ES2112344T5

ES2112344T5 - Hoja de espuma de resina de poliester.

Info

Publication number: ES2112344T5
Application number: ES93102839T
Authority: ES
Inventors: Norio Amano; Takeshi Taki; Takaaki Hirai
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd; Sekisui Kaseihin Kogyo KK
Current assignee: Sekisui Kaseihin Kogyo KK; Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 2004-04-16
Anticipated expiration: 2009-12-01
Also published as: ATE165611T1; DE68926219D1; EP0372846B1; ES2086320T3; ATE163442T1; DE68928659D1; ES2104973T3; CA2004300A1; EP0552813A2; DE68928588T2; ATE155757T1; EP0547032B1; EP0372846A3; SG46581A1; ES2112344T3; AU4579789A; CA2004300C; EP0552813A3; US5000991A; EP0547032B2

Abstract

UNA LAMINA DE ESPUMA DE RESINA TERMOPLASTICA QUE ES UNA LAMINA DE ESPUMA EXTRUIDA DE UNA RESINA DE POLIESTER TERMOPLASTICA Y TIENE UNA CRISTALINIDAD NO SUPERIOR AL 20% Y UNA RELACION DE ORIENTACION MOLECULAR DE 4,5 O MENOR SI SE MIRA EN LA DIRECCION QUE VA DESDE LA SUPERFICIE DE LA LAMINA DE ESPUMA. TAMBIEN SE PRESENTA UN RECIPIENTE PARA ALIMENTOS QUE CONTIENE TAL LAMINA DE ESPUMA.

Description

Hoja de espuma de resina de poliéster.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a una hoja de espuma de resina termoplástica, a un método para su producción y a un método de producir un recipiente para alimentos que comprende dicha hoja de espuma.

El documento US-A-4.462.947 da a conocer la formación de una hoja de espuma de resina termoplástica extruyendo una masa de resina de poliéster susceptible de formar espuma a fin de producir una hoja que presenta una cristalinidad media dentro de los límites aproximadamente 0% hasta aproximadamente un 18%, y a continuación termoformando la hoja en un molde para obtener como resultado el que la hoja termoformada tenga una cristalinidad de al menos aproximadamente un 20%.

Es una finalidad de la presente invención proporcionar una hoja de espuma de resina termoplástica que presente una capacidad mejorada de termoformación.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una hoja de espuma de resina termoplástica caracterizada porque dicha hoja es una hoja de espuma extruída a partir de una resina de poliéster termoplástica y presenta una cristalinidad no superior al 20% según se mide por la calorimetría por exploración diferencial, una relación de orientación molecular de 4,5 o menos al observar en una dirección de la superficie de la hoja de espuma obtenida por expansión controlada en la dirección de la extrusión y en la dirección transversal a la dirección de extrusión, siendo la relación de orientación molecular la relación entre los valores máximo y mínimo de la intensidad de microondas transmitidas a través de la hoja de espuma cuando se irradia la superficie de la hoja de espuma de forma perpendicular con microondas a través de un polarizador, y una densidad no superior a 0,5 g/cm^{3}.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método de producir una hoja de espuma cristalina de resina termoplástica, comprendiendo dicho método las etapas de fundir una resina de poliéster termoplástica, mezclar la resina fundida con un agente esponjante, extruir la mezcla por medio de un molde circular en una zona de baja presión para realizar la espumación y formar una espuma cilíndrica extruída, enfriar dicha espuma cilíndrica extruída utilizando un mandril cilíndrico y abrir la espuma cilíndrica por cortado para obtener dicha hoja de espuma de resina termoplástica que presenta una cristalinidad no superior al 20% según se mide por la calorimetría por exploración diferencial, una densidad no superior a 0,7 g/cm^{3} y una relación de orientación molecular de 4,5 o menos al observar en una dirección de la superficie de la hoja de espuma, siendo la relación de orientación molecular la relación entre los valores máximos y mínimos de la intensidad de microondas transmitidas a través de la hoja de espuma cuando la superficie de la hoja de espuma se irradia perpendicularmente con microondas a través de un polarizador, en el que la relación de orientación molecular deseada se obtiene controlando la velocidad de extracción del molde, la relación de hinchamiento y/o la temperatura del molde y la cristalinidad deseada se obtiene controlando la temperatura del mandril, y en el que se añade a la resina de poliéster termoplástica un compuesto que posee dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula.

Según un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método de producir un recipiente para alimentos que comprende las etapas de laminar una película no esponjada de una resina termoplástica en por lo menos una cara de una hoja de espuma de resina termoplástica según dicho primer aspecto de la presente invención o producida según el segundo aspecto para obtener una hoja laminada y moldear la hoja laminada para formar un recipiente de manera tal que la película no esponjada esté en el interior del recipiente.

En la producción de las hojas de espuma de resina de poliéster del primer aspecto de la presente invención, se añaden preferentemente a las resinas de poliéster termoplásticas compuestos que tienen dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula. Añadiendo los compuestos que tienen dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula, las propiedades viscoelásticas de las resinas de poliéster termoplásticas durante la extrusión se pueden mejorar, con lo cual los agentes esponjantes gasificados se pueden retener en los interiores de células cerradas, y se pueden formar finas células uniformemente dispersadas utilizando extrusionadoras.

Se cree que el compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula está unido a grupos OH en la cadena molecular de la resina de poliéster termoplástica y que tiene lugar poco a poco una reticulación, con lo cual se pueden mejorar las propiedades viscoelásticas de la resina de poliéster termoplástica durante la extrusión.

El término "propiedades viscoelásticas durante la fusión" se puede confirmar por un fenómeno en el que la resina fundida se hincha o se encoge a partir de la salida de la boquilla cuando la resina fundida se extrusiona a través de la boquilla, y se puede representar de manera general por una relación boquilla/hinchamiento. La relación boquilla/hinchamiento se puede medir cuando una resina fundida se extrusiona a través de una boquilla de orificio redondo que tiene una sección circular. La relación boquilla/hinchamiento se puede determinar por medio de la fórmula siguiente:

Relación \ boquilla/hinchamiento = \frac{(diámetro \ de \ la \ masa \ fundida \ extrusionada)}{(diámetro \ de \ salida \ de \ la \ boquilla)}

La relación boquilla/hinchamiento es un factor importante en el esponjado por extrusión. Se prefiere que la relación boquilla/hinchamiento sea de 2 a 5 a fin de obtener artículos esponjados que tengan una gran área de superficie y en particular finas células uniformemente dispersadas.

De modo preferente, en la presente invención, una mezcla de una resina de poliéster termoplástica y de un compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido se funde en una extrusionadora, un agente esponjante se inyecta generalmente en la mezcla fundida y la mezcla fundida resultante se extrusiona a través de la boquilla de la extrusionadora para esponjarse en una zona de baja presión a fin de producir una espuma.

En otra forma de realización de la presente invención, se añaden un compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula y además un compuesto de un metal de los elementos del Grupo I, II o III de la Tabla Periódica a una resina de poliéster termoplástica. De la misma manera que se ha descrito arriba, se suministra la mezcla resultante a una extrusionadora para producir una espuma. Añadiendo un compuesto de un metal de los elementos de los Grupos I, II o III de la Tabla Periódica, se puede obtener una espuma de resina de poliéster termoplástica que tiene células más finas uniformemente dispersadas en su interior.

Las resinas de poliéster termoplásticas utilizadas en la presente invención son poliésteres lineales o policondensados de un componente de ácido dicarboxílico aromático y un componente de diol.

Ejemplos de componentes de ácido dicarboxílico que se pueden utilizar en la presente invención incluyen el ácido tereftálico, el ácido isoftálico, el ácido naftalenodicarboxílico, el ácido difenil éter carboxílico, el ácido difenilsulfonadicarboxílico y el ácido difenoxietanodicarboxílico.

Ejemplos de componentes de diol que se puede utilizar en la presente invención incluyen los: etilenglicol, trimetilenglicol, tetrametilenglicol, neopentilglicol, hexametilenglicol, ciclohexanodimetanol, triciclodecanodimetanol, 2,2-bis(4-\beta-hidroxietoxifenil)propano, 4,4-bis(\beta-hidroxietoxi)difenilsulfona, dietilenglicol y 1,4-butanodiol.

El tereftalato de polietileno, el tereftalato de polibutileno, un elastómero de tereftalato de polibutileno, poliésteres amorfos, el tereftalato de policiclohexano, el naftalato de polietileno, y mezclas de éstos, se utilizan preferentemente como los poliésteres que comprenden estos componentes de ácido dicarboxílico y estos componentes de diol. Se pueden utilizar resinas modificadas compuestas por al menos el 50% de estas resinas de poliéster termoplásticas.

Como compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula, se puede utilizar cualquier anhídrido de ácido aromático, anhídrido de ácido alifático cíclico, anhídrido de ácido graso, anhídrido de ácido halogenado, etc., con tal que tengan por lo menos dos grupos de anhídrido de ácido por molécula. Además, se pueden emplear mezclas de los mismos y compuestos modificados de los mismos. Ejemplos preferidos de los compuestos incluyen el dianhídrido piromelítico, el dianhídrido benzofenonatetracarboxílico, el dianhídrido ciclopentanotetracarboxílico, el dianhídrido difenilsulfonatetracarboxílico y el dianhídrido 5-(2,5-dioxotetrahidro-3-furanil)-3-metil-3-ciclohexen-1,2-dicarboxílico. Entre ellos, el dianhídrido piromelítico es el más preferido.

Los compuestos que tienen dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula se utilizan, preferentemente, en una proporción de 0,05 a 5,0 partes en peso por 100 partes en peso de la resina de poliéster termoplástica. Cuando la cantidad del compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula es menor de 0,05 partes en peso por 100 partes en peso de la resina de poliéster termoplástica, el efecto de mejorar las propiedades viscosoelásticas de la resina de poliéster termoplástica durante la extrusión no es suficiente y no se puede formar una buena espuma, mientras que cuando la cantidad sobrepasa las 5,0 partes en peso, tiene lugar la gelificación del material fundido de la resina de poliéster termoplástica y el esponjamiento por extrusión no se puede efectuar.

Como compuestos de los metales de los elementos de los Grupos I, II o III de la Tabla Periódica, se puede emplear cualquier compuesto inorgánico u orgánico, con tal que tenga estos metales como átomos constituyentes del mismo. Ejemplos de compuestos inorgánicos incluyen: cloruro potásico, cloruro sódico, bicarbonato sódico, carbonato sódico, carbonato potásico, carbonato de cinc, carbonato magnésico, carbonato cálcico, carbonato de aluminio, óxido de sodio, óxido de potasio, óxido de cinc, óxido de magnesio, óxido de calcio, óxido de aluminio y los hidróxidos de estos metales. Ejemplos de los compuestos orgánicos incluyen: estearato sódico, estearato potásico, estearato de cinc, estearato de magnesio, estearato de calcio, estearato de aluminio, montanato sódico, montanato cálcico, acetato de litio, acetato de sodio, acetato de cinc, acetato de magnesio, acetato de calcio, caprilato sódico, caprilato de cinc, caprilato de magnesio, caprilato de calcio, caprilato de aluminio, miristato sódico, miristato de cinc, miristato de magnesio, miristato de calcio, miristato de aluminio, benzoato de calcio, tereftalato potásico, tereftalato sódico, etóxido sódico y fenóxido potásico. Entre ellos, se prefieren los compuestos de los metales de los Grupos I o II de la Tabla Periódica, y los compuestos de los metales del Grupo I son los más preferidos. Utilizando los compuestos de los metales de los Grupos I, II o III, las células de la espuma de resina de poliéster termoplástica resultante se hacen más finas y, al mismo tiempo, se puede incrementar el efecto de aumento de la viscoelasticidad por el compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula.

Los compuestos de los metales de los Grupos I, II o III de la Tabla Periódica se utilizan preferentemente en una proporción de 0,05 a 5,0 partes en peso por 100 partes en peso de la resina de poliéster termoplástica. Cuando la cantidad del compuesto es menor de 0,05 partes en peso, los efectos de hacer las células de la espuma resultante más finas y la eficacia de aumentar la viscoelasticidad por el compuesto que tiene dos o más grupos anhídrido no son suficientes, mientras que cuando la cantidad sobrepasa las 5 partes en peso, la espuma resultante es coloreada y la viscosidad de la resina de poliéster termoplástica fundida no es lo suficientemente elevada.

En la producción de las espumas de resina de poliéster termoplástica de la presente invención se puede utilizar cualquier agente esponjante, con tal que sea un líquido fácilmente volatilizable o un producto químico térmicamente descomponible. Los agentes esponjantes fácilmente volatilizables, tales como los gases inertes, los hidrocarburos alifáticos saturados, los hidrocarburos alicíclicos saturados, los hidrocarburos aromáticos, los hidrocarburos halogenados, los éteres y las cetonas, son los preferidos. Ejemplos de estos agentes esponjantes fácilmente volatilizables incluyen: dióxido de carbono, nitrógeno, metano, etano, propano, butano, pentano, hexano, metilpentano, dimetilbutano, metilciclopropano, ciclopentano, ciclohexano, metilciclopentano, etilciclobutano, 1,1,2-trimetilciclopropano, tricloromonofluorometano, diclorodifluorometano, monoclorodifluorometano, triclorotrifluoroetano, diclorotetrafluoroetano, diclorotrifluoroetano, monoclorodifluoroetano, tetrafluoroetano, éter dimetílico, 2-etoxietano, acetona, metil etil cetona, acetilacetona, diclorotetrafluoroetano, monoclorotetrafluoroetano, dicloromonofluoroetano y

\hbox{difluoroetano}

.

Habitualmente, se inyecta el agente esponjante en la mezcla fundida de la resina de poliéster termoplástica, del compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula y de los otros aditivos en la vía de una extrusionadora. La proporción de agente esponjante a inyectar va desde el 0,05 al 50% en peso, basado sobre la cantidad de la mezcla fundida. Cuando la proporción del agente esponjante es menor del 0,05% en peso, la espuma resultante no se expande suficientemente, mientras que cuando la proporción es mayor del 50% en peso, el gas del agente esponjante no se adapta bien para esponjar, sino que se escapa y la espuma no se puede formar con la forma deseada. La proporción preferida de agente esponjante es del 0,1 al 30% en peso, basado sobre la cantidad de mezcla fundida.

En la producción de las espumas de resina de poliéster termoplástica, según la presente invención, se puede añadir opcionalmente a la mezcla de resinas un estabilizante, un agente de nucleación para la expansión, un pigmento, una carga, un pirorretardante y un agente antiestático, para mejorar las propiedades físicas de las espumas de resina de poliéster termoplástica y de los artículos moldeados a base de ellas.

En la producción de las espumas de resina de poliéster termoplástica, según la presente invención, el esponjamiento se puede llevar a cabo por cualquier proceso de moldeo por soplado y cualquier proceso de extrusión, utilizando una extrusionadora de un solo husillo, una extrusionadora de varios husillos y una extrusionadora doble (tándem).

Las boquillas utilizadas en el proceso de extrusión o el proceso de moldeo por soplado son una boquilla plana (de ranura ancha), una boquilla circular y una boquilla de inyección, de acuerdo con la forma de la espuma deseada.

En la producción de espumas de resina de poliéster, según la presente invención, la resina de poliéster termoplástica se puede mezclar con el compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula y con otros aditivos, por medio de uno cualquiera de los métodos siguientes:

(A) La resina de poliéster termoplástica se mezcla con el compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula a una temperatura baja (por ejemplo, una temperatura no superior a 150ºC). (Por ejemplo, el polvo del compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula se adhiere sobre el gránulo de la resina de poliéster termoplástica).

(B) El compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula se mezcla previamente por fusión con una resina termoplástica, la mezcla se granula y el granulado resultante se mezcla con la resina de poliéster termoplástica (esta resina termoplástica puede ser la misma o diferente de la resina de poliéster termoplástica, pero de preferencia es una que sea compatible con la resina de poliéster termoplástica).

(C) La resina de poliéster termoplástica se aporta previamente a una tolva de alimentación de una extrusionadora para fundirla y el compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula se aporta a través de una abertura de alimentación provista en el cilindro de la extrusionadora, para efectuar el mezclado.

En cualquiera de los métodos de mezclado anteriores, el contenido en humedad de la mezcla de resina tendría que ser lo más pequeño posible y se reduce de preferencia a no más de 200 ppm. Se prefiere que la resina de poliéster termoplástica se seque a una temperatura de 60 a 180ºC con aire caliente que tenga un punto de rocío de no más de -20ºC, en un secador deshumidificador por aire caliente, durante aproximadamente 4 horas.

La espuma de resina de poliéster termoplástica puede producirse enfriando una espuma de resina de poliéster termoplástica a elevada temperatura, inmediatamente después de la expansión, hasta una temperatura no más alta que el punto de transición del estado vítreo de la resina, a fin de llevar la cristalinidad al 30%, o por debajo, y luego calentar la espuma a más de 60ºC.

La espuma preexpandida (expandida primariamente) extrusionada a través de una extrusionadora tiene sólo un bajo coeficiente de expansión y habitualmente una elevada densidad. El coeficiente de expansión varía dependiendo de las formas de las espumas, pero es aproximadamente 5 veces como máximo cuando la espuma extrusionada es una hoja. En la presente invención, la espuma preexpandida así obtenida, mientras su temperatura es alta inmediatamente después de la extrusión, se enfría hasta una temperatura no más elevada que el punto de transición del estado vítreo de la resina de poliéster. El punto de transición del estado vítreo de la resina de poliéster varía dependiendo de los tipos de ácidos carboxílicos y de alcoholes que constituyen los poliésteres, pero está por lo general comprendido en el intervalo de 30 a 90ºC. Por lo tanto, la espuma se enfría generalmente hasta una temperatura no superior a 60ºC.

Cuando la espuma preexpandida se enfría, se asienta sin que tenga tiempo de cristalizar y, por lo tanto, su cristalinidad es baja. La cristalinidad varía dependiendo del grado de enfriamiento. Por ejemplo, la cristalinidad varía dependiendo del tipo y temperatura de los medios de enfriamiento y de las condiciones de contacto de la espuma con los medios de enfriamiento. Cuando la espuma preexpandida preparada por extrusión se pone en contacto directo con agua a temperatura ambiente, su cristalinidad va desde un porcentaje de varias unidades hasta un porcentaje de unas pocas decenas, por lo general no mayor del 30%. Sin embargo, cuando la espuma preexpandida preparada por extrusión se pone en un molde para darle forma, la cristalinidad se vuelve del 30% o mayor, puesto que la espuma no se enfría a menos que el molde se enfríe forzadamente. En particular, la cristalinidad de una espuma preexpandida de paredes espesas llega a ser del 30% o mayor. De acuerdo con ello, cuando la espuma preexpandida se prepara por medio de la extrusionadora, se deja que la espuma prosiga a lo largo de un molde enfriado para, de este modo, enfriarla.

Para realizar con eficacia el enfriamiento de la espuma preexpandida, es deseable que la espuma tenga una gran área superficial en comparación con su volumen. A saber, es deseable que la espuma esté en la forma de una hoja, de ser posible, y que su espesor no sea mayor de 10 mm, preferentemente no mayor de 3 mm. Cuando la hoja es cilíndrica, se coloca un mandril en el interior del cilindro, la hoja se deja proseguir a lo largo del mandril, el cual se enfría con agua, y la longitud del mandril tendría que ser lo más larga posible. Por otra parte, cuando la hoja es una hoja plana, la hoja se pone entre un par de rodillos y se deja proseguir mientras se enfría y, al mismo tiempo, los rodillos se enfrían con agua, y los diámetros de los rodillos tendrían que ser lo más grandes posible. De esta forma, la cristalinidad de la espuma preexpandida se lleva al 30%, o menos.

La espuma se recalienta luego para llevar a cabo una post-expansión (expansión secundaria). Para la postexpansión, la espuma se calienta a 60ºC o más. Se puede utilizar cualquier medio de calentamiento. Por ejemplo, el calentamiento se puede realizar por conducción en contacto con una placa calefactora. De manera alternativa, el calentamiento se puede efectuar por radiación, por convección o por energía de alta frecuencia. Se puede utilizar cualquiera de los medios de calentamiento, con tal que las resinas de poliéster no sean deterioradas por ellos. Un método de calentamiento preferido es tal, que la espuma preexpandida se pone en contacto con un metal o aire calentados, o con vapor o agua calentada.

El tiempo de calentamiento para la postexpansión viene determinado de acuerdo con las propiedades de las resinas, la forma y el tipo y la temperatura del medio de calentamiento. Por lo general, cuando la temperatura del medio de calentamiento es baja, el tiempo de calentamiento se prolonga, mientras que cuando la temperatura es alta, el tiempo de calentamiento se acorta. Además, cuando la espuma tiene las paredes espesas, el tiempo de calentamiento se prolonga, mientras que cuando la espuma tiene las paredes finas, el tiempo de calentamiento se acorta.

Se prefiere que una placa metálica se caliente hasta entre 60 y 200ºC y que la espuma preexpandida se ponga en contacto con la placa metálica durante 5 segundos, o más, cuando la espuma se calienta poniéndola en contacto con la placa metálica. Cuando la espuma preexpandida se calienta poniéndola en contacto con aire, se prefiere que la espuma se ponga en una estufa, que la temperatura en el interior de la estufa se eleve a entre 100 y 230ºC, y que la espuma se caliente por espacio de 10 segundos a 5 minutos. Es deseable que cuando la espuma se calienta por medio de una placa metálica o por aire, la espuma se deje reposar durante por lo menos 24 horas, habitualmente alrededor de 3 días, después de la preexpansión y que luego se someta a la postexpansión, sin efectuar la postexpansión inmediatamente después de la preexpansión.

Por otra parte, cuando la espuma preexpandida se calienta poniéndola en contacto con vapor o con agua caliente, la postexpansión se puede llevar a cabo inmediatamente después de la preexpansión. En este caso, la temperatura del vapor o del agua es de 60 a 125ºC y el tiempo de contacto es de 10 segundos a 5 minutos.

La espuma de resina de poliéster se puede poner en contacto con vapor o con agua por diversos métodos. Por ejemplo, la espuma 1 se puede sumergir en agua calentada 2, tal como se muestra en la Fig. 1. En la Fig. 1, el número de referencia 8 significa un quemador. En otra forma de realización, una rejilla metálica 3 se coloca por encima de la superficie del agua calentada y la espuma 1 se coloca sobre la rejilla metálica 3 y se pone en contacto con el vapor 4 que se evapora del agua 2, tal como se muestra en la Fig. 2. En otra forma de realización, se sopla vapor a presión 4 en un recipiente 9 que contiene la espuma 1, tal como se muestra en la Fig. 3.

Se prefiere que la espuma se coloque en un molde y se moldee en una forma deseable cuando haya que calentar la espuma poniéndola en contacto con agua o con vapor. Cuando se utiliza un molde, se introduce agua o vapor en el molde para con ello poner directamente en contacto la espuma con el agua o el vapor.

Cuando la espuma de resina de poliéster se calienta a 60ºC, o más, poniéndola en contacto con agua o con vapor de la manera anteriormente descrita, la espuma se postexpande para formar una espuma que tiene una baja densidad. Por lo general, una postexpansión intensa se puede efectuar fácilmente calentando con agua o vapor en lugar de con aire. Además, el vapor es más preferible que el agua. Cuando el calentamiento se efectúa con agua o con vapor, el coeficiente de postexpansión es de por lo menos 1,3 aunque es más bajo que el coeficiente de preexpansión, y es posible que el coeficiente sea de 4 o más. Además de esto, la expansión se puede llevar a cabo uniformemente y la espuma postexpandida resultante tiene células finas y uniformes. De este modo, se puede obtener una espuma de baja densidad, de buena calidad.

De esta manera, cuando se calienta la espuma preexpandida, no sólo se puede obtener fácilmente una espuma de baja densidad, sino que se puede hacer que la espuma postexpandida tenga una cristalinidad del 15% o más. Una espuma que tiene una cristalinidad del 15% o más es una espuma que es excelente en cuanto a resistencia al calor en una atmósfera calentada y se puede utilizar para recipientes termorresistentes de productos alimentarios, para materiales termoaislantes, etc.

Además, la viscosidad en estado de fusión, la relación boquilla/ hinchamiento, etc. de las resinas de poliéster termoplásticas se ajustan, en el procedimiento según la presente invención, para producir hojas de espuma extrusionadas. Las hojas de espuma extrusionadas de las resinas de poliéster termoplásticas tienen una densidad preferentemente no superior a 0,7 g/cm^{3}, más preferentemente no superior a 0,5 g/cm^{3}. Cuando la densidad sobrepasa los 0,7 g/cm^{3}, se pierden las propiedades termoaislantes, las propiedades de ligereza de peso y las propiedades de amortiguamiento como hoja de espuma. Se ha hallado que las hojas de espuma extrusionadas que tienen una cristalinidad no superior al 20% y una relación de orientación molecular no mayor de 4,5 en la dirección de la cara de la hoja de espuma, son preferidas desde el punto de vista de la termoconformabilidad. Es difícil hacer disminuir la cristalinidad por medio del espesor, puesto que la hoja de espuma extrusionada inmediatamente después de la extrusión tiene propiedades termoaislantes. Sin embargo, la post-termoconformabilidad se puede mejorar haciendo disminuir la relación de orientación molecular hasta un valor específico, o por debajo de él.

La relación de orientación molecular de la hoja de espuma extrusionada mirando en una dirección desde la superficie de la hoja de espuma se puede ajustar a 4,5, o por debajo, controlando la expansión en la dirección de la extrusión y en la dirección transversal a la dirección de extrusión. Como método preferido para ello, por lo general se utiliza un método que emplea una boquilla circular y un mandril cilíndrico. A saber, la expansión en la dirección de extrusión se puede controlar por la relación entre la velocidad media de flujo de una resina esponjada y la velocidad de extracción en la dirección de la extrusión en la abertura de salida de la boquilla circular, y la expansión en la dirección transversal a la dirección de extrusión se puede controlar por la relación (a la que de aquí en adelante se hará referencia como relación de esponjamiento) entre el diámetro de la salida de la boquilla circular y el diámetro exterior del mandril.

La cristalinidad se determina a partir de la cantidad de calor de cristalización en frío y la cantidad de calor de fusión al calentar por DSC (calorimetría de exploración diferencial) de flujo térmico en la medición del calor de transición de acuerdo con la norma JIS-K-71222 (Método para medir el calor de transición de plásticos). A saber, la cristalinidad se determina por medio de la siguiente ecuación:

Cristalinidad (%) = \frac{\text{(Cantidad de calor de fusión por mol)-(Cantidad de calor de cristalización en frío por mol)}}{\text{Cantidad de calor de fusión por mol de resina perfectamente cristalizada}} x 100

La cristalinidad se midió utilizando un calorímetro de exploración diferencial DSC 200 fabricado por Seiko K.K. Para la cantidad de calor de la fusión cristalina perfecta del tereftalato de polietileno se utilizó el valor 26,9 kJ/mol, extraído de "Manual de Datos Kobunshi" (publicado por Baikufan KK).

La relación de orientación molecular en la dirección de la cara de la hoja de espuma es la relación entre el valor máximo de la intensidad de microondas transmitidas a través de la hoja de espuma y su valor mínimo cuando la superficie de la hoja de espuma se irradia perpendicularmente con un polarizador (fabricado por Kanzaki Paper Mfg. Co., Ltd.).

Además, se pueden producir recipientes para productos alimentarios uniendo una película no esponjada de una resina termoplástica en por lo menos un lado de la hoja de espuma extrusionada de la resina de poliéster termoplástica de acuerdo con la presente invención, para formar una placa laminada y termoconformarla en forma de un recipiente para productos alimentarios, de tal manera que la hoja no esponjada quede situada en el interior.

Ejemplos de la resina termoplástica que constituye la película no esponjada incluyen: resinas de poliéster, resinas de poliéster de cristal líquido, resinas de poliolefina, resinas de poliamida, resinas de cloruro de polivinilo, resinas de poliacrilonitrilo, resinas de cloruro de polivinilideno termoplásticas y copolímeros de etileno/alcohol vinílico.

La película no esponjada a unir puede estar compuesta por una película de una sola capa o por una película de varias capas. La película no esponjada se puede unir a ambos lados de la hoja de espuma. El espesor de la capa de película no esponjada es de 10 a 500 \mum y el espesor de la capa de hoja de la resina de poliéster expandida es más espeso, esto es, generalmente de no más de 5 mm. Se prefiere que el espesor de la capa de hoja esponjada sea de 2 a 500 veces el de la capa de película no esponjada.

La película no esponjada se puede laminar sobre la hoja de espuma utilizando una pluralidad de extrusionadoras. Más particularmente, una extrusionadora se alimenta con una resina de poliéster termoplástica, y una resina de poliéster expandible se extrusiona a través de ella. Por separado, una resina termoplástica se aporta a otra extrusionadora y una resina no expandible se extrusiona a través de ella. Estas resinas se guían hacia la misma boquilla única y se combinan conjuntamente en la boquilla para preparar una placa laminada. En otra realización, las resinas extrusionadas a través de cada una de las extrusionadoras se aportan a boquillas separadas para preparar una hoja de espuma y una película, respectivamente. Éstas se ponen una encima de otra y se prensan por medio de unos rodillos para preparar una placa laminada.

En aún otra forma de realización, la hoja de espuma y la hoja no esponjada se preparan por separado y se devanan separadamente en rollos. Se laminan una sobre otra, a medida que se van desenrollando, y se hacen pasar a través de un par de rodillos para con ello laminarlas. La temperatura del rodillo en el lado de la hoja de espuma es preferentemente baja, por ejemplo, la temperatura ambiente, a fin de evitar que la resina de poliéster cristalice. Por otra parte, el rodillo en el lado de la película no esponjada se mantiene preferentemente a una temperatura elevada de modo que la superficie de la película se ablande.

La placa laminada se vuelve a calentar y se termoconforma en forma de un recipiente. La termoconformación se lleva a cabo utilizando un troquel de moldear. El troquel puede estar compuesto por un molde macho y un molde hembra, pero puede estar compuesto por uno cualquiera de ellos. Cuando se utiliza un troquel compuesto por ambos moldes, el moldeo se puede llevar a cabo simplemente poniendo la placa laminada entre ambos moldes y prensándola. Sin embargo, cuando se utiliza uno cualquiera de los dos moldes, el aire presente entre la placa y el molde se elimina, o bien la placa se somete a presión desde la parte superior de la misma y se prensa. La película no esponjada está dispuesta de manera tal que la película queda situada en el interior del recipiente.

La temperatura de calentamiento a la cual se moldea la placa para darle la forma de recipiente se determina de acuerdo con la resina de poliéster termoplástica que constituye la hoja de espuma y la resina termoplástica que constituye la película no esponjada. El coeficiente de expansión de la hoja esponjada viene aumentado o disminuido por la temperatura de calentamiento. De acuerdo con ello, incluso cuando se utiliza una hoja de espuma que tiene el mismo espesor, se produce una diferencia en el espesor de la placa laminada. Además, la cristalinidad de la hoja esponjada se acelera dependiendo de la temperatura de calentamiento y del tiempo de calentamiento.

Si la hoja de espuma preparada por extrusión, que está compuesta por una resina de poliéster termoplástica, tiene una cristalinidad del 15% o más, es excelente en cuanto a resistencia al calor en una atmósfera calentada, en el aire. Sin embargo, en el caso en que se exponga a vapor calentado a 100ºC, o más, dado que el espesor de la pared de la película de las células de la primera capa sobre la superficie es delgada, las células de la primera capa se rehinchan. Además, en el caso en que se utilice para un recipiente de productos alimentarios para calentar alimentos tales como sopa y gratinados, las células de la primera capa se rehinchan, con lo cual los jugos de los alimentos penetrarían probablemente en las células. Por otra parte, dado que en la presente invención una película no esponjada está unida de manera que está situada en el interior del recipiente, se pueden evitar el rehinchamiento por el vapor calentado o por agua caliente y la penetración en el interior de las células de los jugos procedentes de los alimentos.

Los siguientes Ejemplos, Ejemplos Comparativos y Ejemplos de Ensayo se aportan para ilustrar ciertas composiciones de resina y procedimientos de conformación que pueden utilizarse en la presente invención, pero sólo los Ejemplos 46 a 48 se refieren específicamente a las hojas de espuma según la presente invención.

Ejemplo de ensayo 1

Se llevó a cabo un experimento para examinar los efectos de la adición del compuesto que tiene dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula a la resina de poliéster termoplástica sobre las propiedades viscoelásticas durante la fusión.

(1) Test-1

Tereftalato de polietileno (PET 9902, un producto de Eastman Kodak Company) se secó a 160ºC con aire caliente que tenía un punto de rocío de -30ºC, en un secador deshumidificador durante 4 horas. 1 kg del material secado resultante se mezcló con 5 g de dianhídrido piromelítico (un producto de Chemische Werke Hüls AG). La mezcla se aportó a la tolva de alimentación de una extrusionadora de un solo husillo (diámetro del husillo: 40 mm, L/D: 30, fabricada por Sekisui Koki K.K.) equipada con una boquilla de canal cilíndrico (diámetro 5 mm, L/D: 1,6). La mezcla fundida se extrusionó a través de la boquilla de canal cilíndrico a una velocidad de extrusión de 7 kg/hora bajo las condiciones de producción que se indican a continuación, para llevar a cabo el moldeo.

Condiciones de producción para la extrusionadora de un solo husillo

Temperatura de la zona de alimentación de la extrusionadora:	270ºC
Temperatura de la zona de compresión de la extrusionadora:	280ºC
Temperatura de la zona de fusión de la extrusionadora:	270ºC
Temperatura de la boquilla:	270ºC
Número de revoluciones del husillo de la extrusionadora:	32 rpm

(2) Test-2 (control)

La extrusión del tereftalato de polietileno se llevó a cabo de la misma manera que en el Test-1, salvo que se omitió el dianhídrido piromelítico.

(3) Resultados de los tests

La relación boquilla/hinchamiento de la pieza extruída y la viscosidad en estado de fusión de la resina fundida, en la extrusionadora de un solo husillo, se muestran en la Tabla 1.

TABLA 1

Efecto de la adición de dianhídrido piromelítico al tereftalato de polietileno sobre la viscosidad en estado de fusión y sobre la relación boquilla/hinchamiento

	Cantidad de	Cantidad de	Relación	Viscosidad
Test	tereftalato	dianhídrido	boquilla/	en estado
No.	de polietileno	piromelítico	hinchamiento	de fusión
	(g)	(g)		(poise)
1	1000	5	3,3	2,8 x 10^{4}
2	1000	0	1,2	0,8 x 10^{4}

(4) Discusión

Resulta claro de la Tabla 1 que cuando se añade anhídrido piromelítico al tereftalato de polietileno, la relación boquilla/hinchamiento de la pieza extruída aumenta y la viscosidad en estado de fusión de la resina fundida en la extrusión también aumenta.

Ejemplo 1

10 kg de tereftalato de polietileno (PET 9902, un producto de Eastman Kodak Company) se secó en un secador deshumidificador (160ºC con aire caliente que tenía un punto de rocío de -30ºC) durante 4 horas y luego se mezcló con 20 g de dianhídrido piromelítico (Chemische Werke Hüls AG) y 60 g de talco (agente de nucleación para la expansión) en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a la tolva de alimentación de una extrusionadora de un solo husillo (diámetro del husillo: 40 mm, L/D: 30, orificio de la boquilla: 5 mm) y se mezcló en estado de fusión. En la mezcla fundida se inyectó isopentano (un agente esponjante) en una proporción del 2,2% en peso. La mezcla fundida se extrusionó, al aire, a través de la boquilla bajo las condiciones de producción que se indican a continuación, para producir una espuma en forma de varilla.

Condiciones de producción con una extrusionadora de un solo husillo

Temperatura de la zona de alimentación de la extrusionadora:	273 a 282ºC
Temperatura de la zona de compresión de la extrusionadora:	280 a 290ºC
Temperatura de la zona de fusión de la extrusionadora:	271 a 290ºC
Temperatura del cabezal de la extrusionadora:	280 a 290ºC
Número de revoluciones del husillo de la extrusionadora:	32 rpm
Velocidad de extrusión:	de 7 a 8 kg/hora

El coeficiente de expansión y el diámetro de la espuma se muestran en la Tabla 2.

Ejemplo 2

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, salvo que la cantidad de dianhídrido piromelítico fue de 30 g y el isopentano se inyectó en la mezcla fundida en una proporción del 2,5% en peso, para producir una espuma en forma de varilla.

Ejemplo 3

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, salvo que la cantidad de dianhídrido piromelítico fue de 40 g y el isopentano se inyectó en la mezcla fundida en una proporción del 2,6% en peso, para producir una espuma en forma de varilla.

Ejemplo comparativo 1

Efecto (1) de la utilización de dianhídrido piromelítico

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, salvo que se omitió el dianhídrido piromelítico, y el isopentano se inyectó en la mezcla fundida en una proporción del 2,7% en peso, para producir una espuma en forma de varilla.

Ejemplo comparativo 2

Efecto (2) de la utilización de dianhídrido piromelítico

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, salvo que se utilizaron 50 g de anhídrido ftálico en lugar de 20 g de dianhídrido piromelítico, y el isopentano se inyectó en la mezcla fundida en una proporción del 2,7% en peso, para producir una espuma en forma de varilla.

TABLA 2

Efecto de la utilización de dianhídrido piromelítico

	Cantidad de		Espuma en forma de varilla
Ejemplo	dianhídrido	Cantidad de		Coeficiente
No.	piromelítico	isopentano	Densidad	de expansión	Diámetro
	(g)	(%)	(g/cm^{3})	(veces)	(mm)
Ejemplo 1	20	2,2	0,35	4,0	21
Ejemplo 2	30	2,5	0,18	7,8	27
Ejemplo 3	40	2,6	0,13	10,8	30
Ejemplo Comparativo 1	-	2,7	0,76	1,8	9
Ejemplo Comparativo 2	-	2,7	0,70	2,0	11

Discusión

Resulta claro de la Tabla 2 que en los Ejemplos 1 a 3, en los que se utiliza dianhídrido piromelítico, los coeficientes de expansión van de 4 a 10, los diámetros de las espumas en forma de varilla están incrementados en de 4 a 6 veces el tamaño de la boquilla, y la relación creciente de los mismos está en proporción con el aumento de la cantidad de isopentano inyectado.

En los Ejemplos Comparativos 1 y 2, en los que se ha omitido el anhídrido piromelítico, los coeficientes de expansión son de aproximadamente 2, a pesar de que el isopentano (agente esponjante) se utiliza en una proporción mayor que en los Ejemplos 1 a 3, y los diámetros de las espumas en forma de varilla son aproximadamente dos veces más grandes que el orificio de la boquilla. De acuerdo con ello, tanto el coeficiente de expansión como el diámetro son más pequeños que los de los Ejemplos 1 a 3.

Se piensa que estos efectos son debidos al hecho de que cuando no se utiliza dianhídrido piromelítico, el agente esponjante isopentano se desprende de la espuma en el moldeo por expansión, mientras que cuando se utiliza dianhídrido piromelítico en el moldeo por expansión, la viscosidad en estado de fusión del poliéster termoplástico es aumentada, con lo cual no se permite que el isopentano gaseoso (el agente esponjante) se desprenda de la espuma.

Ejemplo 4

Siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3, la operación de moldeo por expansión se llevó a cabo de manera continua durante 24 horas. No se observó ningún cambio para la espuma en forma de varilla.

Ejemplo 5

Siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3, la operación de moldeo por expansión se llevó a cabo durante 5 horas y entonces la operación se detuvo durante 19 horas. Seguidamente, el funcionamiento y la parada se repitieron cinco veces en un ciclo de 24 horas.

En cualquier caso, se pudo obtener una espuma en forma de varilla, que ni era coloreada ni estaba contaminada, a los 30 minutos a contar desde el comienzo de la operación.

Ejemplo comparativo 3

En el procedimiento del Ejemplo 3, se utilizó tereftalato de diglicidilo (Blemmer®, un producto de Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) en lugar de anhídrido piromelítico, y se inyectó isopentano en la mezcla fundida en una cantidad tal para dar una mezcla de 4 g/100 g. La operación se llevó a cabo del mismo modo que en el Ejemplo 5.

En el funcionamiento, después de la tercera operación, pasaron 90 minutos o más hasta que se pudo obtener una espuma en forma de varilla que ni estuviese ni coloreada ni contaminada. En la quinta operación, la espuma estaba coloreada de amarillo y contaminada con materias negras al cabo de 4 horas de nuevo funcionamiento.

Ejemplo 6

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, salvo que se utilizaron 50 g de dianhídrido del ácido ciclopentanotetracarboxílico en lugar de 20 g de dianhídrido piromelítico, para producir una espuma en forma de varilla.

El coeficiente de expansión de la espuma fue 4 y el diámetro de la misma fue de 20 mm.

Ejemplo 7

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1, salvo que se utilizaron 50 g de dianhídrido del ácido benzofenonatetracarboxílico en lugar de 20 g de dianhídrido piromelítico, para producir una espuma en forma de varilla.

El coeficiente de expansión de la espuma fue de 4,5 y el diámetro de la misma de 21 mm.

Ejemplo 8

Siguiendo los Ejemplos 6 y 7, la operación se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 5.

A los 30 minutos del comienzo de la operación, se pudo obtener una espuma en forma de varilla que no estaba ni coloreada ni contaminada en ningún caso.

Ejemplos 9 a 17

El tereftalato de polietileno dado en la Tabla 3 se secó con aire caliente a 160ºC que tenía un punto de rocío de -30ºC, en un secador deshumidificador durante 4 horas. 100 partes en peso del tereftalato de polietileno secado, dianhídrido piromelítico en una cantidad dada en la Tabla 3, un compuesto metálico dado en la Tabla 3 y 0,6 partes en peso de talco (agente de nucleación para la expansión) se mezclaron en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a la tolva de alimentación de una extrusionadora de un solo husillo (diámetro del husillo: 40 mm, L/D: 30) equipada con una boquilla (orificio: 5 mm). En la mezcla fundida se inyectó un 2,0% en peso de n-pentano. La mezcla fundida se extrusionó bajo las condiciones que se indican a continuación, para obtener una espuma en forma de varilla.

Temperatura de la zona de alimentación de la extrusionadora:	268 a 280ºC
Temperatura de la zona de compresión de la extrusionadora:	285 a 290ºC
Temperatura de la zona de fusión de la extrusionadora:	275 a 285ºC
Temperatura del cabezal de la extrusionadora:	275 a 285ºC
Temperatura de la boquilla de la extrusionadora:	275 a 285ºC
Número de revoluciones del husillo:	32 rpm

Los coeficientes de expansión de las espumas y el aspecto de las células se muestran en la Tabla 3.

La Fig. 8 es una fotografía hecha por microscopía electrónica que muestra el aspecto de las células de la espuma preparada en el Ejemplo 9, que está ampliada aproximadamente 25 veces. Las células mostradas en la Fig. 8 eran pequeñas.

Además, las Figs. 9 y 10 son fotografías hechas por microscopía electrónica que muestran los aspectos de las células de las espumas preparadas en el Ejemplo 12 y 17, respectivamente, que están ampliadas aproximadamente 25 veces. Las células de la espuma preparada en el Ejemplo 17 eran ligeramente mayores que las del Ejemplo 12.

Ejemplo comparativo 4

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 9, salvo que se omitieron el dianhídrido piromelítico y el compuesto metálico, para producir una espuma en forma de varilla.

El coeficiente de expansión de la espuma y el aspecto de las células se muestran en la Tabla 3.

Ejemplos 18 a 20

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 9, salvo que, para obtener espumas, se utilizaron las resinas de poliéster, los anhídridos de ácido y el compuesto metálico indicados en la Tabla 4.

Los coeficientes de expansión de las espumas y el aspecto de las células se muestran en la Tabla 4.

Ejemplo comparativo 5

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 9, salvo que, para obtener una espuma, se utilizaron el tereftalato de polietileno y el tereftalato de diglicidilo dados en la Tabla 4, y el compuesto metálico se omitió.

El coeficiente de expansión de la espuma y el aspecto de las células se muestran en la Tabla 4.

Ejemplo 21

El tereftalato de polietileno dado en la Tabla 5 se secó con aire caliente a 160ºC que tenía un punto de rocío de -30ºC, en un secador deshumidificador durante 4 horas. 100 partes en peso del tereftalato de polietileno secado, 0,5 partes en peso de dianhídrido piromelítico, 0,1 partes en peso de carbonato sódico y 0,6 partes en peso de talco (agente de nucleación para la expansión) se mezclaron en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a la tolva de alimentación de una extrusionadora de un solo husillo (diámetro del husillo: 65 mm, L/D: 35) equipada con un mandril cilíndrico (ánima: 205 mm, L/D: 1,5) y una boquilla circular (ánima: 60 mm, abertura: 0,65 mm) y se inyectó el 1,7% en peso de butano en la mezcla fundida. La mezcla fundida se extrusionó a través de la boquilla circular bajo las condiciones que se indican a continuación. El material extruído se extrajo por medio de un mandril cilíndrico y se moldeó. Una parte de la espuma cilíndrica resultante se abrió por corte y la hoja de espuma resultante se enrolló.

Temperatura de la zona de alimentación de la extrusionadora:	280ºC
Temperatura de la zona de compresión de la extrusionadora:	290ºC
Temperatura de la zona de fusión de la extrusionadora:	280ºC
Temperatura del cabezal de la extrusionadora:	280ºC
Temperatura de la boquilla de la extrusionadora:	270ºC
Presión de inyección del agente esponjante:	7,8 MPa (80 kg/cm^{2})
Presión de extrusión (cabezal):	11,3 MPa (115 kg/cm^{2})
Número de revoluciones del husillo:	30 rpm
Velocidad de extrusión:	24 kg/h

El coeficiente de expansión de la hoja de espuma, el aspecto de las células, la resistencia a la tracción a 23ºC y la elongación a la tracción a la rotura, a 23ºC, se muestran en la Tabla 5.

Ejemplo comparativo 6

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 21, salvo que se utilizaron tereftalato de diglicidilo y montanato sódico en las cantidades dadas en la Tabla 5, y el dianhídrido piromelítico y el carbonato sódico se omitieron. La hoja de espuma resultantes se enrolló.

Ejemplo comparativo 7

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 21, salvo que se utilizó el tereftalato de diglicidilo dado en la Tabla 5, se inyectó el 0,9% en peso de butano, la extrusión se llevó a cabo bajo las condiciones que se indican a continuación, y el carbonato sódico se omitió. La hoja de espuma resultante se enrolló.

Temperatura de la zona de alimentación de la extrusionadora:	280ºC
Temperatura de la zona de compresión de la extrusionadora:	290ºC
Temperatura de la zona de fusión de la extrusionadora:	280ºC
Temperatura del cabezal de la extrusionadora:	285ºC
Temperatura de la boquilla de la extrusionadora:	275ºC
Presión de inyección del agente esponjante:	3,9 MPa (40 kg/cm^{2})
Presión de extrusión (cabezal):	8,8 MPa (90 kg/cm^{2})

Número de revoluciones del husillo:	25 rpm
Velocidad de extrusión:	24 kg/h

1

2

3

Ejemplo de ensayo 2

Muestra de ensayo

Hojas de espuma preparadas en el Ejemplo 21 y en el Ejemplo Comparativo 6.

Método de ensayo

Se utilizó un viscoelastómetro dinámico (fabricado por Toyo Seiki Seisakusho, Ltd.). El módulo elástico complejo de las muestras de ensayo [5 mm (anchura) x 21 mm (longitud) x 1,5 mm (espesor)] se midió bajo las condiciones siguientes:

Frecuencia para la medición:	10 Hz
Velocidad de calentamiento:	3ºC/min
Distancia entre mordazas:	15 mm

Los resultados se muestran en la Fig. 5.

Discusión

El módulo elástico complejo de la hoja de espuma del Ejemplo 21 es más elevado que el de la hoja de espuma del Ejemplo Comparativo 6. De ahí que se pueda entender que la resistencia al calor de la hoja de espuma obtenida utilizando dianhídrido piromelítico y carbonato sódico es elevada.

El procedimiento para producir la espuma de resina de poliéster termoplástica, volviéndola a calentar, viene ilustrada por medio de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos que se incluyen a continuación. Las partes por ciento que se dan más adelante son en peso, a menos que no se especifique otra cosa.

Ejemplo 22 Preexpansión (expansión primaria)

Como tereftalato de polietileno se utilizó el TR8580 (nombre registrado, un producto de Teijin Limited) (al que de aquí en adelante se hará referencia como PET).

El PET se colocó en un secador deshumidificador y se secó a 160ºC durante 4 horas, al tiempo que se hacía circular aire caliente que tenía un punto de rocío de -30ºC. 100 partes de PET, 0,6 partes de talco, 0,35 partes de dianhídrido piromelítico y 0,1 partes de carbonato sódico se mezclaron a fondo en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a una extrusionadora (diámetro del husillo: 65 mm, L/D: 35) y se mezcló a fondo a un número de revoluciones del husillo de 25 rpm, y a una temperatura del tambor de 270 a 290ºC. Como agente esponjante, se introdujeron, bajo presión, en la mezcla 1,3 partes de butano por 100 partes de la mezcla en la vía del tambor. El PET que contenía el agente esponjante se extrusionó al aire a través de la boquilla circular, para producir un tubo. La boquilla tenía una abertura circular de 0,4 mm y un ánima de 60 mm, y se mantuvo a entre 270 y 285ºC. El PET extrusionado al aire se expandió y el tubo que se iba extrusionando se extrajo al tiempo que poniéndolo en contacto con la superficie exterior de un mandril cilíndrico. El mandril tenía un diámetro exterior de 205 mm y se hizo circular agua a 30ºC por el interior del mandril a fin de templar la espuma de PET. La espuma de PET templada se abrió por corte y la hoja de espuma plana resultante se enrolló; a dicha hoja plana se hace referencia como hoja de espuma preexpandida (hoja de espuma primariamente expandida). La hoja de espuma tenía una anchura de 643 mm y una densidad aparente (a la que de aquí en adelante se hará referencia como densidad simplemente) de 0,26 g/cm^{3}, un espesor de 1,5 mm y una cristalinidad del 9%.

Postexpansión (expansión secundaria)

De la hoja de espuma preexpandida anterior se cortó un pedazo de 100 mm x 100 mm y se sometió a una postexpansión. La postexpansión se llevó a cabo sumergiendo el pedazo en agua caliente a 63ºC durante 5 minutos, tal como se muestra en la Fig. 1. El espesor se expandió desde 1,5 mm hasta 2,1 mm. La relación V_{2}/V_{1} entre el volumen (V_{2}) de la hoja de espuma postexpandida y el volumen (V_{1}) de la hoja de espuma preexpandida fue de 1,37. La hoja de espuma postexpandida tenía una densidad de 0,19 g/cm^{3} y una cristalinidad del 9%. La hoja de espuma postexpandida estaba finamente esponjada y se halló que era una buena espuma.

Ejemplo 23

Se utilizó la misma hoja de espuma preexpandida que la obtenida en el Ejemplo 22 y la postexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 22, salvo que la temperatura del agua caliente fue de 83ºC y la inmersión se efectuó por espacio de 5 minutos.

\newpage

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 3,02 mm, una densidad de 0,13 g/cm^{3} y una cristalinidad del 10%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,00. La hoja de espuma estaba fina y uniformemente expandida, tenía una densidad baja y se halló que era una buena espuma.

Ejemplo 24

Se utilizó la misma hoja de espuma preexpandida que la obtenida en el Ejemplo 22 y la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor, tal como se muestra en la Fig. 2. A saber, la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor a 62ºC durante 5 minutos.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 2,51 mm y una densidad de 0,16 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,63.

Ejemplo 25

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 24, salvo que la temperatura del vapor para la postexpansión fue de 75ºC.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 2,73 mm y una densidad de 0,14 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,86.

Ejemplo 26

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 24, salvo que la temperatura del vapor fue de 100ºC y el tiempo de contacto, en la postexpansión, fue de 0,5 minutos.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 2,78 mm, una densidad de 0,14 g/cm^{3} y una cristalinidad del 10%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,86.

Ejemplo 27

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 26, salvo que la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor a 100ºC durante 2 minutos, tal como se muestra en la Fig. 2.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 3,92 mm, una densidad de 0,10 g/cm^{3} y una cristalinidad del 16%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,60.

Ejemplo 28

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 26, salvo que la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor a 100ºC durante 5 minutos.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 5,63 mm, una densidad de 0,065 g/cm^{3} y una cristalinidad del 26%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 3,77.

Ejemplo 29

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 26, salvo que la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor a 100ºC durante 7 minutos.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 5,96 mm y una densidad de 0,065 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 4,00.

Ejemplo 30

La postexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 29 poniendo la hoja en contacto con vapor a 100ºC durante 7 minutos, salvo que la postexpansión se efectuó colocando una espuma preexpandida de 200 mm x 280 mm en un molde de aluminio de 210 mm x 290 mm x 5 mm.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 5,00 mm y una densidad de 0,078 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 3,33. La hoja obtenida era una hoja de espuma plana.

Ejemplo 31

Se utilizó la misma hoja de espuma preexpandida que la obtenida en el Ejemplo 22 y la postexpansión se llevó a cabo soplando vapor a presión, tal como se muestra en la Fig. 3. A saber, la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor a 110ºC durante 3 minutos.

\newpage

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 3,41 mm y una densidad de 0,11 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,36.

Ejemplo 32

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 31, salvo que la postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja en contacto con vapor a 120ºC durante 0,5 minutos.

Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 3,00 mm y una densidad de 0,13 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,00.

Ejemplo 33

La preexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 22, salvo que como agente esponjante se utilizó dióxido de carbono en lugar de butano y la cantidad de dióxido de carbono fue de 1,1 partes. La hoja de espuma preexpandida resultante tenía una anchura de 643 mm, una densidad de 0,26 g/cm^{3}, un espesor de 1,5 mm y una cristalinidad del 9%.

La postexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 28, para obtener una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 3,00 mm y una densidad de 0,13 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,00.

Ejemplo 34

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 22, salvo que la postexpansión se llevó a cabo utilizando aire caliente a 80ºC en lugar de agua caliente a 63ºC y poniendo la hoja en contacto con el aire caliente durante 5 minutos, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 2,1 mm, una densidad de 0,19 g/cm^{3} y una cristalinidad del 10%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,37.

Ejemplo 35

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 34, salvo que la temperatura del aire caliente en la postexpansión fue de 100ºC, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 2,6 mm, una densidad de 0,15 g/cm^{3} y una cristalinidad del 10%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,73.

Ejemplo 36

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 34, salvo que la temperatura del aire caliente en la postexpansión fue de 110ºC, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 2,8 mm, una densidad de 0,14 g/cm^{3} y una cristalinidad del 12%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,86.

Ejemplo 37

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 34, salvo que la temperatura del aire caliente en la postexpansión fue de 140ºC, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 3,01 mm, una densidad de 0,13 g/cm^{3} y una cristalinidad del 25%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,00.

Ejemplo 38

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 34, salvo que la temperatura del aire caliente en la postexpansión fue de 230ºC, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 4,04 mm, una densidad de 0,097 g/cm^{3} y una cristalinidad del 26%. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,68.

Ejemplo 39 Preexpansión

La preexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 22, salvo que la boquilla provista en la cabeza de la extrusionadora se cambió de una boquilla circular a una boquilla plana (de ranura ancha), y que se utilizó una placa plana en lugar del mandril. La boquilla plana tenía una rendija de extrusión en forma de línea recta, que tenía una anchura de 150 mm y una abertura de 0,7 mm. La placa plana era una placa de aluminio de 500 x 500 mm que se enfrió con agua a 30ºC. La hoja de espuma se extrusionó entre las placas de aluminio, con lo cual la hoja de espuma extrusionada se templó. De esta manera, se obtuvo una hoja de espuma preexpandida. La hoja de espuma tenía una anchura de 200 mm, un espesor de 5 mm, una densidad de 0,52 g/cm^{3} y una cristalinidad del 12%.

Postexpansión

La postexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 29 poniendo la hoja de espuma preexpandida anterior en contacto con vapor a 100ºC durante 7 minutos. Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 12,5 mm y una densidad de 0,204 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,55.

Ejemplo 40

La preexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 39, salvo que la temperatura de las placas de aluminio se elevó ligeramente y la velocidad de enfriamiento de la hoja de espuma fue ligeramente menor que la del Ejemplo 39, para obtener una hoja de espuma preexpandida. La anchura, el espesor y la densidad de la hoja de espuma fueron los mismos que los de la hoja del Ejemplo 39. Sin embargo, la cristalinidad fue del 25%.

Postexpansión

La postexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 39, para obtener una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 11,0 mm y una densidad de 0,232 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 2,24.

Ejemplo comparativo 8

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 22, salvo que la postexpansión se llevó a cabo utilizando aire caliente a 60ºC en lugar de agua caliente a 63ºC y poniendo la hoja en contacto con el aire caliente durante 5 minutos, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 1,5 mm y una densidad de 0,26 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,00. De acuerdo con ello, la postexpansión no tuvo lugar substancialmente.

Ejemplo comparativo 9

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 22, salvo que la temperatura del agua en la postexpansión se redujo a 53ºC, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

La hoja de espuma postexpandida tenía un espesor de 1,5 mm y una densidad de 0,26 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,00, como en el Ejemplo Comparativo 8. De acuerdo con ello, la postexpansión no tuvo lugar substancialmente.

Ejemplo comparativo 10

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 24, salvo que la temperatura del vapor en la postexpansión se redujo a 58ºC, para obtener una hoja de espuma postexpandida.

Ejemplo comparativo 11

La preexpansión se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 40, salvo que la temperatura de las placas de aluminio se elevó hasta una temperatura más elevada que la del Ejemplo 40 y la velocidad de enfriamiento de la hoja extrusionada fue menor que la del Ejemplo 40, para obtener una hoja de espuma preexpandida. La anchura, el espesor y la densidad de la hoja de espuma fueron los mismos que los de la hoja de espuma del Ejemplo 40, pero la cristalinidad de la misma fue del 32%.

La postexpansión se llevó a cabo poniendo la hoja de espuma preexpandida en contacto con vapor a 100ºC durante 7 minutos, para obtener una hoja de espuma postexpandida que tenía un espesor de 5 mm y una densidad de 0,52 g/cm^{3}. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,00. De acuerdo con ello, la postexpansión no tuvo lugar substancialmente.

Ejemplo 41

En este Ejemplo, la preexpansión y la postexpansión se llevaron a cabo de manera continua, tal como se muestra en la Fig. 4. En la Fig. 4, una extrusionadora 5 trabajaba de la misma manera que en la preexpansión del Ejemplo 22 y aportaba continuamente una hoja de espuma preexpandida. Sin enrollar la hoja de espuma preexpandida, la hoja se introdujo seguidamente en un tanque de vapor 6. La temperatura de la superficie de la hoja se hizo descender hasta 30ºC antes de introducirla en el tanque de vapor 6. En la Fig. 4, el número de referencia 10 significa una máquina de arrollamiento.

La hoja de espuma preexpandida se puso en contacto con vapor a 100ºC en el tanque de vapor 6, por espacio de 5 minutos, para llevar a cabo la postexpansión. Seguidamente, la hoja se enfrió.

La hoja de espuma postexpandida resultante tenía una anchura de 645 mm, una densidad de 0,07 g/cm^{3} y un espesor de 5,5 mm y era una hoja fina de baja densidad que se expandió con un elevado coeficiente de expansión, y tenía células finas y uniformes.

Ejemplo 42

100 partes de pastillas de tereftalato de polietileno (nombre registrado: TR8580, fabricado por Teijin Limited) se secó con aire caliente a 160ºC que tenía un punto de rocío de -20ºC, durante 5 horas. 0,3 partes de dianhídrido piromelítico, 0,1 partes de carbonato sódico y 0,6 partes de talco, como agente de nucleación para la expansión, se mezclaron uniformemente con las tabletas en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a la tolva de alimentación de una extrusionadora (diámetro del husillo: 65 mm, L/D: 35).

La temperatura del cilindro fue de 265 a 290ºC, la temperatura del cabezal de la extrusionadora fue de 265ºC, la temperatura de la boquilla fue de 265ºC y el número de revoluciones del husillo fue de 25 rpm. Un 2,4% en peso de butano, como agente esponjante, se introdujo, bajo presión, en la mezcla por la vía del cilindro.

La boquilla utilizada fue una boquilla circular que tenía un diámetro de 60 mm y una abertura circular de 0,45 mm. Se extrusionó un tubo a través del orificio de salida de la boquilla hacia el aire y se moldeó en una forma cilíndrica por medio de un mandril cilíndrico al tiempo que expandiendo la resina fundida y extrayendo el tubo. Parte de la espuma cilíndrica resultante se abrió por corte y la hoja resultante se enrolló. En este caso, la temperatura de la superficie se mantuvo a 20ºC al tiempo que se hacía circular agua de refrigeración en el mandril cilíndrico.

La hoja de espuma resultante tenía una densidad (D1) de 0,225 g/cm^{3}, una anchura de 640 mm y un espesor de 1,6 mm. La hoja tenía una cristalinidad del 9,7% y una temperatura de transición del estado vítreo de 75ºC.

Se volvió a calentar la hoja, poniéndola en contacto con calor durante 30 segundos utilizando una placa calefactora que tenía una temperatura de 160ºC en la superficie. Se obtuvo una hoja de espuma postexpandida que tenía una densidad (D2) de 0,133 g/cm^{3} y un espesor de 2,7 mm. La relación D1/D2 por el tratamiento térmico fue de 1,69. La cristalinidad de la hoja era del 24,3%. De la hoja se cortó una muestra de 100 x 100 mm y se calentó a 200ºC en un baño a temperatura constante, durante 30 minutos. La relación V_{a}/V_{b} entre el volumen (V_{a}) después del calentamiento y el volumen (V_{b}) antes del calentamiento fue de 1,02. Se halló que la hoja era excelente en cuando a resistencia al calor.

Ejemplo 43

100 partes de pastillas de tereftalato de polietileno (nombre comercial: PET10388, fabricado por Eastman Kodak Company) se secó con aire caliente a 160ºC que tenía un punto de rocío de -20ºC. Las pastillas secadas, 0,25 partes de tereftalato de diglicidilo (Blemmer® DGT, fabricado por Nippon Oil & Fats Co., Ltd.), 0,1 partes de montanato sódico y 0,6 partes de talco, como agente de nucleación para la expansión, se mezclaron uniformemente en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a la tolva de la misma extrusionadora que la utilizada en el Ejemplo 42.

La temperatura del cilindro fue de 280 a 290ºC, la temperatura del cabezal de la extrusionadora fue de 290ºC, la temperatura de la boquilla fue de 290ºC y el número de revoluciones del husillo fue de 25 rpm. Por la vía del cilindro se aportó a presión un 2,2% en peso de pentano, como agente esponjante, a la mezcla.

La hoja de espuma resultante tenía una densidad (D1) de 0,242 g/cm^{3}, una anchura de 640 mm y un espesor de 17 mm. La cristalinidad de la hoja era del 10,6% y la temperatura de transición del estado vítreo, de la misma, era de 76ºC.

Se volvió a calentar la hoja, poniéndola en contacto con calor durante 30 segundos utilizando una placa calefactora que tenía una temperatura de 160ºC en la superficie. La hoja resultante tenía una densidad (D_{2}) de 0,147 g/cm^{3} y un espesor de 2,8 mm. La relación D1/D2 por el tratamiento térmico fue de 1,65. La cristalinidad de la hoja de espuma postexpandida era del 24,4%. De la hoja se cortó una muestra de 100 x 100 mm y se calentó a 200ºC en un baño a temperatura constante, durante 30 minutos. La relación V_{2}/V_{1} fue de 1,02.

Ejemplo 44

La hoja de espuma extrusionada obtenida en el Ejemplo 42 se sometió a la acción del calor durante 6 segundos utilizando una placa calefactora que tenía una temperatura de 170ºC en la superficie, para obtener una hoja de espuma que tenía una densidad (D2) de 0,106 g/cm^{3} y un espesor de 3,4 mm. La relación de D1/D2 por el tratamiento térmico fue de 2,12. La cristalinidad de la hoja de espuma postexpandida era del 16,7%.

De la hoja se cortó una muestra de 100 x 100 mm y se calentó a 200ºC en un baño a temperatura constante, durante 30 minutos. La relación V_{a}/V_{b} fue de 1,06.

Ejemplo 45

La hoja de espuma extrusionada obtenida en el Ejemplo 42 se calentó con vapor que tenía una presión de vapor de 4 atm, durante 30 segundos, para obtener una hoja de espuma que tenía una densidad (D2) de 0,157 g/cm^{3} y un espesor de 2,3 mm. La relación D2/D1 por este calentamiento fue de 1,43. La cristalinidad de la hoja de espuma postexpandida era del 24,3%.

De la hoja se cortó una muestra de 100 x 100 mm y se calentó a 200ºC en un baño a temperatura constante, durante 30 minutos. La relación V_{2}/V_{1} fue de 0,99.

Ejemplo comparativo 12

De la hoja de espuma que se había extrusionado en el Ejemplo 42 se cortó una muestra de 100 x 100 mm. La cristalinidad era del 9,7%. La mezcla se calentó a 200ºC en un baño a temperatura constante, durante 30 minutos. La relación V_{a}/V_{b} fue de 1,74. No se hizo el tratamiento térmico después de la extrusión. De ahí que la hoja tenía una escasa resistencia al calor y estaba muy deformada.

Ejemplo comparativo 13

La hoja de espuma extrusionada obtenida en el Ejemplo 42 se calentó con una placa calefactora que tenía una temperatura de 140ºC en la superficie, durante 10 segundos, para obtener una hoja de espuma postexpandida. La cristalinidad era del 13,1%. La hoja tenía una densidad de 0,114 g/cm^{3} y un espesor de 3,15 mm. La relación D1/D2 por este calentamiento fue de 1,97.

De la hoja se cortó una muestra de 100 x 100 mm y se calentó a 200ºC en un baño a temperatura constante, durante 30 minutos. La relación V_{a}/V_{b} fue de 1,11.

Los resultados de los Ejemplos 42 a 45 y de los Ejemplos Comparativos 12 y 13 se muestran en las Tablas 6 y 7.

(Tabla pasa a página siguiente)

4

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Queda claro de las Tablas 6 y 7 que los volúmenes de las hojas que no fueron tratadas por el calor están enormemente cambiados y que las hojas tienen una escasa resistencia al calor. Además, incluso cuando las hojas se trataron por el calor, las hojas que tienen una cristalinidad menor del 15% son inferiores en cuanto a resistencia al calor.

Los Ejemplos 46 a 49 y los Ejemplos Comparativos 14 a 16, que se incluyen a continuación, ilustran la extrusión de hojas de espuma de resinas de poliéster termoplásticas y la termoconformabilidad de las mismas.

Ejemplos 46 a 49 y ejemplos comparativos 14 a 16

La unidad de producción para la extrusión de las hojas de espuma que se utilizó en estos ejemplos y ejemplos comparativos fue una extrusionadora de un solo husillo (diámetro del husillo: 65 mm, L/F: 35). La boquilla de extrusión era una boquilla circular (ánima: 60 mm), y la abertura circular de la boquilla de extrusión se cambió, tal como se muestra en la Tabla 9.

El mandril cilíndrico era un mandril enfriado por agua (diámetro exterior: 205 mm, L/D: 1,5).

En las composiciones de las hojas de espuma extrusionadas utilizadas en estos ejemplos y ejemplos comparativos, como resina de poliéster termoplástica se utilizaron 100 partes en peso de tereftalato de polietileno (PET). La calidad de la resina se cambió tal como se muestra en la Tabla 8. Como agente de nucleación para la expansión, se utilizaron 0,6 partes en peso de talco por 100 partes en peso de PET. Los modificadores de las propiedades de fusión y los compuestos metálicos utilizados junto con los modificadores se cambiaron tal como se muestra en la Tabla 8. Como agente esponjante se utilizó butano licuado en una cantidad dada en la Tabla 8.

Las hojas de espuma extrusionadas utilizadas en los Ejemplos 46 a 49 y en los Ejemplos Comparativos 14 a 16 se produjeron de la manera siguiente.

El tereftalato de polietileno se secó en un secador deshumidificador (160ºC, punto de rocío -30ºC) durante 4 horas. Cantidades predeterminadas de tereftalato de polietileno, de modificador, de compuesto metálico y de talco se mezclaron en una mezcladora de tamboreación. La mezcla se aportó a la tolva de alimentación de la extrusora y se mezcló en estado de fusión. El butano licuado, utilizado como agente esponjante, se inyectó en la mezcla por vía de la extrusionadora. La mezcla se extrusionó al aire a través del orificio circular de la boquilla circular, en la forma de un tubo. El material extruído se extrajo al tiempo que expandiendo la resina fundida, y la espuma se enfrió poniéndola en contacto con la superficie exterior del mandril cilíndrico para darle la forma de un cilindro. Parte de la espuma cilíndrica se abrió por corte y se enrolló como una hoja de espuma.

Las condiciones de fabricación de las hojas de espuma extrusionadas utilizadas en estos ejemplos y ejemplos comparativos fueron las siguientes:

Temperatura de la zona de alimentación de la extrusionadora: 275 a 285ºC; temperatura de la zona de compresión de la extrusionadora: 285 a 295ºC; temperatura de la zona de fusión de la extrusionadora: 265 a 285ºC; temperatura del cabezal de la extrusionadora: 265 a 285ºC; temperatura de la boquilla circular: 260 a 285ºC; presión de inyección del agente esponjante: 3,9 a 13,7 MPa (40 a 140 kg/cm^{2}); y presión de extrusión (presión del cabezal): 4,9 a 11,8 MPa (50 a 120 kg/cm^{2}). El número de revoluciones del husillo y la velocidad de extracción se muestran en la Tabla 9.

Las hojas de espuma resultantes tenían una anchura de 640 a 643 mm. La densidad aparente, el espesor, la cristalinidad y la relación de orientación molecular de las mismas se muestran en la Tabla 10.

El post-termoconformador y las condiciones de termoconformación de las hojas de espuma extrusionadas, que se utilizaron para la evaluación en estos ejemplos y ejemplos comparativos, fueron los siguientes:

El post-termoconformador fue una máquina de moldear en una sola operación para poliestireno expandido, que tenía una zona de calentamiento con radiación infrarroja y una parte de prensa con un cilindro de aire. La herramienta de moldeo era una prensa de conformado negativo con macho auxiliar (ánima: 180 mm x 155 mm, profundidad: 95 mm) para el recipiente.

Las condiciones de moldeo fueron tales que hojas de espuma de 360 x 360 mm se calentaron a 175ºC en la zona de calentamiento durante 15 segundos, e inmediatamente después de esto, se pusieron en contacto con el termoconformador durante 25 segundos para efectuar el moldeo.

Los artículos moldeados resultantes se valoraron de acuerdo con los criterios siguientes:

Aspecto

\bigcirc:: La totalidad de la hoja estaba uniformemente expandida, se podía moldear en la misma forma que la herramienta de prensado y no estaba rota.

\Delta:: La hoja se podía moldear en la misma forma que la de la herramienta de prensado, pero parte de la superficie estaba rota y se habían formado grietas.

X:: La hoja estaba muy rota y no se podría moldear.

Relación de espesores

Es la relación entre el espesor del fondo del artículo moldeado y el de la pared lateral del mismo. El signo "---" muestra que el artículo está muy roto y no se puede efectuar la medición.

Perfil de la superficie

\bigcirc:: La superficie del artículo moldeado era lisa.

\Delta:: La superficie era parcialmente desigual.

X:: La superficie era considerablemente desigual.

Evaluación global

La evaluación se hizo en conjunto tomando en consideración todos los parámetros de perfil de la superficie de la hoja de espuma extrusionada así como el aspecto y el espesor del artículo post-termoconformado.

\circledcirc:: Particularmente superior.

\bigcirc:: Superior.

X:: Malo.

Los resultados se muestran en la Tabla 11.

(Tabla pasa a página siguiente)

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7

TABLA 10

	Densidad			Relación de
	aparente	Espesor	Cristalinidad	orientación
	(g/cm^{3})	(mm)	(%)	molecular
Ejemplo 46	0,19	1,5	10	1,82
Ejemplo 47	0,18	1,7	11	1,73
Ejemplo 48	0,16	2,6	18	1,37
Ejemplo 49	0,63	1,2	7	4,27
Ej. Comp. 14	0,19	2,0	11	4,88
Ej. Comp. 15	0,23	2,0	10	5,36
Ej. Comp. 16	0,18	1,7	22	1,70

TABLA 11

		Relación de	Perfil de
	Aspecto del	espesores del	la superficie
	artículo	artículo	del artículo	Valoración
	moldeado	moldeado	moldeado	global
Ejemplo 46	\bigcirc	1,2	\bigcirc	\circledcirc

Ejemplo 47	\bigcirc	1,3	\bigcirc	\bigcirc

Ejemplo 48	\bigcirc	1,5	\Delta	\bigcirc

Ejemplo 49	\bigcirc	1,3	\bigcirc	\bigcirc

Ej. Comp. 14	X	---	\bigcirc	X

Ej. Comp. 15	X	---	\Delta	X

Ej. Comp. 16	\Delta	1,5	X	X

La relación de orientación molecular se puede ajustar por medio de la velocidad de extracción y el grado de esponjamiento, puesto que cuando la velocidad de extracción de la hoja se incrementa, la hoja se orienta en la dirección MD, mientras que cuando el grado de esponjamiento se incrementa (se incrementa el diámetro del mandril refrigerante), la hoja se orienta en la dirección TD. Sin embargo, cuando se fijan la anchura y el espesor de la hoja y el coeficiente de expansión, la relación de orientación molecular no se puede ajustar apropiadamente controlando tan sólo la velocidad de extracción y el grado de esponjamiento. En este caso, se eleva la temperatura (Ejemplo 47 y Ejemplo Comparativo 15).

La relación de orientación molecular se puede hacer disminuir reduciendo la cantidad del modificador de las propiedades de fusión (Ejemplo 47, Ejemplo Comparativo 14).

La cristalinidad se puede hacer disminuir reduciendo la temperatura del agua de refrigeración para el mandril cilíndrico.

A continuación se ilustra un recipiente para productos alimentarios según la presente invención por medio de los ejemplos y ejemplos comparativos siguientes. Las partes que se indican más adelante son en peso, salvo indicación contraria.

Ejemplo 50

En este Ejemplo, se utilizó la misma resina de poliéster termoplástica tanto para la hoja de espuma como para la hoja no espumada.

Como resina de poliéster se utilizaron 100 partes de pastillas de tereftalato de polietileno (nombre registrado: TR8580, fabricado por Teijin Limited) y se secaron con aire caliente a 160ºC que tenía un punto de rocío de -20ºC, por espacio de 5 horas. A ello se añadieron 0,3 partes de dianhídrido piromelítico, 0,1 partes de carbonato sódico y 0,6 partes de talco. La mezcla se mezcló uniformemente en una mezcladora de tamboreación y luego con ella se alimentó una extrusionadora.

La temperatura del cilindro de la extrusionadora se graduó a entre 274 y 278ºC, y la temperatura de la boquilla de la misma fue de 277ºC. Aproximadamente el 1,0% en peso de butano, como agente esponjante, se aportó a presión a la mezcla por vía del cilindro.

El cabezal de la extrusionadora se proveyó de una boquilla que tenía una abertura circular. La resina de poliéster que contenía butano se extrusionó en forma cilíndrica a través de la abertura circular. El material extruído se dejó proseguir sobre un mandril cilíndrico, al tiempo que expandiendo la resina, para obtener una hoja de espuma. La hoja de espuma cilíndrica se abrió por corte y se enrolló en un rollo. La hoja de espuma resultante tenía una densidad de 0,262 g/cm^{3}, un espesor de 1,45 mm y una anchura de 640 mm.

Una película de resina de tereftalato de polietileno (FFL fabricada por Teijin Limited) de 50 \mum de espesor se utilizó como película de resina termoplástica no esponjada. Esta película y la hoja anteriormente descrita se pusieron una encima de otra en capas y se colocaron entre un par de rodillos para laminarlas una sobre otra. La temperatura del rodillo en el lado de la hoja de espuma era la temperatura ambiente, mientras que la temperatura del rodillo en el lado de la hoja no esponjada se ajustó a 135ºC. De este modo, se obtuvo una placa laminada en la que la hoja no esponjada estaba unida a solamente un lado de la hoja de espuma.

De la placa laminada se cortó una muestra que tenía un tamaño de 250 x 250 mm y se precalentó poniendo la muestra en contacto con una placa calefactora que tenía una temperatura de 140ºC en la superficie, durante 6 segundos. Seguidamente, la muestra precalentada se puso entre un molde macho calentado a 180ºC y un molde hembra calentado a 180ºC, durante 6 segundos, para, de este modo, moldearla en forma de un recipiente y, al mismo tiempo, para acelerar la cristalización. Inmediatamente después de esto, el artículo moldeado se puso entre un molde macho y un molde hembra, a temperatura ambiente durante 6 segundos, para enfriarlo, teniendo dichos moldes las mismas formas que las de los moldes calentados a 180ºC. El moldeo se efectuó de manera tal que la capa de película no esponjada se colocó en el interior del recipiente. El recipiente resultante tenía la forma que se muestra en las Figs. 6 y 7.

La Fig. 6 muestra una vista lateral del recipiente resultante 7. La Fig. 7 muestra una pista en planta del recipiente 7.

En este moldeo, la hoja compuesta aumentó en coeficiente de expansión y el espesor del fondo del recipiente 7 llegó a ser de 3,80 mm.

En el recipiente 7 se pusieron 150 cc de agua y se colocó una tapa sobre el mismo. El recipiente se cerró de manera que el agua no pudiera escaparse del mismo. El recipiente se puso en un horno de microondas de 500 W y se calentó durante 3 minutos para hacer que el agua hirviera. Inmediatamente después del calentamiento, el recipiente se podía sacar del horno de microondas con las manos desnudas. El recipiente no mostró ningún cambio por el calentamiento. Para asegurarse de ello, se midió el espesor del fondo del recipiente. Se halló que el espesor del fondo era de 3,95 mm. El recipiente, durante el calentamiento en el interior del horno de microondas, aumentó en espesor tan sólo en un 4%. De acuerdo con ello, se podía considerar que no se causó substancialmente ninguna deformación.

Ejemplo 51

Se utilizó la hoja de espuma obtenida en el Ejemplo 50 y, como película no esponjada, se utilizó una película de resina de polipropileno de 100 \mum de espesor, y se empleó una resina de un copolímero de etileno/acetato de vinilo como adhesivo para laminar las películas.

Un lado de la película de resina de polipropileno se recubrió con la resina de copolímero de etileno/acetato de vinilo. El lado recubierto de la película se colocó sobre la hoja de espuma de resina de poliéster obtenida en el Ejemplo 50. La película recubierta y la hoja de espuma superpuestas se hicieron pasar a través de un par de rodillos para laminarlas. La temperatura del rodillo en el lado de la hoja de espuma era la temperatura ambiente, mientras que la temperatura del rodillo en el lado de la película no esponjada era de 125ºC.

De la placa laminada obtenida anteriormente se cortó una muestra de 250 x 250 mm y se precalentó poniendo el lado de la hoja de espuma en contacto con una placa calefactora que tenía una temperatura de 140ºC en la superficie y simultáneamente poniendo el lado de la película no esponjada en contacto con una placa calefactora que tenía una temperatura de 100ºC en la superficie, durante 6 segundos. Seguidamente, la placa precalentada se puso entre un molde macho y un molde hembra durante 8 segundos, de manera tal que el lado de la hoja de espuma estuviera en contacto con el molde hembra calentado a 140ºC y el lado de la película no esponjada estuviera en contacto con el molde macho calentado a 100ºC, con lo cual la hoja compuesta se pudo moldear en forma de un recipiente que era el mismo que el del Ejemplo 50, y, al mismo tiempo, se aceleró la cristalización. Inmediatamente después de esto, el recipiente se puso entre dos moldes, a temperatura ambiente durante 6 segundos, para enfriarlo, teniendo dichos dos moldes las mismas formas que las de los moldes calentados. El moldeo se efectuó de manera tal que la película no esponjada estaba situada en el interior del recipiente. La hoja de espuma se hinchó por este moldeo y el espesor del fondo del recipiente pasó a ser de 2,94 mm.

De la misma manera que en el Ejemplo 50, se puso agua en el recipiente resultante. El recipiente se calentó en el horno de microondas. Inmediatamente después del calentamiento, el recipiente se podía sacar del microondas con las manos desnudas. Se halló que no se produjo ninguna deformación después del calentamiento. Para asegurarse de ello, se midió el espesor del fondo del recipiente. El fondo tenía un espesor de 3,05 mm. El aumento de espesor fue de tan sólo el 4%. De acuerdo con ello, se podía considerar que el recipiente podía resistir el calentamiento en un horno de microondas.

Ejemplo 52

Se utilizó la hoja de espuma obtenida en el Ejemplo 40 y, como película no esponjada, se empleó una película de resina de tereftalato de polietileno de 150 \mum de espesor. Ambas se laminaron una sobre otra sin utilizar ningún adhesivo, para obtener una hoja compuesta. El proceso de laminado de la película se llevó a cabo utilizando un par de rodillos en los que la temperatura del rodillo en el lado de la hoja de espuma era la temperatura ambiente y la temperatura del rodillo en el lado de la película no esponjada era de 155ºC.

De la placa laminada se cortó una muestra de 250 x 250 mm. De la misma manera que en el Ejemplo 50, se preparó un recipiente a partir de la muestra. El espesor del fondo del recipiente se hinchó hasta 4,39 mm.

Se colocó agua en el recipiente. El recipiente se calentó en el horno de microondas, de la misma manera que en el Ejemplo 50. Inmediatamente después del calentamiento, el recipiente se podía sacar del horno con las manos desnudas. Se halló que el recipiente sacado del horno no experimentó ninguna deformación. Para asegurarse de ello, se midió el espesor del fondo del recipiente, y el espesor fue de 4,44 mm. El grado de deformación fue de tan sólo el 1%.

Ejemplo 53

Se repitió el procedimiento del Ejemplo 52, salvo que se utilizó una película de resina de tereftalato de polibutileno de 30 \mum de espesor en lugar de la película de tereftalato de polietileno. El espesor del fondo del recipiente moldeado fue de 4,20 mm.

Después del calentamiento, el recipiente se podía sacar del horno de microondas con las manos desnudas. Se halló que el recipiente sacado del horno no estaba deformado en comparación con antes de proceder a dicho calentamiento. Se midió el espesor del fondo de recipiente después del calentamiento. El espesor del fondo era de 4,34 mm. El grado de deformación del espesor fue sólo del 3%.

Ejemplo comparativo 17

Se preparó un recipiente sólo a partir de la hoja de espuma de poliéster obtenida en el Ejemplo 50 sin laminar la película no esponjada sobre la hoja de espuma. A saber, la hoja de espuma de resina de poliéster obtenida en el Ejemplo 50 se precalentó poniéndola en contacto con una placa calefactora calentada a 140ºC, durante 6 segundos. Seguidamente, la hoja precalentada se puso entre un molde macho calentado a 180ºC y un molde hembra calentado a 180ºC, durante 8 segundos, con lo cual se llevó a cabo el moldeo y, al mismo tiempo, se aceleró la cristalización. Inmediatamente después de esto, el artículo moldeado se puso entre un molde macho y un molde hembra, a temperatura ambiente durante 6 segundos, para enfriarlo, teniendo dichos moldes las mismas formas que las de los moldes calentados a 180ºC. De este modo, se obtuvo el mismo recipiente que el del Ejemplo 50. El espesor del fondo del mismo era de 3,39 mm.

De la misma manera que en el Ejemplo 50, se puso agua en el recipiente y el recipiente se calentó en el horno de microondas. Inmediatamente después del calentamiento, el recipiente se podía sacar del horno de microondas con las manos desnudas. El recipiente sacado del horno estaba altamente expandido y se formaron partes entrantes y partes salientes sobre la superficie interior del mismo. Se midió el espesor del fondo del recipiente después del calentamiento. El espesor del mismo era de 4,04 mm. A saber, ello mostró una aumento de espesor de hasta un 19%. De acuerdo con ello, se consideró que la deformación era grande y que el recipiente no podía resistir el calentamiento en el horno de microondas.

Ejemplo comparativo 18

En este Ejemplo Comparativo se utilizó la hoja de espuma de poliestireno y se empleó la película no esponjada de la resina de poliéster termoplástica. Ambas se laminaron una sobre otra utilizando una resina de copolímero de etileno/acetato de vinilo para obtener una placa laminada que correspondía a la descrita en el documento JP-A-62-70037.

A saber, un lado de la película de tereftalato de polietileno no esponjada, que tenía un espesor de 50 \mum, se recubrió con la resina de copolímero. El lado recubierto de la película se colocó sobre la hoja de polietileno expandida, que tenía un espesor de 2,4 mm y un peso base de 200 g/m^{2}, para laminarlas. El laminado de las mismas se llevó a cabo utilizando un par de rodillos calentados a 150ºC.

De la placa laminada se cortó una muestra de 250 x 250 mm y se precalentó poniéndola en contacto con una placa calefactora calentada a 140ºC, durante 8 segundos. Inmediatamente después de esto, la hoja se puso entre un molde macho y un molde hembra, a temperatura ambiente durante 6 segundos, para enfriarla. Se obtuvo un recipiente que tenía la misma forma que la del recipiente del Ejemplo 50. El recipiente se preparó de tal manera que la película no esponjada estaba situada en el interior del recipiente. El espesor del fondo del recipiente aumentó hasta 4,2 mm.

De la misma manera que en el Ejemplo 50, se puso agua en el recipiente, y el recipiente se calentó en el horno de microondas. A pesar de que el recipiente se podía sacar del horno de microondas con las manos desnudas inmediatamente después del calentamiento, el recipiente fue considerablemente deformado por el calentamiento. En particular, la capa de poliestireno expandido sobre el lado exterior del recipiente estaba deformada por hinchamiento. Como resultado, se formaron salientes y entrantes sobre la película no esponjada en el lado interior del recipiente. Se midió el espesor del fondo del recipiente después del calentamiento. El espesor del fondo era de 4,88 mm. Ello mostró un incremento del 16% en espesor. De ahí que se considerase que el recipiente no era adecuado para utilizar en el horno de microondas.

Las hojas de espuma extrusionadas de la presente invención son excelentes en cuanto a termoconformabilidad.

Los recipientes termoconformados, para productos alimentarios, se pueden utilizar en aplicaciones de horneo dobles.

Si bien se ha descrito la invención con detalle y con referencia a unas formas de realización específicas, será evidente al experto en la materia que distintos cambios y modificaciones podrán realizarse en ella sin separarse de su alcance, según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

1. Hoja de espuma de resina termoplástica caracterizada porque dicha hoja es una hoja de espuma extruída de una resina de poliéster termoplástica y presenta una cristalinidad no superior al 20% según se mide por la calorimetría por exploración diferencial, una relación de orientación molecular de 4,5 o menos al observar en una dirección de la superficie de la hoja de espuma obtenida por expansión controlada en la dirección de la extrusión y en la dirección transversal a la dirección de extrusión, siendo la relación de orientación molecular la relación entre los valores máximo y mínimo de la intensidad de microondas transmitidas a través de la hoja de espuma cuando se irradia la superficie de la hoja de espuma perpendicularmente con microondas a través de un polarizador, y una densidad no superior a 0,5 g/cm^{3}.

2. Método de producir una hoja de espuma cristalina de resina termoplástica comprendiendo dicho método las etapas de:

(i) fundir una resina de poliéster termoplástica,

(ii) mezclar la resina fundida con un agente esponjante,

(iii) extruir la mezcla por medio de un molde circular en una zona de baja presión para realizar la espumación y para formar una espuma cilíndrica extruída,

(iv) enfriar dicha espuma cilíndrica extruída utilizando un mandril cilíndrico, y

(v) abrir la espuma cilíndrica por cortado para obtener dicha hoja de espuma de resina termoplástica que presenta una cristalinidad no superior al 20% según se mide por la calorimetría por exploración diferencial, una densidad no superior a 0,7 g/cm^{3} y una relación de orientación molecular de 4,5 o menos al observar en una dirección de la superficie de la hoja de espuma, siendo la relación de orientación molecular la relación entre los valores máximos y mínimos de la intensidad de microondas transmitidas a través de la hoja de espuma cuando la superficie de la hoja de espuma se irradia perpendicularmente con microondas a través de un polarizador

en el que la relación de orientación molecular deseada se obtiene controlando la velocidad de extracción del molde, la relación de hinchamiento y/o la temperatura del molde y la cristalinidad deseada se obtiene controlando la temperatura del mandril, y en el que se añade a la resina de poliéster termoplástica un compuesto que presenta dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula.

3. Método según la reivindicación 2, en el que la hoja de espuma de resina termoplástica obtenida presenta una densidad no superior a 0,5 g/cm^{3}.

4. Método según la reivindicación 2 ó 3, en el que dicho compuesto que presenta dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula es dianhídrido piromelítico, dianhídrido benzofenonatetracarboxílico, dianhídrido ciclopentanotetracarboxílico, dianhídrido difenilsulfonatetracarboxílico o dianhídrido 5-(2,5-dioxotetrahidro-3-furanil)-3-metil-3-ciclohexen-1,2-dicarboxílico.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que se utiliza dicho compuesto que presenta dos o más grupos de anhídrido de ácido por molécula en una proporción de 0,05 a 5 partes en peso por 100 partes en peso de la resina de poliéster termoplástica.

6. Hoja de espuma de resina termoplástica según la reivindicación 1 o tal como producida por el método de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en la que dicha hoja es una hoja de espuma extruída no superior a 5 mm en espesor.

7. Hoja de espuma de resina de poliéster termoplástica según la reivindicación 1 o tal como producida por el método de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en la que dicha resina de poliéster termoplástica es tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, un elastómero de tereftalato de polibutileno, un poliéster amorfo, tereftalato de policiclohexano, naftalato de polietileno, o una mezcla de éstos.

8. Método de producir un recipiente para alimentos que comprende las etapas de estratificar una película no espumada de una resina termoplástica en por lo menos una cara de una hoja de espuma de resina de poliéster termoplástica según la reivindicación 1 o tal como producida según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, para obtener una hoja laminada, y moldear la hoja laminada para formar un recipiente de manera tal que la película no espumada esté en el interior del recipiente.

9. Método según la reivindicación 8, en el que dicha película no espumada se prepara a partir de resinas de poliéster, resinas de poliéster de cristal líquido, resinas de poliolefina, resinas de poliamida, resinas de cloruro de polivinilo, resinas de poliacrilonitrilo, resinas de cloruro de polivinilideno, o de copolímeros de etileno/alcohol vinílico termoplásticos.

10. Método según la reivindicación 8 ó 9, en el que dicha etapa de moldeo se efectúa por termoconformación de una hoja laminada que presenta un espesor de 0,5 a 5 mm.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que, por termoconformación de la hoja laminada, se lleva la cristalinidad de la película al 15% o más y la densidad de la espuma se lleva a no más de 0,5 g/cm^{3}.