MXPA96006017A - Procedimiento para la elaboracion de granulados espumables de plasticos - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la elaboración de granulados espumables de plástico. Un granulado de plástico espumable, ampliamente esférico, el cual estálibre de cráteres e hilos de corte y se deja procesar para obtener perlas de espuma de partículas, se puede producir mediante la granulación por inmersión, siendo la temperatura del agua de granulación de 20 a 45øC. El material esponjado de partículas obtenido del granulado espumado por dispersión se caracteriza en la producción de partes moldeadas por un buen comportamiento de flujo en el proceso de llenado.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACIÓN DE GRANULADOS ESPÜMABLES DE PLÁSTICO El objeto de la invención es un procedimiento para al elaboración de granulados esféricos de plástico con la finalidad de espumar para obtener partículas de material esponjado. En la elaboración de partes moldeadas a partir de espuma de partículas, por lo general se desea que las partículas de espuma posean una forma esférica. Una espuma de partícula de este tipo muestra un mejor comportamiento en el llenado de moldes y el soldado de las partículas de espuma entre sí; las partes moldeadas que se obtienen presentan superficies más lisas y más cerradas. De esta manera se reduce la recepción de agua de la parte moldeada y se aumenta la estabilidad mecánica. La espuma de partícula aquí en cuestión se elabora conforme al procedimiento de dispersión a partir de granulado. El procedimiento de dispersión es estado de la técnica (documentos EP-A-0 053 333; EP-A-0 095 109). Para elaborar espuma esférica de partículas se puede emplear granulado por madejado o también granulado que se obtuvo mediante granulación por inmersión. En el documento EP-A-0 195 118 se describen granulados obtenidos por granulación por madejado de un copolímero de propileno, que deben ser adecuados para la elaboración de espumas de partículas conforme al procedimiento de dispersión. Este tipo de granulados por madejado tiene una forma cilindrica con una proporción de la longitud al diámetro (proporción 1/d) de más de 1. Es conocido que en el tratamiento térmico durante el espumado, la forma cilindrica pasa a ser una forma esférica, lo cual se debe a las características viscoelásticas de la masa fundida de polímero. En la extrusión, la masa fundida de polímero se sobreexpande y se enfría bruscamente; el tratamiento térmico posterior en el espumado lleva a un acortamiento de la dimensión de longitud del granulado cilindrico. Basado en lo anterior, el documento EP-A-0 359 032 describe un procedimiento para la granulación por madejado en el que la expansión de la masa fundida de polímero se ajusta dependiendo del grado de expansión (E) de la espuma de partículas que se desea posteriormente. Con un diámetro de granulado que permanece igual, en la elaboración de espuma de partículas altamente expandida (por ejemplo E = 50) y poco expandida (por ejemplo E = 15) , las longitudes de los granulados empleados se diferencian hasta por un factor de 2. Procedimientos que, en cuanto a la realizabilidad técnica, son igual de costosos, se describen en los documentos DE-A-26 26 968 y JP-A-6 0115 413. En el documento DE-A-26 26 968 se describen granulados por madejado con un factor de estiramiento de la masa fundida de polímero de entre 2 y 40. La proporción 1/d tampoco aquí puede elegirse libremente, sino que debe ajustarse dependiendo del factor de estiramiento. El documento JP-A-6 0115 413 habla de que la proporción 1/d de los granulados por madejado debe ser una función de orientación diferente de las cadenas de moléculas en las áreas centrales, o bien, cercanas al margen de los granulados. Un coating adicional de los granulados se realiza cuando su facultad de transformación de la forma cilindrica a la esférica se debe reforzar (JP-B-79 037 191) o cuando se debe evitar un pegado durante el tratamiento térmico (DE-A-26 26 970) . Este estado de la técnica describe entonces procedimiento costosos de extrusión para la elaboración de granulados espumables. Las desventajas debidas a la producción de la forma cilindrica de la espuma de partículas que se produce de esta manera se contrarresta proporcionando a los granulados una facultad de transformación a la forma esférica. Sin embargo, dicha facultad de transformación puede ser evaluada apenas cuando en un siguiente paso de procesado se somete el granulado a un tratamiento térmico. La elaboración de granulados espumables, de forma esférica, por granulación por inmersión, se describe en los documentos JP-A-52 053 965. La masa de polímero fundida a 180 hasta 250 °C es presionada por un disco perforado directamente a un baño enfriador a 50 hasta 100 °C y cortado mediante cuchillas que rotan en el disco perforado. Sin embargo, en la práctica ha resultado que un granulado elaborado de esta manera por granulación por inmersión presenta en su superficie cráteres e hilos de corte, lo cual tiene como consecuencia que posea una gran tendencia a pegarse en el proceso de espumado. Lo anterior es muy indeseado, pues en el procesamiento a una parte moldeada, las toberas de avance y vapor se obstruyen por el pegado y los hilos de corte. Por ello, la presente invención se basa en la tarea de desarrollar un procedimiento de extrusión simple desde el punto de vista técnico, en el que se determine ya desde el granulado de partida la aptitud para la elaboración de perlas de espuma de partículas con las características favorables conocidas de un buen llenado de moldes y una buena soldabilidad. Además, en una tarea adicional, la superficie del granulado debe estar libre de cráteres e hilos de corte para contrarrestar una tendencia a pegarse en el proceso de espumado. De manera sorprendente se ha encontrado que esta tarea se soluciona cuando la temperatura del agua de granulación se reduce hasta poco antes del rango de temperatura en el que aparece una obstrucción del disco perforado extrusor por la masa fundida solidificada.

Usualmente, este rango de temperatura es evitado por el experto debido a la operación inestable de la extrusora que a menudo resulta. El procedimiento conforme a la invención para la elaboración de un granulado de plástico espumable, en forma ampliamente esférica, por granulación por inmersión, está caracterizado porque la temperatura del agua de granulación es de 20 a 45 °C y preferentemente de 30 a 38 °C. El procedimiento de granulación por inmersión es estado de la técnica de manera que no es necesaria aquí una descripción más a detalle. En una modalidad preferida, en la extrusión de la masa fundida de plástico a través del disco perforado, el caudal por perforación es menor a 4 kg/h, especialmente preferido menor a 3 kg/h y especialmente 1.8 a 2.5 kg/h. Para la evaluación cuantitativa de los criterios conforme al cometido "forma ampliamente esférica" y "calidad de corte" se realizaron amplios experimentos con la ayuda de sistema interactivo de análisis de imagen (IBAS) . La figura 1 muestra a manera de ejemplo una selección de granulados después de analizados por el aparato IBAS de la compañía Kontron Bildanalyse GmbH, Distribuidor Cari Zeiss, Colonia. A pesar de que los granos de granulado representados presentan una forma esférica, la tarea conforme a la invención sólo es reproducida por el grano de granulado No. 1. De manera cuantitativa, esta característica puede describirse por el factor de forma "forma PE", el cual puede determinarse fácilmente con la ayuda del aparato de análisis de imagen conforme a la fórmula Forma PE = (4 p x superficie de proyección)/circunferencia La imagen de proyección de una esfera ideal da como resultado un factor de forma Forma PE-esfera = 1. La tabla 1 muestra una relación de los granos de granulado medidos en la figura 1.

Tabla 1 En una modalidad preferida de la presente invención, el factor de forma (forma PE) está en el rango de 0.75 a 1 y especialmente preferido en el rango de 0.80 a 1.

En otra modalidad preferida, el granulado de plástico está compuesto esencialmente por una poliolefina.

Como poliolefinas, conforme al estado de la técnica, se pueden emplear homo y copolímeros, como por ejemplo copolímeros aleatorios propeno-eteno o propeno-buteno-l, terpolímeros aleatorios de eteno, propeno y buteno-1, copolímeros de bloque eteno-propeno, así como homopolímeros de eteno, propeno o buteno-1, copolímeros eteno-acetato de vinilo o copolímeros eteno-metilacrilato de metilo. Se emplea preferentemente un copo1imerizado aleatorio eteno-propeno con 1 a 15% en peso de eteno y especialmente preferente con 2 a % en peso de eteno. La relación de flujo de masa fundida conforme a las normas DIN ISO 1133 a 230 °C está usualmente en el rango de 1 a 30 g/10 min. y de preferencia en el rango de 5 a 25 g/10 min.. El polímero puede contener aditivos como por ejemplo un auxiliar sólido de espumado (EP-A-0 095 109) ; pudiéndose mencionar como ejemplo negro de humo, talco, hidróxido de magnesio o dibencilidensorbitol. Otros aditivos posibles son auxiliares de procesamiento, colorantes, antiestáticos, aditivos antiinflamables, estabilizadores u otros polímeros. A partir de los granulados de plástico obtenidos conforme a la invención se puede elaborar espuma de partículas conforme a todos los procedimientos de espumado por dispersión del estado de la técnica. En general, se procede de manera que: a) en un reactor resistente a la presión se dispone una dispersión, que consta esencialmente del granulado de plástico así como un agente de dispersión líquido, así como un agente esponjante, b) se realiza un tratamiento térmico, y a continuación c) se descarga la dispersión a través de una abertura hacia una cámara de depresión, espumando las partículas de polímero. Como agente esponjante, conforme al estado de la técnica, se puede utilizar un agente esponjante orgánico volátil o un gas inorgánico como nitrógeno, aire o CO2. Además, la dispersión, conforme al estado de la técnica, puede contener un auxiliar de dispersión. En cuanto a otros detalles, se remite a las solicitudes europeas de patente EP-A-0 053 333, 0 095 109, 0 113 903, 0 168 954, 0 630 935 y 0 646 619. El granulado de plástico obtenido conforme a la invención, sin embargo, puede utilizarse ventajosamente también en el procedimiento continuo para la elaboración de espuma de partículas, en especial ahí donde se requiere una dispersión caliente, que esencialmente consta del granulado de plástico, un agente de dispersión líquido y eventualmente un agente esponjante, a través de una columna de intercambia de sustancia o un tubo, después de lo que la dispersión es descargada a través de una abertura hacia una cámara de depresión, esponjando las partículas de polímero. En cuanto a más detalles, se remite a los documentos EP-A-0 564 781 y EP-A-0 673 963. La espuma de partículas obtenida conforme a todos estos procedimientos es casi idealmente esférica y prácticamente libre de hilos de corte o pegotes. La espuma de partículas obtenida puede ser procesada conforme a todos los métodos del estado de la técnica para obtener partes moldeadas de excelente calidad, por ejemplo conforme al procedimiento de carga bajo presión o bien de compresión (DE-A 25 42 452) , el procedimiento de bordes inmersos o bien de craqueo-fisura o después de previa carga por presión (EP-A-0 072 499) . Se remite además al libro "Thermoplastische Partikelkunststoffe" , editorial VDI 1993. El material esponjado de partículas obtenido conforme a la invención se caracteriza por un buen comportamiento de flujo en el proceso de llenado. De esta manera se pueden representar parte moldeadas de paredes delgadas con nervios, clavijas, zonas puntiagudas, caladas, etc. , por ejemplo cajas para transporte, chasis de aparatos para el alojamiento de componentes electrónicos, acolchonados de impacto lateral, cascos para bicicletas, parasoles, núcleos de parachoques, partes moldeadas para empaques, cajas de herramientas o partes de relleno. A continuación la invención se ilustra en base a ejemplos.

Ejemplo 1: En una extrusora de dos hélices con ondas de hélice contrarias y dispositivo para granulación por inmersión, se granula un copo1imerizado de propileno con 3.5% en peso de eteno, un punto de fusión Tm = 145 °C y una cuota de flujo de masa fundida MFI = 15 g/10 min.. La temperatura de la masa es de 180 °C, el caudal por perforación 1.8 kg/h. La temperatura del agua de granulación se reduce dependiendo del tipo de granulado de 42 °C a 36 °C. Los resultados se recopilaron en la tabla 2.

Ejemplo 2; Se trabaja como en el ejemplo 1, con la diferencia que la temperatura del agua de granulación se deja en 42 °C (ver tabla 2) .

Ejemplo comparativo 1 (granulación por madejado) : En una extrusora de dos hélices con ondas de hélice contrarias y dispositivo de granulación por madejado, se granula el mismo copo1imerizado de propileno que en el ejemplo 1, siendo la temperatura del baño de granulación de 50 °C (ver tabla 2).

Ejemplo comparativo 2 (granulación por madejado) : Se procede como en el ejemplo comparativo 1, con la diferencia que se utiliza una abertura de extrusión más pequeña (ver tabla 2) .

Ejemplo comparativo 3 (granulación por inmersión) : Se trabaja como en el ejemplo 1, con la diferencia que la temperatura del agua de granulación es, de principio a fin, 48 °C.

Elaboración ᧠espuma de. partículas—a partir dje. Los. granulados obtenidos conforme al ejemplo 1 hasta el ejemplo comparativo 2 En un reactor de 60 1, se calienta a 133 °C una suspensión que consta de 100.0 partes en peso de agua, 15.0 partes en peso de granulado, 6.3 partes en peso de n-butano, 0.1 partes en peso de fosfato de tricalcio como polvo fino, y 0.05 partes en peso de Marión® A 360 (tensioactivo) y se agita a esta temperatura durante 30 minutos. Después de transcurrido el tiempo de pausa, la presión del reactor se eleva mediante el presionado de nitrógeno a 22 bar. A continuación, el contenido del reactor se descarga en 20 segundos a un contenedor a presión atmosférica. Se obtienen partículas de espuma con un peso a granel de 27 g/1; si se utilizan los granulados de los ejemplos 1 y 2, éstas son casi redondas y tiene una superficie lisa.

Elaboración de partes moldeadas Las partículas de espuma obtenidas antes se procesan a partes moldeadas conforme al método de presión contraria. Las partes moldeadas utilizadas son un componente de las medidas 360 x 120 x 150 mm con nervios de 7 a 20 mm y un grosor de material máximo de 80 mm. Por las paredes de la herramienta equipadas con toberas se hace pasar una presión de vapor de 2.8 a 3.5 bar durante 6 a 8 segundos para el soldado interno de las perlas de espuma. A continuación, la herramienta, y con ella la parte moldeada, se enfría con agua a una temperatura de 60 a 80 °C. Se obtienen partes moldeadas con un peso de 50 a 60 g/1. Si se utiliza espuma de partículas producida conforme a la invención (a partir de granulado conforme a los ejemplos 1 y 2) , las partes moldeadas se caracterizan por una alta precisión de contorno; además, la superficie de estas partes moldeadas, al evaluarse visualmente, es brillante, lisa y casi no presenta fallas debidas a las cuñas.

Determinación de la recepción de aaua La masa del agua recibida se determina conforme a la norma DIN 53 434 en el ensayo de inmersión y se refiere a esta masa del cuerpo de prueba.

Tabla 2 a) Promedio de 3468 mediciones b) Promedio de 888 mediciones

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención que antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para la elaboración de un granulado de plástico espumable, ampliamente esférico, mediante granulación por inmersión, caracterizado porque la temperatura del agua de granulación es de 20 a 45 °C.

2. Un procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura del agua de granulación es de 30 a 38 °C.

3. Un procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el granulado de plástico presenta un factor de forma, calculado según la fórmula: Forma PE = (4 p x superficie de proyección) /circunferencia de 0.75 a 1.

4. Un procedimiento conforme a la reivindicación 3, caracterizado porque el factor de forma está en el rango de 0.80 a 1.

5. Un procedimiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el granulado de plástico está compuesto esencialmente por una poliolefina.

6. Un procedimiento conforme a la reivindicación 5, caracterizado porque la poliolefina es un copolimerizado aleatorio eteno-propeno con 1 a 15% en peso de eteno.

7. Un procedimiento para la elaboración de espuma de partículas utilizando el granulado de plástico producido conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en donde: a) en un reactor resistente a la presión se dispone una dispersión, que consta esencialmente del granulado de plástico así como un agente de dispersión líquido, así como un agente esponjante, b) se realiza un tratamiento térmico, y a continuación c) se descarga la dispersión a través de una abertura hacia una cámara de depresión, espumando las partículas de polímero.

8. Un procedimiento para la elaboración de espuma de partículas utilizando el granulado de plástico producido conforme a las reivindicaciones 1 a 6, en donde a) una dispersión caliente, que esencialmente consta del granulado de plástico, un agente de dispersión líquido y eventualmente un agente esponjante, es movido a través de una columna de intercambia de sustancia o un tubo, después de lo que b) la dispersión se descarga a través de una abertura hacia una cámara de depresión, esponjando las partículas de polímero.

9. Una parte moldeada que fue producida a partir de una espuma de partículas producida conforme a la reivindicación 7 o la reivindicación 8. Procedimiento para la elaboración de granulados espumables de plástico Un granulado de plástico espumable, ampliamente esférico, el cual está libre de cráteres e hilos de corte y se deja procesar para obtener perlas de espuma de partículas se puede producir por la granulación por inmersión, siendo la temperatura del agua de granulación 20 a 45 °C. El material esponjado de partículas obtenido del granulado mediante espumado por dispersión se caracteriza en la producción de partes moldeadas por un buen comportamiento de flujo en el proceso de llenado.