WO2000043444A1 - Procedimiento e instalacion para producir espuma, y bloques y placas de espuma producidos - Google Patents

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plasticized
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Jesús Ladera Sainz
Laura Figueras Nadal
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Poliglas, S.A.
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    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06—Polystyrene

Definitions

  • the invention relates to a process and an installation for the production of foam polystyrene, as well as to the blocks and plates (such as sheets and panels) of foam obtained with them.
  • GB-A-1 220 053 describes "a process for the production of foamed thermoplastic polymers wherein the pressure of a homogeneous pressurized mixture of the molten thermoplastic polymer and a system of foaming agents is relieved, said system comprising a first foaming agent that is completely miscible with the molten thermoplastic polymer at said pressure and which is a solvent of said thermoplastic polymer under the conditions of temperature and pressure of the homogeneous mixture and a second different foaming agent having a solubility of at least 0.01% by weight in the thermoplastic polymer and a critical temperature lower than the temperature of the mixture homogeneous at the point where said pressure is relieved, said first foaming agent having a lower boiling point at 10 or more ° C at said temperature of the mixture "(claim
  • thermoplastic polymer under the pressure and temperature conditions of the pressurized vessel "(page 2, col. 1, lines 40-44), that" the substances most suitable for use as the first foaming agent are liquids whose boiling points at atmospheric pressure are higher than the ambient temperature "(page 2, col. 2, lines 69-72), which the" ethanof can
  • CO 2 is usually less than 10% by weight (page 3, col. 1, lines 29-34) and suggesting that, in fact, the foaming caused by the first foaming agent (eg, ethanol), alone, it can result in a small number of very large bubbles or cells, to the detriment of the commercial value of the product (page 3, column 1, lines 10-14).
  • first foaming agent eg, ethanol
  • agents other than CO 2 will not be referred to as "foaming agents” in this description, but as "control agents” since, rather than used for foaming, they are used to allow the foaming produced basically by the foaming agent itself (CO 2 ) to be suitably produced.
  • the inventors of the present have experimentally verified that ethanol acts as a solvent for polystyrene, thus decreasing the viscosity of the plasticized mixture, which allows working - for the same amount of CO 2 incorporated in the plasticized mixture - at lower pressures in The entire production line, including the final extrusion head.
  • the decrease in viscosity also has the effect of reducing both the internal friction of the melt and its friction with the mechanical components with which it comes into contact and, as a result, decreasing the temperature of the plasticized mixture, which It is especially important near the matrix of the final extrusion head.
  • the inventors of the present have also experimentally verified the beneficial effects of ethanol by absorbing heat from the molten mixture, at the time of foaming.
  • the objective of the present invention is to overcome these drawbacks.
  • the inventors have found that, when ethanol is used as a foaming control agent produced by CO 2 , the optimum characteristics of the foam are obtained if the ethanol is incorporated in a minimum and just enough quantity to give the plasticized mixture the viscosity necessary to absorb as much CO 2 as possible and to ensure that the foaming caused by ethanol is kept minimal.
  • the inventors have also found that this decrease in the amount of ethanol used, by itself, would have the potential inconvenience of damaging the necessary decrease in temperature, since one of the effects of ethanol is to act as a coolant in the plasticized mixture.
  • the inventors propose using a second control agent, added to the plasticized mixture after the addition of ethanol and consisting of H 2 O 2 .
  • H 2 O 2 does not dissolve polystyrene or modify it, therefore, its characteristics mean that the physical properties of the foam are maintained or improved and that it can be obtained with greater thicknesses than with the use of ethanol alone, such as Foaming control agent produced by CO 2 .
  • ethanol alone, such as Foaming control agent produced by CO 2 .
  • the use of a much smaller amount of ethanol allows to reach more quickly the mentioned physical properties that are considered critical (dimensional stability, resistance and self-extinguishing capacity).
  • the inventors have also found that the advantages of the invention are optimized if the polystyrene used to constitute the polymer mixture is a polystyrene of molecular weight less than about
  • this low molecular weight polystyrene has the main objective of allowing the process to be carried out with a lower viscosity than conventionally found, which allows dissolving in the plasticized mixture a greater amount of CO 2 , reducing the amount of ethanol used and, mainly, keep the temperature rise inevitably caused by friction low.
  • the invention provides, according to a first aspect, a process for the production of foam polystyrene, in which initial stage a mixture of polystyrene with conventional nucleating agents, plasticizers and additives is plasticized at a pressure Y at a temperature respectively above atmospheric pressure and at room temperature to form a "meit" plasticized mixture, which plasticized mixture decompresses and cools sharply at atmospheric pressure and at room temperature, when extruded through a final extrusion die , in which process a foaming agent intended to produce the desired foaming and constituted entirely of CO 2 , is injected into the plasticized mixture so that said foaming agent dissolves in the plasticized mixture, characterized in that a plasticized mixture is also injected into the plasticized mixture.
  • the first control agent being destined to dissolve and refrigerate the plasticized mixture and being constituted by ethanol
  • the second control agent is only intended to cool the plasticized mixture and is constituted by H 2 O 2
  • the injected amount of ethanol being just enough p
  • the maximum possible solution of CO 2 in the plasticized mixture and the injected amount of H 2 0 2 being such that the foaming caused by ethanol is kept minimal.
  • the plasticized mixture to be extruded is constituted by 2.25-5% by weight of CO 2 , by 0.3-3.0% by weight of ethanol and by 0.2 -1.7% by weight of H 2 0 2 , the remainder being polystyrene and nucleating agents, plasticizers and conventional additives.
  • the plasticized mixture to be extruded is constituted by 3.0-4.0% by weight of CO 2 , by 0.6-1, 25% by weight of ethanol and by 0 , 25-1% by weight of H 2 0 2 , the remainder being polystyrene and nucleating agents, plasticizers and conventional additives.
  • the temperature and pressure profiles of the procedure are maintained with decreasing values of temperature, of the order of between 200 and 100 ° C and with decreasing pressure values of the order of between 20 and 7.6 MPa (200 bar and 76 bar, approx.), respectively, always maintaining CO 2 in supercritical conditions, up to The final extrusion.
  • polystyrene has a molecular weight of less than about 150,000, a flow rate of approximately 20 g / 10 min (ISO 1133H) and a softening temperature VICAT VST B 50 (according to ISO 306 B 50) greater than 100 ° C.
  • the invention provides an installation for carrying out the process defined above, which includes an extruder-plasticizer and a dynamic mixer arranged in series, the first of which has means to effect the initial plasticization of the mixture and the injection of the CO 2 and ethanol, and the second of which is provided with a cooling device and feeds the plasticized mixture to an extrusion head that carries the final extrusion die, existing, between the extruder-plasticizer and the dynamic mixer, about means for the injection of H 2 O 2 , in which installation, immediately after the extruder-plasticizer and immediately after the dynamic mixer, a first static mixer and a second static mixer are respectively interleaved, and the means for injection of H 2 O 2 are arranged between the extruder-plasticizer and the first mixture static clarifier
  • the installation upstream of the extruder-plasticizer, the installation includes a first tank for the reception of CO 2 from an external source, the first tank being kept under conditions of pressure and temperature of the same order as those of the external source , a second CO 2 tank in which it is maintained at a pressure of about 7 MPa (70 bar, approx.) and at room temperature, and an injection pump to pump CO 2 from the second tank and inject it into the extruder-plasticizer and capable of raising the pressure of CO 2 from about 7 MPa (70 bar, approx.) to about 30 MPa (300 bar, approx.).
  • the passage of CO 2 from the first tank and towards the second tank is carried out through another pump, downstream of which a heating device is provided that raises the temperature of the CO 2 leaving the other pump to approximately room temperature.
  • the passage of CO 2 between the second tank and the injection pump passes through a cooling device that lowers the temperature of CO 2 to prevent overheating during the pumping operation.
  • the injection pump is refrigerated.
  • the injection pump is cooled by cooling its head.
  • the procedure is carried out in an installation as defined in the immediately preceding paragraphs 15 and includes the steps of: a) initially plasticizing in the extruder-plasticizer a mixture of polystyrene with conventional nucleating agents, plasticizers and additives, being polystyrene of a molecular weight less than about 150,000, a flow rate of approximately 20 g / 10 min
  • the invention provides foam blocks and plates produced using the procedure or installation indicated above, characterized in that, after 42 days of their production and after having been subjected to heating at 70 ° C for 2 days, they have suffered a decrease in each of its linear dimensions (length, width and thickness) of less than 5% with respect to the original dimension.
  • the test to determine the self-extinguishing coefficient, carried out on those one hour after its extrusion gives a flame height less than 11 cm.
  • FIG. 1 represents a very schematic view of an installation in which the procedure of the invention
  • Fig. 2 represents a schematic view of the conditioning and feeding arrangement of CO 2 in the same installation.
  • the installation includes an extruder-plasticizer 1 and a dynamic mixer 2, arranged in series or tandem.
  • the extruder-plasticizer 1 receives the initial load of polystyrene and conventional nucleating agents, plasticizers and additives, as it is schematized by means of the feed hopper 3, which feeds said initial load or mixture in the extruder-plasticizer 1 that plasticizes it and homogenize to give a plasticized mixture (in fact, the plasticization and homogenization of the plasticized mixture continues throughout the installation until immediately before final extrusion).
  • the general structure of the extruder-plasticizer 1 is that of a conventional plasticizing installation and is prepared to work at pressures above 20 MPa (200 bar, approx.) And at temperatures above 225 ° C.
  • the extruder-plasticizer 1 is also provided with injection devices 4 and 5, respectively for C0 2 and ethanol, at temperatures close to the environment and pressures of the order of 20 MPa (200 bar, approx.)
  • a device 6 for the injection of H 2 O 2 is provided , at a temperature close to the ambient and at a pressure greater than 20 MPa (200 bar, approx.).
  • the dynamic mixer 2 is intended to leave the plasticized mixture in the optimal conditions for its extrusion and foam- - li ⁇
  • the final extrusion head 8 and its matrix 7 are not part of the invention and should therefore be considered conventional, in the same way as the foam discharge conveyor 13.
  • a first static mixer 15 and a second static mixer 16 are interleaved respectively, to reinforce the homogenization action of the extruder-plasticizer 1 and the dynamic mixer 2.
  • a first tank 20 for receiving CO 2 from an external source 21 (the first being maintained tank 20 under conditions of pressure and temperature of the same order as those of the external source 21), a second CO 2 tank 22 that is maintained at a pressure of about 7 MPa (70 bar, approx.), and a pump 25 injection of CO 2, via device 4, into the kneader-extruder 1 and capable of raising the pressure of CO2 from about 7 MPa (about 70 bar.) to about 30 MPa (300 bar, approx. ).
  • the passage of CO 2 from the first tank 20 and into the second tank 22 is carried out through another pump 23, downstream of which a heating device 24 is provided that raises the temperature of the CO 2 leaving the another pump 23 until about ambient.
  • the passage of CO 2 between the second tank 22 and the injection pump 25 passes through a cooling device 26 that lowers the temperature of the CO 2 to avoid overheating during the CO 2 pumping operation towards the extruder-plasticizer 1, through the device 4.
  • the injection pump 25 is cooled by passage of coolant through its head.
  • Example 1 Effect of the use of low molecular weight polystyrene in foaming with CO 2 controlled only with ethanol
  • polystyrene foam is produced by extrusion in the installation described above.
  • the foam that is obtained at the exit of the lips of the matrix 7 with the final extrusion of the plasticized mixture has a width of 630 mm and a thickness of 60 mm.
  • the mixture includes 0.4% talc to regulate cell size and 2.5% hexabromocyclododecane as a flame retardant.
  • the foams of Tests 3 and 4 have an extrusion skin of better quality, more uniform over the entire surface and finer, without deterioration of the other technical characteristics.
  • P 1 pressure in the extruder-plasticizer 1.
  • P 2 pressure in the dynamic mixer 2.
  • P 3 pressure in the final extrusion head 8.
  • Temp. ref. Extrusion reference temperature, taken at the final extrusion head.
  • Example 2 Effect of the use of [CO 2 + ethanol] and [CO 2 + ethanol + H 2 O 2 ] All Tests 7-13 indicated below were performed under the same conditions as those described in the first paragraph from the previous Example 1. The products tested have the thicknesses indicated in Table 2 below.
  • Tests 7-10 A first series of tests (Tests 7-10 was performed using conventional polystyrene (Tests 7 and 8) and low molecular weight polystyrene (Tests 9 and 10), using only ethanol as a control agent.
  • 3.5 pph (3.5 parts by weight per 100 parts by weight of polymer mixture) of the foaming agent, CO 2 is injected between 1 and 1, 1 pph of ethanol and between 0 , 4 and 0.45 pph of H 2 O 2 .
  • the exempted polystyrene foam that is obtained according to Tests 11-13 has a uniform and good quality extrusion skin, with a percentage of closed cells greater than 95%.
  • the self-extinguishing coefficient of the foam thus obtained is much better than in the samples obtained using only ethanol as a control agent (Assays 7-10), as shown in the following Table 2. Likewise, they have a better dimensional stability when the foam is subjected to high temperatures.
  • Quantity and dimensions of the samples From the plate to be tested, 4 specimens were cut to the dimensions of 90 mm x 190 mm. The thickness of the specimen is that of the original plate up to 60 mm. Plates thicker than 60 mm are cut to 60 mm thick.
  • Test procedure The sample is placed on a support. A burner is used and the height of its flame is adjusted to 20 mm, the burner moving horizontally until the flame is at a distance of 15 mm from the rear face of the specimen. After 15 seconds, the burner is removed. Then, the maximum height that the flame reaches (on the back of the specimen) is measured and the time it takes for the flame to extinguish, both before and after the burner has been removed.
  • a mixture of low molecular weight polystyrene and additives is fed into the installation as in the previous Example 2 (Tests 11-13).
  • the amount of H 2 O 2 is progressively increased. As soon as this amount reaches 3 pph the process begins to destabilize.
  • the pressure in the extruder-plasticizer 1 begins to oscillate widely, between 10 and 15 MPa (100 and 150 bar, approx.). It follows that the current of the dynamic mixer motor 2 also oscillates. These variations indicate that the plasticized mixture is not homogeneous because they are not being incorporated correctly. The foaming and control agents in the plasticized mixture.
  • the amount of H 2 O 2 is reduced to 2.5 pph and the process gradually stabilizes.
  • a mixture of low molecular weight polystyrene and additives is fed into the installation, as in the previous Example 3.
  • 3.5 pph of foaming agent, CO 2 , and 4.5 pph of control agent are injected into the initially plasticized mixture , constituted by ethanol.
  • Said plasticized mixture is extruded through the lips of the final extrusion die, obtaining a 630 mm foam.
  • the thickness of said foam at the exit of the gauge is 51 mm on average, measured with a king's foot at 3 points along its width.
  • the thickness is re-measured over the entire width of the plate, giving an average value of 47 mm on average.
  • the thickness has decreased 4 mm.
  • the amount of ethanol is increased to 7 pph and that of CO 2 is decreased to 2.5 pph.
  • the thickness is measured again at the outlet of the gauge and when the foam reaches the blade. Under these conditions, the thickness has already decreased 9 mm.
  • the experiment is continued, stopping the foaming agent CO 2 and injecting only ethanol, at 9 pph. After 30 min a change in the foam structure is observed. At a glance you see that the size of the cells is much larger than in all the tests previously performed.
  • the thickness of the plate has increased to 55 mm at the outlet of the gauge. However, upon reaching the blade (time elapsed 15 min) the plate has a thickness of 26 mm on average. Thus, the thickness has been reduced 29 mm.
  • the walls tend to collapse.

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Abstract

Se utiliza CO2 como agente espumante y se inyectan en la mezcla plastificada un primer agente y un segundo agente de control, estando destinado el primero a disolver y refrigerar la mezcla plastificada y estando constituido por etanol, mientras que el segundo agente de control está destinado solamente a refrigerar la mezcla plastificada y está constituido por H2O2, siendo la cantidad inyectada de etanol justamente la suficiente para alcanzar la máxima disolución posible de CO2 en la mezcla plastificada y siendo la cantidad inyectada de H2O2 tal que la espumación provocada por el etanol se mantenga mínima. La instalación incluye disposiciones para el acondicionado y la alimentación del agente espumante y de los agentes de control en la mezcla plastificada. Los bloques y placas presentan estabilidad dimensional y buenas características de autoextinción.

Description

- I -
Procedimiento e instalación para producir espuma, y bloques y placas de espuma producidos
La invención se refiere a un procedimiento y a una instalación para la producción de poliestireno en espuma, así como a los bloques y placas (tales como planchas y paneles) de espuma obtenidos con aquéllos.
En este campo técnico, son particularmente relevantes los docu- mentos GB-A-1 220 053 y GB-A-1 230 992 de Imperial Chemical Industries Limited (ICI). Antes de la fecha de solicitud de las mencionadas patentes británicas ya se habían efectuado ensayos de espumación de resinas sintéticas utilizando gases inorgánicos substancialmente inertes, especialmente CO2. Estos ensayos no dieron los resultados deseados, por lo menos para espesores de espuma mayores que unos pocos mm, y la razón de ello hay que buscarla, principalmente, en la baja solubilidad del CO2 en la mezcla polimérica, masa fundida o mezcla plastificada ("meit") que debe espumarse, lo cual obliga a trabajar con altas presiones en todo el proceso (traduciéndose en mayores costes), dando lugar a altas temperaturas, de manera que en el momento de la extrusión final a la atmósfera (en lo que sigue, "extrusión final") la temperatura de la mezcla plastificada es demasiado elevada para un correcto control de las características de la espuma; además, la mezcla polimérica puede sufrir deterioro térmico. El resultado es la obtención de una espuma de densidad muy alta y sólo pueden conseguirse placas de espuma de calidad comercial con espesores del orden de unos pocos mm, al no poderse incorporar en la mezcla plastificada la cantidad de C02, necesaria para obtener espesores mayores.
Dichos documentos GB-A-1 220 053 y GB-A-1 230 992 dejaron establecidas, a finales de los años 60, las bases generales para la produc- ción de determinadas espumas de resina sintética, incluyendo las de poliestireno. En particular, el documento GB-A-1 220 053 describe "un procedimiento para la producción de polímeros termoplásticos espumados en el cual se alivia la presión de una mezcla homogénea presurizada del polímero termoplástico fundido y de un sistema de agentes espumantes, comprendiendo dicho sistema un primer agente espumante que es completamente miscible con el polímero termoplástico fundido a dicha presión y 5 que es un disolvente de dicho polímero termoplástico bajo las condiciones de temperatura y de presión de la mezcla homogénea y un segundo agente espumante diferente que tiene una solubilidad de por lo menos 0,01% en peso en el polímero termoplástico y una temperatura crítica inferior que la temperatura de la mezcla homogénea en el punto en que se alivia dicha pre- i o sión, teniendo dicho primer agente espumante un punto de ebullición inferior en 10 o más °C a dicha temperatura de la mezcla" (reivindicación 1). Además, deja claro que el procedimiento puede aplicarse a la espumación de "poliestireno" (página 1 , col. 2, línea 53), que "los agentes espumantes primero y segundo se eligen de modo que sean inertes con respecto al
15 polímero termoplástico bajo las condiciones de presión y temperatura del recipiente presurizado" (página 2, col. 1 , líneas 40-44), que "las substancias más adecuadas para el uso como primer agente espumante son líquidos cuyos puntos de ebullición a presión atmosférica son mayores que la temperatura ambiente" (página 2, col. 2, líneas 69-72), que el "etanof puede
20 utilizarse como primer agente espumante (página 2, col. 2, línea 83), que se halló que el "dióxido de carbono" (página 3, col. 1 , línea 17) era una substancia que podía utilizarse como segundo agente espumante, que lo preferible es utilizar "tanta cantidad del segundo agente espumante gaseoso (CO2) como sea posible", manifestando sin embargo que esta cantidad de
25 CO2 es usualmente inferior al 10% en peso (página 3, col. 1 , líneas 29-34) y sugiriendo que, de hecho, la espumación causada por el primer agente espumante (por ejemplo, etanol), por sí solo, puede dar lugar a un pequeño número de burbujas o celdas muy grandes, en detrimento del valor comercial del producto (página 3, columna 1 , líneas 10-14).
30 En los años siguientes a la fecha de presentación de las mencionadas patentes de ICI, la industria se inclinó cada vez más hacia el uso de los agentes espumantes carbohalogenados (previstos también en las menciona- das patentes británicas), o bien solos, o bien en mezclas diversas. Desde los 80, sin embargo, y por razones medioambientales, se está tratando de disminuir el uso de los agentes espumantes carbohalogenados y todo apunta al creciente empleo del CO2 como principal agente espumante. De entre los documentos de patentes que reflejan estas tendencias pueden citarse los siguientes: WO 93/22371 , EP-A-0 318 846, EP-A-0 411 923, EP-A-0 464 581 , EP-A-0 597 375, DE 39 43 265 A1 , US 5.158.986, US 5.244.927, US 5.250.577 y US 5.269.987, algunos de los cuales implican también el uso de etanol como "agente espumante". Instalaciones del tipo general definido en el preámbulo de la reivindicación 7 de la presente son conocidas por los documentos EP-A- 0 528 536 y US-A-4 436 679.
Como se desprende de los documentos de patente ICI antes citados, lo ideal sería trabajar con un solo agente espumante, en particular el CO2. No obstante, su baja solubilidad en el polímero y los demás inconvenientes evocados antes obligan al uso del CO2 conjuntamente con otros agentes distintos que mitiguen dichos inconvenientes. Como es evidente, cualquier agente distinto del CO2 que sea capaz de pasar del estado líquido al estado vapor a una temperatura ligeramente inferior que la de la mezcla polimérica plastificada en el momento de la extrusión final tendrá, inevitablemente y en mayor o menor grado, un efecto espumante y, en este sentido, tal agente pueda calificarse de "agente espumante", como se hace, por ejemplo, en los mencionados documentos de patente ICI al hablar del "primer agente espumante". Pero, en particular cuando los agentes empleados conjuntamente con el CO2 son alcoholes inferiores, los efectos espumantes que producen (inevitablemente) son en general indeseables, puesto que tienden a dar burbujas o celdas irregulares, predominando las de grandes dimensiones y/o abiertas, en contraposición con las celdas de las características deseadas, producidas por el uso del agente espumante propiamente dicho, es decir el CO2. Por esta razón, los agentes distintos del CO2 no se denominarán "agentes espumantes" en la presente descripción, sino "agentes de control" puesto que, más que utilizarse para espumar, se emplean para permitir que se produzca adecuadamente la espumación producida básicamente por el agente espumante propiamente dicho (CO2).
Los inventores de la presente han constatado experimentalmente que el etanol actúa como disolvente del poliestireno, disminuyendo por tanto la viscosidad de la mezcla plastificada, lo cual permite trabajar -para una misma cantidad de CO2 incorporada en la mezcla plastificada- a más bajas presiones en toda la línea de producción, incluyendo el cabezal de extrusión final. La disminución de la viscosidad tiene también como efecto disminuir tanto la fricción interna de la masa fundida como la fricción de ésta con los componentes mecánicos con los que entra en contacto y, como resultado de ello, disminuir la temperatura de la mezcla plastificada, lo cual es especialmente importante cerca de la matriz del cabezal de extrusión final. Los inventores de la presente también han constatado experimentalmente los efectos beneficiosos del etanol al absorber calor de la mezcla fundida, en el momento de la espumación.
Sin embargo, los experimentos de los inventores de la presente con el uso de etanol como agente de control de la espumación, producida principalmente por el CO2, también han puesto de manifiesto sus desventajas, que consisten, principalmente, en que las espumas obtenidas con el empleo de etanol tardan un considerable tiempo en alcanzar el valor final de algunas de sus propiedades físicas que se consideran críticas, tales como su estabilidad dimensional a altas temperaturas, su resistencia a la compresión y su comportamiento al fuego o capacidad de autoextinción, y en que (como se ha dicho) el etanol tiende a causar una espumación con celdas grandes y abiertas.
El objetivo de la presente invención es superar estos inconvenientes.
Los inventores han hallado que, cuando se utiliza etanol como agente de control de la espumación producida por CO2, las óptimas características de la espuma se obtienen si el etanol se incorpora en una cantidad mínima y justamente suficiente para dar a la mezcla plastificada la viscosidad necesaria para absorber la mayor cantidad posible de CO2 y para lograr que la espumación provocada por el etanol se mantenga mínima. Los inventores han hallado también que esta disminución de la cantidad utilizada de etanol, por sí sola, tendría el potencial inconveniente de perjudicar el necesario descenso de la temperatura, puesto que uno de los efectos del etanol es actuar como refrigerante de la mezcla plastificada. Para evitar dicho inconveniente, los inventores proponen utilizar un segundo agente de control, añadido a la mezcla plastificada con posterioridad a la adición del etanol y constituido por H2O2. El hecho de que el H2O2 no disuelva al poliestireno ni modifique, por ello, sus características hace que se mantengan o mejoren las propiedades físicas de la espuma y que ésta pueda obtenerse con mayores espesores que con el uso de etanol solo, como agente de control de la espumación producida por CO2. La utilización de una cantidad mucho menor de etanol permite alcanzar más rápidamente las mencionadas propiedades físicas que se consideran críticas (estabilidad dimensional, resistencia y capacidad de autoextinción).
Por otra parte, los inventores han hallado también que las ventajas de la invención se optimizan si el poliestireno utilizado para constituir la mezcla polimérica es un poliestireno de peso molecular inferior a unos
150.000, un índice de fluidez de aproximadamente 20 g/10 min (ISO 1133H) y una temperatura de reblandecimiento VICAT VST B 50 (según ISO 306 B 50) superior a 100 °C. El uso de este poliestireno de bajo peso molecular tiene el objetivo principal de permitir que el procedimiento se realice con una viscosidad más baja que la hallada convencionalmente, lo que permite disolver en la mezcla plastificada una cantidad mayor de CO2, disminuir la cantidad de etanol empleada y, principalmente, mantener baja la elevación de temperatura inevitablemente producida por la fricción.
Teniendo en cuenta lo que precede, la invención proporciona, se- gún un primer aspecto, un procedimiento para la producción de poliestireno en espuma, en cuya etapa inicial se plastifica una mezcla de poliestireno con agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales, a una presión y a una temperatura respectivamente superiores a la presión atmosférica y a la temperatura ambiente para formar una mezcla plastificada "meit"), la cual mezcla plastificada se descomprime y enfría bruscamente a presión atmosférica y a temperatura ambiente, al ser extruida a través de una matriz de extrusión final, en el cual procedimiento un agente espumante destinado a producir la deseada espumación y constituido íntegramente por CO2, se inyecta en la mezcla plastificada de modo que dicho agente espumante se disuelva en la mezcla plastificada, caracterizado porque se inyectan también en la mezcla plastificada un primero y un segundo agentes de control, estando destinado el primer agente de control a disolver y refrigerar la mezcla plastificada y estando constituido por etanol, mientras que el segundo agente de control está destinado solamente a refrigerar la mezcla plastificada y está constituido por H2O2, siendo la cantidad inyectada de etanol justamente la suficiente para alcanzar la máxima disolución posible de CO2 en la mezcla plastificada y siendo la cantidad inyectada de H202 tal que la espumación provocada por el etanol se mantenga mínima.
Según una característica optativa, el etanol es inyectado en la inmediata proximidad del punto de inyección del CO2, y el H2O2 es inyectado corriente abajo del mismo punto, cuando las inyecciones del agente espumante y del etanol ya han enfriado parcialmente la mezcla plastificada. Según otra característica optativa, inmediatamente antes de la extrusión final, la mezcla plastificada a extruir está constituida por 2,25-5% en peso de CO2, por 0,3-3,0% en peso de etanol y por 0,2-1 ,7% en peso de H202, siendo el resto poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales.
Según otra característica optativa, inmediatamente antes de la extrusión final, la mezcla plastificada a extruir está constituida por 3,0-4,0% en peso de CO2, por 0,6-1 ,25% en peso de etanol y por 0,25-1% en peso de H202, siendo el resto poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales.
Según otra característica optativa, los perfiles de temperatura y de presión del procedimiento se mantienen con valores decrecientes de temperatura, del orden de entre 200 y 100 °C y con valores decrecientes de presión del orden de entre 20 y 7,6 MPa (200 bar y 76 bar, aprox.), respectivamente, manteniéndose siempre el CO2 en condiciones supercríticas, hasta la extrusión final. Según otra característica optativa, el poliestireno tiene un peso molecular inferior a unos 150.000, un índice de fluidez de aproximadamente 20 g/10 min (ISO 1133H) y una temperatura de reblandecimiento VICAT VST B 50 (según ISO 306 B 50) superior a 100 °C.
Según otro aspecto, la invención proporciona una instalación para la realización del procedimiento definido anteriormente, que incluye una extrusora-plastificadora y una mezcladora dinámica dispuestas en serie, la primera de las cuales tiene medios para efectuar la plastificación inicial de la mezcla y la inyección del CO2 y del etanol, y la segunda de las cuales está provista de un dispositivo de refrigeración y alimenta la mezcla plastificada a un cabezal de extrusión que lleva la matriz de extrusión final, existiendo, entre la extrusora-plastificadora y la mezcladora dinámica, unos medios para la inyección de H2O2, en la cual instalación, inmediatamente después de la extrusora-plastificadora e inmediatamente después de la mezcladora dinámica, se hallan intercaladas respectivamente una primera mezcladora estática y una segunda mezcladora estática, y los medios para la inyección de H2O2 se hallan dispuestos entre la extrusora-plastificadora y la primera mezcladora estática.
Según otra característica optativa, corriente arriba de la extrusora- plastificadora, la instalación incluye un primer tanque para la recepción de CO2 desde una fuente externa, manteniéndose el primer tanque bajo unas condiciones de presión y temperatura del mismo orden que las de la fuente externa, un segundo tanque de CO2 en el que se mantiene éste a una presión de unos 7 MPa (70 bar, aprox.) y a temperatura ambiente, y una bomba de inyección para bombear CO2 del segundo tanque e inyectarlo en la extrusora-plastificadora y capaz de elevar la presión del CO2 desde unos 7 MPa (70 bar, aprox.) a unos 30 MPa (300 bar, aprox.).
Según otra característica optativa, el paso de CO2 desde el primer tanque y hacia el segundo tanque se realiza a través de otra bomba, corriente abajo de la cual se halla previsto un dispositivo de calentamiento que eleva la temperatura del CO2 que sale de la otra bomba hasta aproximadamente la temperatura ambiente. 5 Según otra característica optativa, el paso de CO2 entre el segundo tanque y la bomba de inyección transcurre a través de un dispositivo de refrigeración que hace bajar la temperatura del CO2 para evitar su recalentamiento durante la operación de bombeo.
Según otra característica optativa, la bomba de inyección está i o refrigerada.
Según otra característica optativa, la refrigeración de la bomba de inyección se efectúa por refrigeración de su cabezal.
Según otra característica optativa, el procedimiento se realiza en una instalación como la definida en los párrafos inmediatamente precedentes 15 e incluye las etapas de: a) plastificar inicialmente en la extrusora-plastificadora una mezcla de poliestireno con agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales, siendo el poliestireno de un peso molecular inferior a unos 150.000, un índice de fluidez de aproximadamente 20 g/10 min
20 (ISO 1133H) y una temperatura de reblandecimiento VICAT VST B 50
(según ISO 306B50) superior a 100 °C; b) inyectar en la mezcla plastificada, en la extrusora-plastificadora, a una presión del orden de unos 20 MPa (200 bar, aprox.), por una parte el CO2 y por otra parte el etanol;
25 c) hacer pasar la mezcla plastificada desde la extrusora-plastificadora a la primera mezcladora estática e inyectar el H2O2 a la mezcla plastificada, entre ambas; d) homogeneizar la mezcla plastificada en la primera mezcladora estática; e) hacer pasar la mezcla plastificada desde la primera mezcladora estática 30 a la mezcladora dinámica en la que la homogeneización va acompañada por una disminución de la temperatura y de la presión a las que está sometida la mezcla plastificada; f) hacer pasar la mezcla plastificada desde la mezcladora dinámica a la segunda mezcladora estática, en la que prosigue la disminución de la temperatura y de la presión a las que está sometida la mezcla plastificada; g) hacer pasar la mezcla plastificada desde la segunda mezcladora estática al cabezal de extrusión final, en el que se controlan la temperatura y la presión para que queden próximas a unos 100 °C y 7,6 MPa (76 bar, aprox.), respectivamente, manteniéndose siempre el CO2 en condiciones supercríticas, hasta la descompresión o extrusión final; siendo las condiciones operativas tales que en el momento de la extrusión final, la mezcla plastificada está constituida por 2,25-5% en peso de CO2, por 0,3-3,0% en peso de etanol y por 0,2-1 ,7% en peso de H2O2, siendo el resto poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales, que los bloques o placas producidos, a los 42 días de su producción y después de haber sido sometidos durante 2 días a calentamiento a 70 °C, hayan sufrido una disminución en cada una de sus dimensiones lineales (longitud, anchura y espesor) inferior al 5% con respecto a la dimensión original, y que el ensayo para determinar el coeficiente de autoextinción, efectuado sobre dichos bloques y placas una hora después de su extrusión, dé una altura de llama inferior a 11 cm.
Según otro aspecto, la invención proporciona unos bloques y placas de espuma producidos utilizando el procedimiento o la instalación indicados anteriormente, caracterizados porque, a los 42 días de su producción y después de haber sido sometidos durante 2 días a calentamiento a 70 °C, han sufrido una disminución en cada una de sus dimensiones lineales (longitud, anchura y espesor) inferior al 5% con respecto a la dimensión original. Según otra característica optativa de los bloques y placas de la invención, el ensayo para determinar el coeficiente de autoextinción, efectuado sobre aquéllos una hora después de su extrusión, da una altura de llama inferior a 11 cm.
Otras características, objetivos y ventajas resultarán evidentes a partir del complemento de descripción que sigue, al leerlo conjuntamente con los dibujos anexos, en los cuales: La Fig. 1 representa una vista muy esquemática de una instalación en la que se realiza el procedimiento de la invención y
La Fig. 2 representa una vista también esquemática de la disposición de acondicionamiento y de alimentación del CO2 en la misma instalación. Con referencia primero a la Fig. 1 , la instalación incluye una extrusora-plastificadora 1 y una mezcladora dinámica 2, dispuestas en serie o tándem.
La extrusora-plastificadora 1 recibe la carga inicial de poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales, como se es- quematiza por medio de la tolva 3 de alimentación, que alimenta dicha carga o mezcla inicial en la extrusora-plastificadora 1 que la plastifica y homogeneiza para dar una mezcla plastificada (de hecho, la plastificación y homogeneización de la mezcla plastificada prosigue por toda la instalación hasta inmediatamente antes de la extrusión final). La estructura general de la extrusora-plastificadora 1 es la de una instalación convencional de plastificación y está preparada para trabajar a presiones por encima de 20 MPa (200 bar, aprox.) y a temperaturas superiores a 225 °C. En esta realización de la invención, la extrusora-plastificadora 1 está además dotada de dispositivos 4 y 5 de inyección, respectivamente para el C02 y el etanol, a temperaturas próximas a la ambiente y a presiones del orden de los 20 MPa (200 bar, aprox.).
Entre la extrusora-plastificadora 1 y la mezcladora dinámica 2, se halla previsto un dispositivo 6 para la inyección de H2O2, a una temperatura próxima a la ambiente y a una presión superior a los 20 MPa (200 bar, aprox.).
La mezcladora dinámica 2 tiene como finalidad la de dejar la mezcla plastificada en la condiciones óptimas para su extrusión y espuma- - l i ¬
ción final, que se producirá a la salida de la matriz 7, prevista en el extremo de salida del cabezal 8 de extrusión final. En la mezcladora dinámica 2 se prosigue la dilución de la mezcla plastificada por parte del etanol y la disolución del CO2 en la mezcla plastificada. Se produce también en dicha mezcladora dinámica 2, el enfriamiento de la mezcla plastificada mediante un dispositivo de refrigeración asistida por intercambiadores, que se esquematiza con las etapas 9, 10, 11 y 12 de refrigeración.
El cabezal 8 de extrusión final y su matriz 7 no forman parte de la invención y deben, por tanto, considerarse convencionales, de la misma forma que el transportador 13 de descarga de la espuma 14.
En la realización representada, inmediatamente después de la extrusora-plastificadora 1 y de la mezcladora dinámica 2 se hallan intercaladas respectivamente una primera mezcladora estática 15 y una segunda mezcladora estática 16, para reforzar la acción de homogeneización de la extrusora-plastificadora 1 y de la mezcladora dinámica 2.
En este tipo de instalación, se ha hallado conveniente el uso de la disposiciones de acondicionado y alimentación de CO2 de la Fig. 2. Estas disposiciones incluyen un primer tanque 20 para la recepción de CO2 desde una fuente externa 21 (manteniéndose el primer tanque 20 bajo unas condi- ciones de presión y temperatura del mismo orden que las de la fuente externa 21), un segundo tanque 22 de CO2 que se mantiene a una presión de unos 7 MPa (70 bar, aprox.), y una bomba 25 de inyección de CO2, a través del dispositivo 4, en la extrusora-plastificadora 1 y capaz de elevar la presión del CO2 desde unos 7 MPa (70 bar, aprox.) a unos 30 MPa (300 bar, aprox.).
Preferentemente, el paso de CO2 desde el primer tanque 20 y hacia el segundo tanque 22 se realiza a través de otra bomba 23, corriente abajo de la cual se halla previsto un dispositivo 24 de calentamiento que eleva la temperatura del CO2 que sale de otra bomba 23 hasta aproximadamente la ambiente. El paso de CO2 entre el segundo tanque 22 y la bomba 25 de inyección transcurre a través de un dispositivo 26 de refrigeración que hace bajar la temperatura del CO2 para evitar su recalentamiento durante la operación de bombeo de CO2 hacia la extrusora-plastificadora 1 , a través del dispositivo 4. La bomba 25 de inyección es refrigerada por paso de líquido refrigerante a través de su cabezal.
Ejemplos
Ejemplo 1 : Efecto del uso de poliestireno de bajo peso molecular en la espumación con CO2 controlada únicamente con etanol
En todos los Ensayos 1-6 que se indicarán a continuación, se produce espuma de poliestireno por extrusión en la instalación anteriormente descrita. La espuma que se obtiene a la salida de los labios de la matriz 7 con la extrusión final de la mezcla plastificada tiene una anchura de 630 mm y un espesor de 60 mm.
En una primera serie de ensayos (Ensayos 1 y 2), se introduce en la extrusora-plastificadora 1 , con un caudal de 400 kg/h, una mezcla poli- mérica a base de poliestireno convencional, de peso molecular (Mw) de
200.000, con un índice de fluidez ("meit flow index", MFI) de 7,5 y con una temperatura de reblandecimiento VICAT 50 N (ISO 306 B 50) de 102 °C. La mezcla incluye 0,4 % de talco para regular el tamaño de las celdas y 2,5 % de hexabromociclododecano como ignifugante. Una vez plastificada inicialmente la mezcla polimérica, se inyectan en la misma 3,0 pph (3,0 partes en peso por cada 100 partes en peso de mezcla polimérica) del agente espumante, CO2, y 4,1 pph de etanol como único agente de control.
Las espumas obtenidas son simplemente aceptables. En una segunda serie de ensayos (Ensayos 3 y 4), el poliestireno convencional se substituye por poliestireno de peso molecular (Mw) de 130.000 (SEC), con un índice de fluidez (MFI) 200°C-5kg (ISO 1133 H) de 23 y una temperatura de reblandecimiento VICAT50 N (ISO 306 B 50) de 101 °C. Se observa que las presiones disminuyen en la extrusora-plastificadora 1 y en la mezcladora dinámica 2, pero que la presión en el cabezal 8 de extrusión final se mantiene -como se desea- superior a la presión critica del CO2.
En comparación con los Ensayos 1 y 2, las espumas de los Ensayos 3 y 4 presentan una piel de extrusión de mejor calidad, más uniforme en toda la superficie y más fina, sin deterioro de las demás características técnicas.
En una tercera serie de ensayos (Ensayos 5 y 6), se utilizará también el poliestireno de bajo peso molecular de los ensayos 3 y 4 de la segunda serie y se disminuyó la cantidad de agente de control (etanol) hasta 3,1 pph. Como se puede observar en la Tabla 1 (Ensayos 5 y 6), las presiones aumentan y alcanzan el mismo orden de magnitud que las observadas en los Ensayos 1 y 2. Debe notarse que la temperatura de referencia de extrusión, tomada en el cabezal 8 de extrusión final, se mantiene en el mismo orden de magnitud.
Con estas nuevas condiciones (menor cantidad de agente de control) se obtienen las mismas buenas características de la espuma (incluyendo buena calidad de la piel de extrusión) que se observan en los ensayos de la segunda serie.
Los resultados obtenidos en los ensayos se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000015_0001
P1 = presión en la extrusora-plastificadora 1. P2 = presión en la mezcladora dinámica 2. P3 = presión en el cabezal 8 de extrusión final.
Temp. ref. = Temperatura de referencia de extrusión, tomada en el cabezal de extrusión final. Calidad piel: A = Aceptable. Piel bastante uniforme sin aberturas. B = Buena. Piel uniforme y fina. De los resultados expuestos en la Tabla 1 , puede deducirse que el uso de poliestireno de bajo peso molecular produce espumas de mejor calidad que las obtenidas con poliestireno convencional, manteniendo presiones más bajas (Ensayos 3 y 4) en la extrusora-plastificadora 1 (PA, sin hacer bajar indeseablemente las presiones (P3) en el cabezal 8 de extrusión final.
Ejemplo 2: Efecto del uso de [CO2 + etanol] y de [CO2 + etanol + H2O2] Todos los Ensayos 7-13 que se indicarán a continuación se realizaron en las mismas condiciones que las descritas en el primer párrafo del anterior Ejemplo 1. Los productos ensayados tienen los espesores que se indican en la Tabla 2 que sigue.
Una primera serie de ensayos (Ensayos 7-10) se realizó utilizando poliestireno convencional (Ensayos 7 y 8) y poliestireno de bajo peso molecular (Ensayos 9 y 10), empleando únicamente etanol como agente de control.
En una segunda serie de ensayos (Ensayos 11-13), una mezcla de poliestireno de peso molecular (Mw) de 130.000 (SEC), con un MFI 200°C- 5kg (ISO 1133 H) de 23 y una temperatura de reblandecimiento VICAT 50 N (ISO 306 B 50) de 101 °C, con 0,6 % de talco para regular el tamaño de las celdas y 2,5 % de hexabromociclododecano como ignifugante, se introduce en la extrusora-plastificadora 1 con un caudal de 450 kg/h.
Una vez plastificada inicialmente la mezcla polimérica, se inyectan 3,5 pph (3,5 partes en peso por cada 100 partes en peso de mezcla polimérica) del agente espumante, CO2, entre 1 y 1 ,1 pph de etanol y entre 0,4 y 0,45 pph de H2O2.
La espuma de poliestireno eximido que se obtiene según los Ensayos 11-13 presenta una piel de extrusión uniforme y de buena calidad, con un porcentaje de celdas cerradas superior al 95 %. El coeficiente de autoextinción de la espuma así obtenida es mucho mejor que en las muestras obtenidas utilizando sólo etanol como agente de control (Ensayos 7-10), como muestra la siguiente Tabla 2. Así mismo, presentan una mejor estabilidad dimensional cuando la espuma es sometida a altas temperaturas.
Tabla 2
Figure imgf000017_0001
(1) = Peso molecular del poliestireno
(2) = Aparato Micromeritics
(3) = Estabilidad dimensional medida después de 30 días; las probetas se someten 2 días a 70 °C. Ext. = Dirección de extrusión final; Trans. = Dirección transversal; Esp. = Dirección del espesor (4) = Coeficiente de autoextinción medido una hora después de la producción. En el ensayo para determinar el coeficiente de autoextinción se ha utilizado el siguiente protocolo:
Cantidad v dimensiones de las muestras: De la placa a ensayar se cortaron 4 probetas a las dimensiones de 90 mm x 190 mm. El espesor de la probeta es el de la placa original hasta 60 mm. Las placas de espesor superior a 60 mm se cortan al espesor de 60 mm.
Procedimiento de ensayo: Se coloca la muestra en un soporte. Se utiliza un quemador y la altura de su llama se ajusta a 20 mm, desplazándose el quemador en dirección horizontal hasta que la llama queda a una distancia de 15 mm de la cara posterior de la probeta. A los 15 segundos, se retira el quemador. Entonces, se mide la altura máxima que alcanza la llama (en la cara posterior de la probeta) y el tiempo que tarda en extinguirse la llama, tanto antes como después de haber retirado el quemador.
Ejemplo 3: Efecto de la sobrealimentación de H2O2
Se alimenta en la instalación una mezcla de poliestireno de bajo peso molecular y aditivos como en el anterior Ejemplo 2 (Ensayos 11-13).
Se inyectan 3,5 pph de agente espumante, C02, 1 pph de etanol, como primer agente de control, y 1 pph de H2O2, como segundo agente de control.
Una vez se ha estabilizado el proceso, se aumenta progresivamente la cantidad de H2O2. Tan pronto como esta cantidad alcanza 3 pph el proceso empieza a desestabilizarse. La presión en la extrusora-plastificadora 1 empieza a oscilar ampliamente, entre 10 y 15 MPa (100 y 150 bar, aprox.). Seguidamente se observa que la intensidad de corriente del motor de la mezcladora dinámica 2 oscila también. Estas variaciones indican que la mezcla plastificada no es homogénea porque no se están incorporando correctamen- te los agentes espumante y de control en la mezcla plastificada.
Después de añadir 3 pph de H2O2 durante 30 min, empiezan a aparecer en la superficie de la espuma agujeros, provocados por bolsas de gas o de agentes de control no mezclados. Seguidamente la espuma se desestabiliza variando su anchura constantemente y empiezan a aparecer zonas de material duro que se ha solidificado rápidamente, debido probablemente también a las bolsas de gas o de agente de control.
Se disminuye la cantidad de H2O2 a 2,5 pph y poco a poco el proceso va estabilizándose.
Ejemplo 4: Efecto de la supresión del H2O2 y de la sobrealimentación de etanol
Se alimenta en la instalación una mezcla de poliestireno de bajo peso molecular y aditivos, como en el anterior Ejemplo 3. Se inyectan en la mezcla inicialmente plastificada 3,5 pph de agente espumante, CO2, y 4,5 pph de agente de control, constituido por etanol.
Se extruye dicha mezcla plastificada a través de los labios de la matriz de extrusión final, obteniéndose una espuma de 630 mm. El espesor de dicha espuma a la salida del calibrador es de 51 mm de media, medido con un pie de rey en 3 puntos de a lo largo de su anchura. Al llegar la espuma a la cuchilla convencionalmente dispuesta corriente abajo de la matriz 7 (tiempo transcurrido 15 min), se vuelve a medir el espesor en toda la anchura de la placa, dando un valor medio de 47 mm de media. Así, el espesor ha disminuido 4 mm.
Se aumenta la cantidad de etanol hasta 7 pph y se disminuye la de CO2 a 2,5 pph. Se vuelve a medir el espesor a la salida del calibrador y cuando la espuma alcanza la cuchilla. En estas condiciones, el espesor ha disminuido ya 9 mm. Se continua el experimento, dejando de alimentar el agente espumante CO2 e inyectando sólo etanol, a 9 pph. Al cabo de 30 min se observa un cambio en la estructura de la espuma. A simple vista se ve que el tamaño de las celdas es mucho más grande que en todos los ensayos antes realizados. El espesor de la placa ha aumentado a 55 mm a la salida del calibrador. Sin embargo, al llegar a la cuchilla (tiempo transcurrido 15 min) la placa tiene un espesor de 26 mm de media. Así, el espesor se ha reducido 29 mm. Además, al utilizar sólo etanol como agente de control, las paredes tienden a colapsar.
Los entendidos en la técnica comprenderán que son posibles muchas modificaciones y variantes en la ejecución de la invención descrita, que quedan todas dentro del ámbito de protección definido por las reivindicaciones que siguen.

Claims

Reivindicaciones:
1.- Procedimiento para la producción de poliestireno en espuma, en cuya etapa inicial se plastifica una mezcla de poliestireno con agentes nu- oleantes, plastificantes y aditivos convencionales, a una presión y a una temperatura respectivamente superiores a la presión atmosférica y a la temperatura ambiente para formar una mezcla plastificada "meit"), la cual mezcla plastificada se descomprime y enfría bruscamente a presión atmosférica y a temperatura ambiente, al ser extruida a través de una matriz de extrusión final, en el cual procedimiento un agente espumante destinado a producir la deseada espumación y constituido íntegramente por CO2, se inyecta en la mezcla plastificada de modo que dicho agente espumante se disuelva en la mezcla plastificada, caracterizado porque se inyectan también en la mezcla plastificada un primero y un segundo agentes de control, estando destinado el primer agente de control a disolver y refrigerar la mezcla plastificada y estando constituido por etanol, mientras que el segundo agente de control está destinado solamente a refrigerar la mezcla plastificada y está constituido por H2O2, siendo la cantidad inyectada de etanol justamente la suficiente para alcanzar la máxima disolución posible de CO2 en la mezcla plastificada y siendo la cantidad inyectada de H2O2 tal que la espumación provocada por el etanol se mantenga mínima.
2.- Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque el etanol es inyectado en la inmediata proximidad del punto de inyección del CO2, y el H2O2 es inyectado corriente abajo del mismo punto, cuando las in- yecciones del agente espumante y del etanol ya han enfriado parcialmente la mezcla plastificada.
3.- Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque, inmediatamente antes de la extrusión final, la mezcla plastificada a extruir está constituida por 2,25-5% en peso de C02, por 0,3-3,0% en peso de etanol y por 0,2-1 ,7% en peso de H2O2, siendo el resto poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales.
4.- Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque, inmediatamente antes de la extrusión final, la mezcla plastificada a extruir está constituida por 3,0-4,0% en peso de CO2, por 0,6-1 ,25% en peso de etanol y por 0,25-1% en peso de H2O2, siendo el resto poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales.
5.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los perfiles de temperatura y de presión del procedimiento se mantienen con valores decrecientes de temperatura del orden de entre 200 y 100 °C y con valores decrecientes de presión del orden de entre 20 y 7,6 MPa (200 bar y 76 bar, aprox.), respectivamente, manteniéndose siempre el CO2 en condiciones supercríticas, hasta la extrusión final.
6.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el poliestireno tiene un peso molecular inferior a unos 150.000, un índice de fluidez de aproximadamente 20 g/10 min (ISO 1133H) y una temperatura de reblandecimiento VICAT VST B 50 (según ISO 306 B 50) superior a 100 °C.
7.- Instalación para la realización del procedimiento de las reivindicaciones anteriores, que incluye una extrusora-plastificadora (1) y una mezcladora dinámica (2) dispuestas en serie, la primera de las cuales tiene medios para efectuar la plastificación inicial de la mezcla y la inyección del CO2 y del etanol, y la segunda de las cuales está provista de un dispositivo (9-12) de refrigeración y alimenta la mezcla plastificada a un cabezal (8) de extrusión que lleva la matriz (7) de extrusión final, existiendo, entre la extrusora-plastificadora (1) y la mezcladora dinámica (2), unos medios (6) para la inyección de H2O2, caracterizada porque, inmediatamente después de la extrusora-plastificadora (1) e inmediatamente después de la mezcladora dinámica (2), se hallan intercaladas respectivamente una primera mezcladora estática (15) y una segunda mezcladora estática (16), y los medios (6) para la inyección de H2O2 se hallan dispuestos entre la extrusora-plastificadora (1) y la primera mezcladora estática (15).
8.- Instalación según la reivindicación 7, caracterizada porque, corriente arriba de la extrusora-plastificadora (1), incluye un primer tanque (20) para la recepción de CO2 desde una fuente externa (21), manteniéndose el primer tanque (20) bajo unas condiciones de presión y temperatura del mismo orden que las de la fuente externa (21), un segundo tanque (22) de CO2 en el que se mantiene éste a una presión de unos 7 MPa (70 bar, aprox.) y a temperatura ambiente, y una bomba (25) de inyección para bombear CO2 del segundo tanque (22) e inyectarlo en la extrusora- plastificadora (1) y capaz de elevar la presión del CO2 desde unos 7 MPa (70 bar, aprox.) a unos 30 MPa (300 bar, aprox.).
9.- Instalación según la reivindicación 8, caracterizada porque el paso de CO2 desde el primer tanque (20) y hacia el segundo tanque (22) se realiza a través de otra bomba (23), corriente abajo de la cual se halla previsto un dispositivo (24) de calentamiento que eleva la temperatura del CO2 que sale de otra bomba (23) hasta aproximadamente la temperatura ambiente.
10.- Instalación según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque el paso de C02 entre el segundo tanque (22) y la bomba (25) de inyección transcurre a través de un dispositivo (26) de refrigeración que hace bajar la temperatura del CO2 para evitar su recalentamiento durante la operación de bombeo.
11.- Instalación según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracteri- zada porque la bomba (25) de inyección está refrigerada.
12.- Instalación según la reivindicación 11 , caracterizada porque la refrigeración de la bomba (25) de inyección se efectúa por refrigeración de su cabezal.
13.- Procedimiento según las reivindicaciones 1-6, realizado en una instalación según las reivindicaciones 7-12, caracterizado porque incluye las etapas de: a) plastificar inicialmente en la extrusora-plastificadora (1) una mezcla de poliestireno con agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales, siendo el poliestireno de un peso molecular inferior a unos 150.000, un índice de fluidez de aproximadamente 20 g/10 min
(ISO 1133H) y una temperatura de reblandecimiento VICAT VST B 50 (según ISO 306B50) superior a 100 °C; b) inyectar en la mezcla plastificada, en la extrusora-plastificadora (1), a una presión del orden de unos 20 MPa (200 bar, aprox.), por una parte el CO2 y por otra parte el etanol; c) hacer pasar la mezcla piastificada desde la extrusora-plastificadora (1) a la primera mezcladora estática (15) e inyectar H2O2 a la mezcla plastificada (por 6), entre ambas (1 y 15); d) homogeneizar la mezcla plastificada en la primera mezcladora estática (15); e) hacer pasar la mezcla plastificada desde la primera mezcladora estática (15) a la mezcladora dinámica (2) en la que la homogeneización va acompañada por una disminución de la temperatura y de la presión a las que está sometida la mezcla plastificada; f) hacer pasar la mezcla plastificada desde la mezcladora dinámica (2) a la segunda mezcladora estática (16), en la que prosigue la disminución de la temperatura y de la presión a las que está sometida la mezcla plastificada; g) hacer pasar la mezcla plastificada desde la segunda mezcladora estática (16) al cabezal (8) de extrusión final, en el que se controlan la temperatura y la presión para que queden próximas a unos 100 °C y 7,6 MPa (76 bar, aprox.), respectivamente, manteniéndose siempre el
CO2 en condiciones supercríticas, hasta la descompresión o extrusión final; siendo las condiciones operativas tales que en el momento de la extrusión final, la mezcla plastificada está constituida por 2,25-5% en peso de CO2, por 0,3-3,0% en peso de etanol y por 0,2-1 ,7% en peso de H202, siendo el resto poliestireno y agentes nucleantes, plastificantes y aditivos convencionales, que los bloques o placas producidos, a los 42 días de su producción y después de haber sido sometidos durante 2 días a calentamiento a 70 °C, hayan sufrido una disminución en cada una de sus dimensiones lineales (longitud, anchura y espesor) inferior al 5% con respecto a la dimensión original, y que el ensayo para determinar el coeficiente de autoextinción, efectuado sobre dichos bloques y placas una hora después de la extrusión, dé una altura de llama inferior a 11 cm.
14.- Bloques o placas de espuma producidos utilizando el procedi- miento o la instalación según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizados porque, a los 42 días de su producción y después de haber sido sometidos durante 2 días a calentamiento a 70 °C, han sufrido una disminución en cada una de sus dimensiones lineales (longitud, anchura y espesor) inferior al 5% con respecto a la dimensión original.
15.- Bloques y placas según la reivindicación 14, caracterizados porque el ensayo para determinar el coeficiente de autoextinción, efectuado sobre aquéllos una hora después de su extrusión, da una altura de llama inferior a 11 cm.
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