proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión es de aproximadamente 8:1 a aproximadamente 1 40:1 , d e p referencia d e a proximadamente 1 0:1 a aproximadamente 80:1 y con más preferencia de aproximadamente 12:1 a aproximadamente 65:1. 2. Curado del componente monomérico en la fase oleosa de la emulsión de agua-enaceite El proceso de la presente invención incluye un Paso C que consiste en curar el componente monomérico en la fase oleosa de la emulsión de agua-en-aceite por medio de una reacción de polimerización para formar un material de espuma polimérica saturado. La HIPE se puede curar en un proceso discontinuo o en un proceso continuo. La resistencia de la espuma determinada en base a la medición del límiíe de fluencia indica el nivel de curado del polímero. Otra indicación del nivel de curado del polímero es el grado en el cual el polímero se dilata en un buen disolvente, como tolueno (al estar reticulada, la espuma HIPE no se disuelve sin que se modifique químicamente). El paso de curado preferido se describe en la Patente de los EE.UU. núm. 6,365,642 de Dyer y col. concedida el 2 de abril de 2002. El producto obtenido después del curado mediante la reacción de polimerización es una espuma HIPE porosa de celdas abiertas llenas de agua. Las hojas de espuma de HIPE curada son más fáciles de procesar durante los pasos subsiguientes de traíamiento/lavado y desaguado, así como el de la preparación de la espuma de HIPE para utilizarla en su aplicación final. Como alternativa, el producto de espuma de HIPE puede cortarse, íriturarse o reducir de alguna otra manera el tamaño de la misma para obtener partículas, cubos, barras, esferas, placas, íiras, fibras u oíra forma que se desee. La fase acuosa que queda en la HIPE típicamente se elimina por medio de la compresión de la espuma. La humedad residual puede eliminarse como sea conveniente por medio de técnicas convencionales de secado evaporativo.

O Ejemplos específicos Estos ejemplos no restrictivos ilustran la preparación específica de espumas HIPE de conformidad con la presente invención.

Eiemplo 1 Se prepara una fase oleosa que comprende 72.13 % de EHA, 21.55 % de EGDMA, 5.62 % de PGMIS y 0.70 % de DTDMAMS. Se prepara una fase acuosa que comprende 3.85 % de CaCI2 y el pH se ajusta hasta 6.3. La fase acuosa se calienta hasta 85 °C y se bombea a un régimen de flujo volumétrico de 1.287 l/min a través de dos tubos, cada uno de los cuales tiene un orificio con un diámetro de 3.97 mm perforado a través de un tornillo de fijación de 19.05 mm en la placa de montaje superior de un mezclador dinámico. El mezclador dinámico comprende una cubierta de 7.82 cm de diámetro que incluye 4 hileras de 17 clavijas de 4.76 mm ubicadas a 90° entre sí alrededor de la circunferencia con una distancia de 2.22 cm entre el centro de una clavija al oíro a lo largo de la cubierta, con un vastago de 28.58 mm colocado con 4 hileras de 17 clavijas de 4.76 mm ubicadas a 90° entre sí alrededor de la circunferencia con una distancia de 2.22 cm entre el centro de una clavija al otro a lo largo del vastago, con un desplazamiento de 1.11 cm con respecto a las clavijas de la cubierta. La longitud de las clavijas de la cubierta y del vastago es tal que la separación entre la clavija del vastago y la cubierta, la clavija de la cubierta y el vásíago y una clavija a la oíra es de de 6.35 mm. Las corrientes acuosas entran en el mezclador ubicado verticalmente, a aproximadamente 2 cm por encima de la primera hilera de clavijas del vásíago que rota a aproximadamente 5 rad/s (50 RPM). Los fluidos se retiran del fondo del mezclador, y una porción de éstos se coloca en una bomba Waukesha modelo 30. En la enírada a la bomba, se inyecte la fase oleosa sin calentar, a una velocidad de 92 gramos por minuto a través de un orificio de 1.59 mm perforado en un tornillo de fijación de 6.35 mm montado en una sección de la fubería que aíraviesa el ceníro de un codo de 90° y la corrieníe es dirigida en un írayecto paralelo al flujo del fluido desde el mezclador a través de una sección de 1.91 cm de diámetro de íubería de acero inoxidable. Todas las partes y tuberías del mezclador y las conexiones son de acero inoxidable con accesorios sanitarios. La descarga de la bomba que roía a las RPM necesarias para producir un flujo de 0.627 l/min pasa de nuevo a la parte superior del mezclador que tiene una entrada de 1.91 cm justo debajo de la brida de montaje, prácticamente concéntrica con la primera hilera de clavijas de la cubierta y ubicada a 45° de cada clavija adyacente. De esta forma, la fase acuosa nueva se introduce en una emulsión mucho más concentrada. El producto obtenido en el primer mezclador es una HIPE con goíitas grandes de fase interna con una proporción de fase interna de aproximadamente 14:1 cc/gramo. La otra porción del material retirado del mezclador se coloca en una serie de 48 elementos de mezcladores estáticos SMX, con u n d iámetro d e 3.81 cm. La segunda porción de la fase acuosa que se calienía hasía 80° (para igualar aproximadamente la temperatura de la emulsión que sale del primer mezclador) y fluye a 0.874 l/min se introduce a través de un tubo de 6.35 mm de diámeíro en el centro de un codo de 3.81 cm de diámetro que fransporta la emulsión desde el primer mezclador, justo aníes de los mezcladores esíáticos SMX. La proporción de fase interna de la emulsión de fase interna resultante que todavía tiene gotitas grandes es de aproximadamente 23:.5:1. La emulsión del segundo mezclador es dirigida hacia el fondo de un tercer mezclador, un mezclador dinámico orientado verticalmente con una cubierta de 5.23 cm de diámetro que tiene un impulsor fijado a lo largo de 21.59 cm de su longitud. El vásíago del impulsor íiene un diámeíro de 1.91 cm con una hilera de clavijas de 4.76 mm que tiene 17 hileras de dos clavijas por hilera con un desplazamiento de 180° eníre sí, y con oíras 16 hileras de dos clavijas similares por hilera con un desplazamienío de 90° de la primera hilera de clavijas. Las clavijas esfán separadas por una distancia de 12.7 mm en los centros, con un desplazamienío eníre las hileras de 17 y 16 clavijas de la miíad de esa distancia. La separación entre la clavija y la pared es de 4.57 mm, y el mezclador rota a aproximadamenie 16 rad/s (150 RPM). La fase iniciadora comprende 8 % de persulfato de sodio en agua poíable y se iníroduce en el fondo del mezclador con un flujo de 46 g/min a íravés de un tubo de 5.08 mm de diámetro ubicado en el centro de la masa del anillo formado por el vastago y la cubierta, otra vez dirigido en paralelo al flujo de masa que ingresa en el fondo de este mezclador. La emulsión resulíante, ahora con una proporción inferna de fase de aproximadamente 24:1 es dirigida a un cabezal similar al usado para las extrusiones comunes, denominado cabezal con forma de percha. El cabezal tiene un espacio de salida de 1.6 mm y un ancho de 25 cm. La emulsión que sale del cabezal se recolecta en una banda recubierta con Teflon para transportar la emulsión hasta una cámara de corriente inactiva mantenida a 97-98 °O Después de un tiempo de permanencia de a proximadamente 1 0 m inutos, I a t rama continua de material de espuma se retira, se desagua sobre ranuras de vacío y se seca en un horno de convección de calor forzado. La espuma tiene un tamaño de celda que oscila de 70 a 130 micrómetros, es fuerte y resistente y bien adecuada para captar fluidos acuosos, y tiene una cantidad baja de monómeros residuales. La velocidad de corte de la primera materia acuosa que se introduce es de 1748 s"1 y la correspondiente a la segunda es de 577. La velocidad promedio de la primera materia acuosa que se introduce es de 87 cm/s y la correspondiente a la segunda es de 46 cm/s.

Eiemplo 2 Se prepara una fase oleosa que comprende 50.91 % de EHA, 31.82 % de EGDMA, 5.45 % de EHMA, 2.73 % de HDDA, 7.27 % de succinato de poliglicerol y 1.82 % de DTDMAMS. Se prepara una fase acuosa que comprende 3.85 % de CaCI2 y el pH se ajusta hasía 6.3. La fase acuosa se calienía hasta 72 °C y se bombea a un régimen de flujo volumétrico de 5.037 l/min a través de un tubo que íiene un orificio con un diámetro de 4.76 mm perforado a través de un tornillo de fijación de 19.05 mm en la placa de montaje superior de un mezclador dinámico. El mezclador dinámico comprende una cubierta de 7.82 cm de diámetro con un vastago de 28.58 mm colocado con 3 hileras de 58 clavijas de 3.18 mm ubicadas a 120° entre sí alrededor de la circunferencia con una distancia de 3.23 mm eníre el ceníro de una clavija al oíro a lo largo del vásíago, con oíro conjunío de 3 hileras de 58 clavijas de 3.18 mm con un desplazamiento de 60° del primer conjunto y con un desplazamiento tel en el vastago que queden en la mitad del oíro conjunto de hileras. Por consiguiente, si las hileras estuvieran libres para desviarse entre sí, tendrían una holgura de aproximadamente 0.025 mm. La longitud de las clavijas del vásíago es íal que la separación eníre el clavija del vásíago y la cubierta es de 3.05 mm. La corriente acuosa entra en el mezclador ubicado verticalmente, a aproximadamente 2 cm por encima de la primera hilera de clavijas del vastago que rote a aproximadameníe 84 rad/s (800 RPM). Los fluidos se retiran del fondo del mezclador, y una porción de éstos se coloca en una bomba Waukesha modelo 030 U2. En la entrada a la bomba, se inyecta la fase oleosa sin calentar, a una velocidad de 251.6 gramos por minuto a través de un orificio de 1.98 mm perforado en un tornillo de fijación de 6.35 mm montado en una sección de la tubería que atraviesa el centro de un codo de 90° y la corriente es dirigida en un trayecto paralelo al flujo del fluido desde el mezclador a través de una sección de 1.91 cm de diámetro de tubería de acero inoxidable. Todas las partes y fuberías del mezclador y' las conexiones son de acero inoxidable con accesorios sanifarios. La descarga de la bomba que roía a las RPM necesarias para producir un flujo de 5.5 l/min pasa de nuevo a la parte superior del mezclador que fiene una enírada de 1.91 cm justo debajo de la brida de moníaje, prácticamente concéntrica con la primera hilera de clavijas del vastago. De esta forma, la fase acuosa nueva se introduce en una emulsión mucho más concentrada. El producto obtenido en el primer mezclador es una HIPE con gotiías pequeñas de fase interna con una proporción de fase interna de aproximadamente 20:1 cc/gramo. La otra porción del material retirado del mezclador es dirigida a otro mezclador dinámico a íravés de una enfrada idéníica a la descriía para la línea de recirculación del primer mezclador, con la misma cubierta que la primera. El diámeíro de la clavija del impulsor es de 4.76 mm y sólo hay 2 clavijas por hilera con un desplazamiento de 180°, con 34 hileras espaciadas a aproximadamente 11.1 mm en el centro, y un conjunío complementario de otras 34 hileras con 2 clavijas por hilera con un desplazamiento de 90° de la primera hilera y con una separación en el medio entre hileras. La segunda p orción d é l a fase acuosa que se calienta hasta 70° (para igualar aproximadameníe la íemperatura de la emulsión que sale del primer mezclador) y fluye a 3.962 l/min se introduce a través de un orificio de 3.97 mm de diámetro perforado a través de un tornillo de fijación de 19.05 mm en la placa de montaje superior del segundo mezclador dinámico, a aproximadamente 2 cm por encima de la primera hilera de clavijas. La separación eníre la clavija y la cubierta es de 6.35 mm y el impulsor rota a 105 rad/s (1000 RPM). La proporción de fase interna de la emulsión de fase interna de gotitas pequeñas resultaníe es de aproximadamenfe 35.8:1. La emulsión del segundo mezclador es dirigida hacia el fondo de un tercer mezclador, un mezclador dinámico orientado verticalmente con una cubierta de 5.23 cm de diámetro que tiene un impulsor fijado a lo largo de 21.59 cm de su longitud. El vastago del impulsor tiene un diámetro de 1.91 cm con una hilera d e clavijas d e 4.76 mm q ue tiene 21 hileras de tres clavijas por hilera con un desplazamiento de 120° entre sí, y con otras 21 hileras de tres clavijas similares por hilera con un desplazamiento de 60° de la primera hilera de clavijas. Las clavijas están separadas por una distancia de 10.5 mm en los centros, con un desplazamienío eníre las hileras de la miíad de esa distancia. La separación entre la clavija y la pared es de 3.05 mm, y el mezclador rota a aproximadamente 188 rad/s (1800 RPM). La fase iniciadora comprende 11.4 % de persulfato de sodio en agua potable y se introduce en el fondo del mezclador con un flujo de 60.3 g/min a través de un orificio de 1.59 mm de diámetro perforado en un tubo de 6.35 mm ubicado en el centro de la masa del anillo formado por el vastago y la cubierta, otra vez dirigido en paralelo al flujo de masa que ingresa en el fondo de este mezclador. La emulsión resultante, ahora con una proporción interna de fase de aproximadamente 36:1 es dirigida a un cabezal similar al usado para las extrusiones comunes, denominado cabezal con forma de percha. El cabezal tiene un espacio de salida de 2.6 mm y un ancho de 25 cm. La emulsión que sale del cabezal se recolecta en una banda recubierta con Teflon que se desplaza a 8 m/min para transportar la emulsión hasta una cámara de corriente inactiva mantenida a 97-98 °C. Después de un íiempo de permanencia de aproximadamente 10 minutos, la trama continua de material de espuma se retira, se desagua sobre ranuras de vacío y simulfáneamente se comprime por medio de rodillos cargados y luego se seca en un horno de convección de calor forzado. La espuma tiene un tamaño de celda que oscila de 10 a 30 micrómeíros, es fuerte y resistente y bien adecuada para distribuir y almacenar los fluidos acuosos, y tiene una cantidad baja de monómeros residuales. La velocidad de corte de la primera materia acuosa que se introduce es de 7900 s"1 y l a correspondiente a l a s egunda es de 10,700. La velocidad promedio de la primera materia acuosa que se iníroduce es de 471 cm/s y la correspondiente a la segunda es de 534 cm/s. La descripción de todas las patentes, solicitudes de patente (y cualquier paíeníe que se otorgue con base en las mismas, así como cualquier soliciíud de paíeníe exíranjera publicada correspondiente) y las publicaciones mencionadas a lo largo de esta descripción, se incorporan en la presente como referencia. Sin embargo, se niega expresamente que cualquiera de los documeníos incorporados en la preseníe como referencia enseña o describe la preseníe invención.

Aunque se han ilusírado y descriío varias modalidades particulares y/o características individuales de la presente invención, será obvio para los expertos en la indusíria que se pueden hacer ofros cambios y modificaciones diversos, sin apartarse del espíriíu y alcance de la invención. También será evideníe para el técnico experimentado que son posibles todas las combinaciones de las modalidades y particularidades mosíradas en la exposición aníerior y que pueden dar como resulíado realizaciones preferidas de la invención. Se ha pretendido, por consiguiente, cubrir en las reivindicaciones a nexas todos l os cambios y modificaciones q ue están dentro del alcance de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para preparar un material de espuma polimérica que comprende los siguientes pasos: A) Preparar una fase oleosa y una fase acuosa y mezclar las fases para hacer una emulsión de agua-en-aceite caracterizada porque la emulsión tiene una proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa de al menos 4:1 y de 20 % a 80 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa; B) aumentar la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión hasta 100 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa al mezclar la cantidad adicional de fase acuosa con la emulsión; C) curar el componente monomérico en la fase oleosa de la emulsión de agua-en-aceite por medio de una reacción de polimerización para formar un material de espuma poiimérica saíurado.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracíerizado además porque en el Paso B se agrega un iniciador de polimerización.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque en el Paso B la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión aumenta hasta 50 % a 90 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a ia fase oleosa en la emulsión aníes de alcanzar el 100 %.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el Paso B se realiza por medio del mezclado en una sola etapa.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el Paso B se realiza por medio del mezclado en múltiples etapas.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la emulsión tiene una proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa de 8:1 a 140:1.

7. Un proceso para preparar un material de espuma polimérica que comprende los siguieníes pasos: A) preparar una fase oleosa y una fase acuosa y mezclar las fases para hacer una emulsión de agua-en-aceite caracferizada porque la emulsión tiene una proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa de al menos 4:1 y de 20 % a 80 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa; B) aumentar la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión hasta 100 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa al mezclar la cantidad adicional de fase acuosa con la emulsión; C) agregar una cantidad eficaz de un iniciador de polimerización; y D) curar el componeníe monomérico en la fase oleosa de la emulsión de agua-en-aceite por medio de una reacción de polimerización para formar un material de espuma polimérica saturado.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque en el Paso B la proporción de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión aumenta hasta 50 % a 90 % de la proporción final de volumen a peso de la fase acuosa a la fase oleosa en la emulsión antes de alcanzar el 100 %.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el Paso B se realiza por medio del mezclado en múltiples etapas.

10. Un material de espuma polimérica preparado por medio del proceso de la reivindicación 1.