ES2255760T3

ES2255760T3 - Poliolefinas acusticas de celdilla abierta y procedimiento de fabricacion.

Info

Publication number: ES2255760T3
Application number: ES99948316T
Authority: ES
Inventors: Chung P. Park
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2006-07-01
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: CZ2001481A3; CA2339847C; ATE319766T1; KR20010075188A; CN1318079A; HUP0103857A2; JP2002524636A; EP1114085B1; DE69930278D1; KR100697542B1; IL141517A0; AU765546B2; DE69930278T2; BR9913960A; AU6152399A; CN1147524C; EP1114085A1; TR200100744T2; NO20011348D0; CA2339847A1

Abstract

Una espuma expandida de celdilla abierta que comprende al menos una poliolefina lineal o lineal modificada, en la que la espuma expandida tiene al menos 50% de celdillas abiertas determinadas según la norma ASTM D2856-A y un tamaño medio de celdilla de al menos 1 milímetro determinado según la norma ASTM D3576, y se caracteriza por que al menos una poliolefina lineal o lineal modificada se mezcla con otra poliolefina que tiene un punto de fusión de al menos 10 grados centígrados menor que el punto de fusión de la poliolefina lineal o lineal modificada.

Description

Poliolefinas acústicas de celdilla abierta y procedimiento de fabricación.

Campo de la invención

Esta invención se refiere al campo de los materiales de espuma adecuados para la absorción acústica en aplicaciones de automoción y accesorios.

Antecedentes de la invención

Los materiales que se usan actualmente en aplicaciones de absorción acústica en automóviles y accesorios tienen una o más deficiencias. Por ejemplo, las espumas de melamina y las espumas de poliuretano de celdilla abierta son materiales termoendurecibles, esto es, polímeros reticulados, que no son fácilmente reciclables. Además, las espumas de poliuretano y melamina carecen de estabilidad hidrolítica para uso a largo plazo en contacto con agua o en un ambiente húmedo.

Los "shoddies "son almohadillas fibrosas relativamente baratas, obtenidas típicamente a partir de material de deshecho reciclado, desmenuzando y aguejereando con aguja materiales termoendurecibles y/o termoplásticos. A pesar de que los "shoddies" típicamente tienen buenas propiedades de absorción acústica, son relativamente densos y suponen un añadido significativo al peso de un coche o un accesorio. Además, los materiales fibrosos carecen de integridad estructural y a menudo son difíciles de manejar.

Las espumas de poliolefina de celdilla abierta que están comercialmente disponibles actualmente no son las ideales en absorción acústica. Por ejemplo, una espuma de poliolefina de celdilla abierta comercialmente disponible obtenida de polietileno reticulado, que se produce por un procedimiento de moldeo por compresión, no se ha mostrado adecuada en absorción acústica con relación a una fuente industrial. Se cree que los poros en esta espuma son demasiado pequeños para permitir un flujo de aire adecuado, lo que a su vez da como resultado propiedades deficientes de absorción acústica.

Por lo tanto, sería deseable tener una espuma termoplástica reciclable de celdilla abierta y baja densidad que presente excelentes propiedades de absorción acústica para uso en aplicaciones de automoción y accesorios. En particular, sería deseable proporcionar una espuma de poliolefina que sea sustancialmente no reticulada o ligeramente reticulada, y que tenga suficientes celdillas abiertas y un tamaño de celdilla suficiente para presentar porosidad elevada y por ello excelentes propiedades de absorción acústica.

El documento de patente US-A-5.340.840 describe un estructura de espuma etilénica que comprende un material polímero etilénico. El ejemplo 8 allí se refiere a una espuma de celdilla abierta obtenida a partir de una poliolefina de baja densidad sustancialmente lineal que tiene 78 por ciento de celdillas abiertas y un tamaño de celdilla de
1,98 mm.

Compendio de la invención

Esta invención proporciona una espuma expandida de celdilla abierta que tiene al menos una poliolefina lineal o lineal modificada en la que la espuma expandida tiene al menos 50% de celdillas abiertas determinado según la norma ASTM D2856-A y un tamaño medio de celdilla de al menos 1 milímetro determinado según la norma ASTM D3576, y se caracteriza por que al menos una poliolefina lineal o lineal modificada se mezcla con otra poliolefina que tiene un punto de fusión de al menos 10 grados centígrados menor que el punto de fusión de la poliolefina lineal o lineal modificada.

Es deseable que la composición tenga un coeficiente de absorción acústica determinado según la norma ASTM D 1050 a 1.000 Hz que sea mayor que 0,15. En las espumas preferidas, la composición tiene una resistividad al flujo de aire de menos de aproximadamente 800.000 Pa s/m^{2} (Rayls/m).

En otra realización, esta invención proporciona un panel de aislamiento acústico que comprende dos capas externas y una lámina de espuma dispuesta entre las dos capas externas, comprendiendo la lámina de espuma una espuma expandida de celdilla abierta como se define anteriormente.

En otra realización, la invención proporciona una lámina de espuma que comprende una espuma de celdilla abierta como se define anteriormente, que tiene un coeficiente de absorción acústica determinado según la norma ASTM D 1050 a 1.000 Hz que es mayor que 0,15.

Los materiales de espuma polimérica de esta invención presentan excelentes características de absorción acústica, excelente estabilidad hidrolítica para uso a largo plazo en contacto con agua y un ambiente húmedo, y tienen densidad relativamente baja, buena integridad estructural y son fáciles de manejar.

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Breve descripción de los dibujos

Las figs. 1-6 son representaciones gráficas del coeficiente de absorción frente a la frecuencia para muestras de espuma de acuerdo con la invención, así como ejemplos comparativos de las muestras de espuma que no están de acuerdo con la invención; y

La fig. 7 es una representación esquemática de la sección transversal de un panel de aislamiento acústico.

Descripción de realizaciones preferidas

No todas las espumas de poliolefina de celdilla abierta son adecuadas para absorción acústica. Se sabe que una espuma de celdilla abierta que tiene una resistencia relativamente baja al flujo de aire es adecuada para la absorción acústica. La resistencia baja al flujo de aire requiere generalmente poros relativamente grandes en las paredes de la celdilla. En general, es difícil conseguir una espuma de celdilla abierta que tiene poros grandes en las paredes de la celdilla a partir de una resina de espuma convencional tal como una resina de polietileno ramificado de baja densidad, debido a que las celdillas comienzan a colapsarse tan pronto como se desarrollan los agujeros en las paredes de la celdilla durante el procedimiento de fabricación de la espuma de resina. La bibliografía no proporciona una guía de cómo puede producirse tal material de espuma que tiene aberturas de poro adecuadamente grandes a partir de una resina de poliolefina.

Se ha descubierto que una espuma estable de celdilla abierta que tiene celdillas relativamente grandes y que absorbe el sonido bien puede obtenerse fácilmente a partir de una composición de poliolefina lineal. Se cree que la espuma, debido a sus ventanas de celdilla relativamente grandes, tiene poros relativamente grandes desarrollados allí. Las resinas de polilefina adecuadas para la producción de espuma de celdilla abierta y celdillas grandes incluyen una poliolefina lineal, una poliolefina lineal modificada o una mezcla de una poliolefina lineal o una poliolefina lineal modificada con otra poliolefina que tiene un punto de fusión que es al menos aproximadamente 10ºC menor que el de la poliolefina lineal o lineal modificada. En el caso de una mezcla de una poliolefina lineal o lineal modificada con una poliolefina que tiene un punto de fusión de al menos aproximadamente 10ºC menos que el punto de fusión de la poliolefina lineal o lineal modificada, se cree que el polímero de bajo punto de fusión proporciona sitios de iniciación para la apertura de las paredes de la celdilla, y mantiene las paredes de la celdilla en un estado fluido más tiempo, facilitando así la formación de poros más grandes. Además, se ha encontrado que mezclar un elastómero de poliolefina de bajo punto de fusión en una resina de poliolefina mejora el comportamiento acústico del material de espuma resultante.

Los materiales de espuma de esta invención se preparan a partir de una composición de polímero que comprende al menos una poliolefina lineal o lineal modificada que se prepara usando un catalizador Ziegler-Natta o de tipo metaloceno. Las poliolefinas lineales o lineales modificadas pueden ser homopolímeros de olefinas C_{2}-C_{20}, tales como etileno, propileno, 4-metil-1-penteno, etc., o pueden ser polímeros de etileno con al menos una \alpha-olefina C_{3}-C_{20}, o copolímeros de propileno con etileno y/o \alpha-olefinas C_{4}-C_{20}. Los monómeros preferidos incluyen las \alpha-olefinas C_{2}-C_{10}, especialmente etileno, propileno, isobutileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, y 1-octeno. Entre las resinas de poliolefina, se prefiere un homopolímero de polipropileno o un copolímero de etileno-propileno.

La expresión "poliolefina lineal modificada" se refiere a una poliolefina lineal que se ha modificado para tener algo de ramificación de cadena larga para la expansión de espuma. Una poliolefina lineal modificada preferida es un polipropileno de alta resistencia en estado fundido (HMS, del inglés high melt strenght), puede prepararse por irradiación de un polipropileno lineal . El PP-HMS se describe en la patente de EE.UU. nº 4,916,198.

La(s) resina(s) lineal(es) o lineal(es) modificada(s) se mezcla(n) con otra poliolefina que tiene un punto de fusión más bajo, de al menos 10ºC menos que el de la poliolefina lineal o lineal modificada. La polilefina de menor punto de fusión es preferiblemente una poliolefina sustancialmente lineal preparada usando un catalizador de geometría impedida. Las poliolefinas sustancialmente lineales preferidas se preparan usando un catalizador de geometría impedida como se describe en la patente de EE.UU. No. 5.272.236. Las poliolefinas sustancialmente lineales son homopolímeros y copolímeros de etileno con \alpha-olefinas o estireno y tienen un índice de fusión (MI) de aproximadamente 0,01 gramos por 10 minutos a aproximadamente 1.000 gramos por 10 minutos.

La expresión "poliolefina sustancialmente lineal" significa que la estructura del polímero está o bien sin sustituir o sustituida con hasta 3 ramificaciones de cadena larga por 1.000 átomos de carbono. Los polímeros preferidos se sustituyen con aproximadamente 0,01 ramificaciones de cadena larga por 1.000 átomos de carbono a aproximadamente 3 ramificaciones de cadena larga por 1.000 átomos de carbono, más preferiblemente de aproximadamente 0,01 ramificaciones de cadena larga por 1.000 átomos de carbono a aproximadamente 1 ramificación de cadena larga por 1.000 átomos de carbono y especialmente de aproximadamente 0,3 ramificaciones de cadena larga por 1.000 átomos de carbono a aproximadamente 1 ramificación de cadena larga por 1.000 átomos de carbono.

Las poliolefinas sustancialmente lineales adecuadas incluyen homopolímeros de propileno (polipropileno) y copolímeros de propileno y comonómeros copolimerizables etilénicamente insaturados. El material de polímero de propileno puede además incluir polímeros no propilénicos en pequeñas cantidades. El material de polímero de propileno puede estar comprendido únicamente por uno o más homopolímeros de propileno, uno o más copolímeros de propenilo, una mezcla de uno o más de cada uno de los homopolímeros y copolímeros de propileno o mezclas de cualquiera de los anteriores con un polímero no propilénico. El material de polímero de propileno comprende más de 50 por ciento en peso y preferiblemente más de 70 por ciento en peso de unidades monoméricas de propileno. Los comonómeros mono-etilénicamente insaturados adecuados incluyen \alpha-olefinas. El copolímero de propileno más preferiblemente comprende aproximadamente 20 por ciento en peso o menos en peso del comonómero etilénicamente insaturado, esto es, mayor que 80 por ciento en peso de monómero de propileno.

Los copolímeros de propileno particularmente útiles son los copolímeros de propileno y una o más olefinas no propilénicas. Los copolímeros de propileno incluyen copolímeros de propileno de bloque y al azar y una olefina seleccionada del grupo que consiste en etileno y \alpha-olefinas C_{4}-C_{10}. Los copolímeros de propileno también incluyen terpolímeros al azar de propileno y \alpha-olefinas, seleccionados del grupo que consiste en etileno y \alpha-olefinas C_{4}-C_{8}. En los terpolímeros que tiene tanto etileno como \alpha-olefinas C_{4}-C_{10}, el contenido de etileno es preferiblemente 20% o menor en peso. Las \alpha-olefinas C_{4}-C_{10} incluyen \alpha-olefinas C_{4}-C_{10} lineales y ramificadas tales como, por ejemplo, 1-buteno;
isobutileno; 1-penteno; 3-metil-1-buteno; 1-hexeno; 3,4-dimetil-1-buteno; 1-hepteno; 3-metil-1-hexeno; y similares.

Las mezclas de polímero de esta invención comprenden preferiblemente al menos 50 por ciento en peso de una poliolefina lineal o lineal modificada, y más preferiblemente al menos 60 por ciento en peso de una poliolefina lineal o lineal modificada basado en el peso total del polímero de la mezcla, comprendiendo el resto otro polímero de olefina, más preferiblemente una poliolefina sustancialmente lineal.

Otras poliolefinas adecuadas que pueden mezclarse con la poliolefina lineal o lineal modificada incluyen polietilenos de baja, media y alta densidad, 1-polibuteno, copolímero de etileno-ácido acrílico, copolímero de etileno-acetato de vinilo, caucho de etileno-propileno, caucho de estireno-butadieno, copolímero de etileno-acrilato de etilo.

Es deseable que las espumas de poliolefina de esta invención sean fácilmente reciclables. De acuerdo con esto, la composición de polímero usada para preparar las espumas de absorción acústica de esta invención son preferiblemente sin polímeros reticulables y/o agentes reticulantes. El material de espuma acústico resultante es preferiblemente sustancialmente no reticulado. La expresión "no reticulado" incluye, sin embargo, un ligero grado de reticulación que puede producirse de forma natural sin el uso de agentes reticulantes, y la expresión "sustancialmente no reticulado" abarca polímeros ligeramente reticulados como se describe en la patente de EE.UU. No. 5.348.795.

En la preparación de los materiales de espuma de absorción acústica de esta invención, la mezcla de resina que comprende una resina de poliolefina lineal o lineal modificada se procesa en estado fundido de forma convencional mediante su alimentación, fusión y dosificación en un aparato de procesado en estado fundido convencional tal como un extrusor. Un agente de soplado se mezcla en la mezcla de resina de polímero a presión para formar un gel o mezcla que puede fluir. Mientras el gel o mezcla que puede fluir se extruye a través de una abertura de boquilla en el extrusor hacia una zona a menor presión, el agente de soplado se activa para expandir la mezcla de polímero a una estructura de espuma. Pueden producirse espumas que tienen una densidad menor que 160 kilogramos por metro cúbico más preferiblemente menor que 80 kilogramos por metro cúbico, y lo más preferiblemente menor que 40 kilogramos por metro cúbico. Las espumas tienen una estructura abierta, en la que al menos el 50% de las celdillas son abiertas. El tamaño medio de celdilla es de 1 milímetro a 8 milímetros, y más preferiblemente de 1,5 milímetros a 5 milímetros.

Los agentes de soplado que pueden usarse pueden ser agentes de soplado físicos o agentes de soplado químicos. Sin embargo, se prefieren los agentes de soplado físicos. Ejemplos de agentes de soplado físicos incluyen hidrocarburos alifáticos que tienen 1-9 átomos de carbono, hidrocarburos alifáticos halogenados que tienen 1-4 átomos de carbono y alcoholes alifáticos que tienen 1-3 átomos de carbono. Los hidrocarburos alifáticos incluyen metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano y neopentano. Entre los hidrocarburos halogenados, se prefieren los hidrocarburos fluorados. Ejemplos de hidrocarburos fluorados incluyen fluoruro de metilo; perfluorometano; fluoruro de etilo; 1,1-difluoroetano (HFC-152a); 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a); 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a); pentafluoroetano; perfluoroetano; 2,2-difluoropropano; 1,1,1-trifluoropropano; perfluoropropano; perfluorobutano; y perfluorociclobutano. Los clorocarburos y clorofluorocarburos parcialmente halogenados para uso en esta invención incluyen cloruro de metilo; cloruro de metileno; cloruro de etilo; 1,1,1-tricloroetano; 1,1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b); 1-cloro-1,1-difluoroetano (HCFC-142b); 1,1-dicloro-2,2,2-trifluoroetano (HCFC-123) y 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluroetano (HCFC-124). Los clorofluorocarburos totalmente halogenados incluyen tricloromonofluorometano (CFC-11), diclorodifluorometano (CFC-12), triclorotrifluoroetano (CFC-113), diclorotetrafluoroetano (CFC-114), cloroheptafluoropropano, y diclorohexafluoropropano. No se prefieren los clorofluorocarburos totalmente halogenados debido a su potencial de empobrecimiento del ozono. Los alcoholes alifáticos incluyen metanol, etanol, n-propanol e isopropanol. Un agente de soplado orgánico preferido es una mezcla de HCFC-142b y cloruro de etilo.

El agente de soplado puede comprender en menor proporción (esto es, menor que 15% en peso) de uno o más agentes de soplado inorgánicos o agentes de soplado químicos. Los agentes de soplado inorgánicos adecuados útiles en la obtención de espumas de la presente invención incluyen dióxido de carbono, nitrógeno, argón, agua, aire, nitrógeno y helio. Los agentes de soplado químicos incluyen azodicarbonamida; azodiisobutiro-nitrilo; bencenosulfonhidrazida; 4,4-oxibenceno sulfonilsemicarbazida; p-tolueno sulfonil semi-carbazida; azodicarboxilato de bario; N,N'-dimetil-N,N'-dinitrosotereftalamida, y trihidrazino triazina.

La cantidad de agente de soplado incorporado en el polímero fundido para preparar un gel polimérico formador de espuma es preferiblemente de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5, y más preferiblemente de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 4 gramos-mol por kilogramo de polímero.

A pesar de que se prefieren las espumas sustancialmente no reticuladas, pueden prepararse espumas ligeramente reticuladas de acuerdo con la invención. Tales espumas ligeramente reticuladas no son tan fácilmente recicladas como las espumas preferidas sustancialmente no reticuladas, pero por otro lado tienen generalmente las mismas ventajas, incluyendo densidad baja, excelentes propiedades de absorción acústica y buena integridad estructural. Tales composiciones contendrán uno o más polímeros reticulables. El polímero reticulable puede ser un copolímero de un monómero etilénicamente insaturado u otro monómero olefínico con un monómero etilénicamente insaturado que tiene un grupo funcional ácido carboxílico , un grupo hidroxilo o un grupo amina o amida. Los monómeros pueden combinarse en el copolímero de cualquier forma, por ejemplo, como copolímeros al azar, como copolímeros en bloque o secuenciales, o como copolímeros de injerto. Se conocen ya en la técnica los materiales de estas clases y los métodos para su obtención . Los componentes del polímero reticulable de la mezcla son preferiblemente copolímeros de etileno y ácido acrílico. Los agentes de reticulación útiles para preparar las espumas reticuladas incluyen silanos con funcionalidad epoxi y amino, alcoxi silanos organofuncionales, titanatos, aminas y resinas con multifuncionalidad epoxi. Estos agentes reticulantes reaccionan con el compuesto de polímero reticulable de la mezcla para formar productos de espuma ligeramente reticulados. La ligera reticulación de la mezcla de polímero mejora la resistencia en estado fundido y permite más fácilmente la extrusión exitosa de la espuma en el equipamiento de procesado en estado fundido convencional.

Es preferible que la cantidad de polímero reticulable sea menor que 70%, más preferible menor que 60%, y lo más preferible menor que 50% del peso de la mezcla de resina.

Algunos de los agentes reticulantes que pueden usarse forman enlaces reticulantes a través de una reacción que libera alcohol. Por ejemplo, los agentes reticulantes de tipo silano con funcionalidad alcoxi se injertan sobre polímeros etilénicos que tienen grupos ácido carboxílico para formar uniones aciloxi silano con la liberación de alcohol. De forma similar, los silanos con funcionalidad amino y epoxi se injertan sobre polímeros que tienen grupos ácido carboxílico o anhídrido, con la liberación de alcohol. La presencia de alcohol en la línea de extrusión de espuma puede usarse para controlar la reacción de reticulación, retrasando de forma efectiva la reticulación hasta que las mezclas de polímero salen de la boquilla de extrusión.

Los agentes reticulantes de tipo silano preferidos son silanos organofuncionales de la fórmula general RR'SiY_{2}, donde R representa un radical con funcionalidad epoxi o amina unido a silicio a través de un enlace silicio-carbono y compuesto de carbono, hidrógeno y opcionalmente oxígeno o nitrógeno, Y representa un radical orgánico hidrolizable, y R' representa un radical hidrocarbonado. Alternativamente, el silano puede ser un alcoxi silano de la fórmula general R_{a}Si(OR')_{b}, donde "a" es uno o dos y "b" es dos o tres, R es un grupo metilo o un grupo alquilo organorreactivo y OR' es un grupo alcoxi hidrolizable.

Las resinas con multifuncionalidad epoxi preferidas incluyen una resina epoxi novolac, tal como D.E.N. 431, comercialmente disponible en Dow Chemical Company. Tales resinas con multifuncionalidad epoxi tienen múltiples sitios de reacción de funcionalidad epoxi que reaccionarán con los grupos funcionales ácido carboxílico sobre el polímero reticulable.

Los agentes reticulantes de tipo titanato preferidos son alcóxidos de titanio de la fórmula general Ti(OR)_{4}, donde R es un grupo alquilo de 1 a 18 átomos de carbono, o agentes de acoplamiento de titanio de la fórmula general (RO)_{m}
Ti(O-X-R_{2}-Y)_{n}, donde R es un grupo alquilo, X es carbonilo, R_{2} es una cadena larga de átomos de carbono, Y es un doble enlace reactivo o un grupo amino y "m" y "n" son números enteros que hacen un total de 4. Los agentes de acoplamiento titanato más preferidos son isopropóxido de titanio y titanato de tetrametilo. Los agentes reticulantes de titanato reaccionan con los grupos funcionales ácido carboxílico o hidroxilo sobre el polímero reticulable liberando alcoholes.

Los agentes reticulantes de tipo amino preferidos son resinas de glicolurilformaldehído alquilado y hexametoximetilmelamina (HMMM). Los agentes reticulantes de tipo amino reaccionan con grupos funcionales hidroxilo, ácido carboxílico o amida sobre el polímero reticulable.

Los agentes reticulantes se añaden a la mezcla de gel polimérica con un agente de soplado y reaccionan con el componente de polímero reticulable de la mezcla. La reticulación aumenta la tensión en estado fundido y viscosidad en estado fundido del gel, permitiendo que el polímero pueda fluir. Algunos de los agentes reticulantes usados forman alcoholes como resultado de la reacción de reticulación y actúan de forma que limitan el grado de reticulación. Sin embargo, en tales casos la reacción de reticulación se produce durante la expansión de espuma en la salida de la boquilla, mientras que el alcohol se difunde en la fase gaseosa con el agente de soplado volátil. Opcionalmente, puede añadirse un alcohol al agente de soplado para controlar adicionalmente la reacción de reticulación. Preferiblemente, tales alcoholes son de bajo peso molecular, teniendo entre 1 y aproximadamente 4 átomos de carbono, tales como metanol, etanol, isopropanol y butanol.

Los polímeros reticulados que pueden usarse en esta invención pueden prepararse también mediante el uso de un compuesto que genera radicales libres. Por ejemplo, una resina de polietileno lineal de baja densidad puede reticularse ligeramente usando un peróxido orgánico tal como peróxido de dicumilo, y una resina de polipropileno puede reticularse usando un compuesto con multifuncionalidad azido.

Los productos de espuma de esta invención pueden obtenerse en aparatos convencionales de procesado en estado fundido tales como extrusión en continuo a partir de un extrusor de husillo. Tal extrusor comprende típicamente una serie de zonas secuenciales que incluyen una zona de alimentación, compresión y de fusión, zona de dosificación y zona de mezcla. El cilindro del extrusor puede estar provisto de calentadores eléctricos convencionales para el control zonal de la temperatura.

Se proporciona una entrada para añadir una mezcla de agente de soplado fluido y opcionalmente agente reticulante a presión a la mezcla polimérica en el cilindro del extrusor entre las zonas de dosificación y mezcla. Opcionalmente se bombea agente de reticulación, de forma controlada, en la corriente de agente de soplado fluido aguas arriba de la boquilla de inyección. El agente de soplado y agente de reticulación opcional se incorporan en el polímero de partida de forma convencional, para formar una mezcla o gel que puede fluir, preferiblemente de forma continua. Así, la mezcla de polímero, agente de soplado y agente reticulante opcional pueden combinarse en la zona de mezcla de un extrusor usando calor para dar plasticidad a la resina polimérica, presión para mantener el agente de soplado en un estado líquido y trabajo mecánico para obtener una mezcla en profundidad.

La descarga final de la zona de mezcla del extrusor está conectada, a través de una zona de control de temperatura y enfriamiento, a un orificio de la boquilla. El gel polimérico caliente se enfría y se hace pasar a continuación a través del orificio de la boquilla a una zona de baja presión (por ejemplo, presión de aire ambiental normal) donde el agente de soplado se activa y el gel polimérico se expande a una masa celular de menor densidad. Mientras se forma la extrusión espumada, se lleva lejos de la boquilla y se permite que se enfríe y endurezca. Las extrusiones espumadas pueden conformarse como planchas, tubos o láminas.

De forma convencional, pueden ventajosamente incorporarse en el gel polimérico antes de la expansión materiales sólidos finamente divididos tales como talco, silicato de calcio, estearato de zinc y similares. Tales materiales finamente divididos ayudan a controlar el tamaño de las celdillas y pueden emplearse en cantidades de hasta 5% en peso del polímero. Numerosas cargas, pigmentos, lubricantes, antioxidantes y similares, bien conocidos en la técnica, pueden incorporarse según se desee.

De acuerdo con un aspecto preferido de la invención, la espuma puede ablandarse y pueden desarrollarse más celdillas abiertas mediante compresión mecánica de la espuma después de la extrusión.

Las espumas de esta invención son útiles para la absorción acústica y aislamiento acústico.

La espuma se caracteriza por tener un contenido de celdillas abiertas mayor que 50% y un tamaño de celdilla mayor que 1 milímetro. Preferiblemente, la espuma tiene al menos 70% de celdillas abiertas, un tamaño de celdilla de al menos 1,5 milímetros y una resistencia a la compresión menor que 30 kPa a 10% de deflección. La espuma preferiblemente tiene un coeficiente de absorción acústica a 1.000 Hz que es mayor que 0,15, preferiblemente mayor que 0,2. Las espumas de esta invención pueden obtenerse de cualquier configuración o tamaño transversal, y son particularmente útiles en la obtención de láminas de espuma. Para su uso como un absorbente acústico, la espuma se perfora preferiblemente con una densidad de agujeros mayor que un agujero por diez centímetros cuadrados, preferiblemente mayor que un agujero por cinco centímetros cuadrados y lo más preferiblemente mayor que un agujero por centímetro cuadrado. Para su uso como un desacoplador, la espuma se comprime previamente más de 50%, y preferiblemente más de 80%, de forma que la fuerza de compresión al 10% de deflección es menor que 30 kPa, preferiblemente menor que 20 kPa, y lo más preferiblemente menor que 10 kPa.

Las espumas preferidas de esta invención para usos finales de gestión del sonido tienen resistividades al flujo de aire menores que aproximadamente 800.000 Rayls/m (esto es, 800.000 Pa s/m^{2}), deseablemente menores que 400.000 Ralys/m (esto es, 400.000 Pa s/m^{2}), menores que 100.000 Rayls/m (esto es, 100,000 Pa s/m^{2}), y siendo cada vez más deseable menores que 50.000 Rayls/m (esto es, 50.000 Pa s/m^{2}) dependiendo del uso final de la espuma.

En la fig. 7 se muestra una vista transversal de un panel 10 de aislamiento acústico, tal como un panel de puerta de automóvil con aislamiento acústico, que comprende una primera capa externa 12, una segunda capa externa 14, y una inserción 20 de aislamiento acústico. La inserción 20 de aislamiento acústico es una lámina de espuma de acuerdo con la invención que tiene un contenido de celdillas abiertas de al menos 50%, un tamaño de celdilla de al menos 1 milímetro, en el que la espuma se prepara a partir de una mezcla que comprende una polilefina lineal o lineal modificada. La inserción 20 de espuma tiene deseablemente una rigidez dinámica baja para reducir de forma eficaz la transmisión de sonido o vibración a través de la estructura. Por ejemplo, una de las capas externas 12 puede ser un metal en lámina y la otra capa externa 14 puede ser una capa gruesa o capa barrera que comprende etileno altamente cargado-acetato de vinilo o un elastómero termoplástico. El panel 20 puede actuar como un absorbente acústico, insonorizador acústico, o desacoplador de sonido/vibración. En la actualidad, la espuma o colchones de fibras de poliuretano de celdilla abierta se usan normalmente como desacopladores. La espuma de poliuretano no es fácilmente reciclable y no es adecuada para uso en un ambiente húmedo.

Los ejemplos de trabajo específicos que se muestran a continuación pretenden ilustrar la invención, pero no deben tomarse como una limitación del alcance de la misma. En los ejemplos, las partes y porcentajes son en peso a menos que se especifique o se requiera otra cosa por el contenido.

Ejemplo 1

El equipamiento usado en este ejemplo es un extrusor de husillo de 38 mm (1-1/2 pulgada) que tiene zonas adicionales de mezcla y enfriamiento en el final de las zonas secuenciales usuales de alimentación, dosificación y mezcla. Se proporciona una abertura para el agente de soplado en el cilindro del extrusor entre las zonas de dosificación y mezcla. Al final de la zona de enfriamiento, hay acoplado un orificio de boquilla que tiene una abertura de forma rectangular. La altura de la abertura, de ahora en adelante denominada en la presente memoria ranura de la boquilla, es ajustable, mientras que su anchura está fijada a 6,35 mm (0,25 pulgadas).

En este ejemplo, se extruyeron espumas de celdilla abierta a partir de una resina de polipropileno de elevada resistencia en estado fundido (HMS) mezclada con una resina de elastómero de poliolefina (POE).

La mezcla de resina era una mezcla 50/50 en peso de una resina HMS de copolímero de propileno-etileno 96,8/3,2, que tiene un caudal en estado fundido (MFR, determinado según la norma ASTM 1238 a 230ºC/2,16 kg) de aproximadamente 2 y una resina de homopolímero de polipropileno convencional que tiene aproximadamente 0,3 MFR. La resina de polipropileno HMS tenía un MFR de aproximadamente 0,6.

La resina POE era una resina Dow ENGAGE® EG 8150 que tiene una densidad de 0,870 g/cm^{3} y un índice de fusión de 0,5 según la norma ASTM D1235 a 190ºC/2,16 kg. La resina POE se preparó usando un catalizador de tecnología INSITE® (catalizador de geometría impedida).

En la práctica, las resinas de poliolefina granulares se mezclaron previamente con una proporción predeterminada y con un paquete antioxidante y una pequeña cantidad de polvo de talco para el control del tamaño de celdilla. El nivel de polvo de talco era de 0,015 partes por cien partes de polímero (pph). El paquete antioxidante consistía en 0,1 pph cada uno de antioxidante de tipo fenol impedido de marca Irganox® 1010 obtenido de Ceiba-Geigy Corporation y antioxidante de tipo fosfito de marca Ultranox® 626 obtenido de General Electric Company. Los antioxidantes se habían incorporado en forma concentrada en una resina de polietileno a aproximadamente un nivel del 10%. La mezcla sólida se alimentó a continuación en la tolva del extrusor y se extruyó a un caudal uniforme de 5,44 kg/h (12 lb/h). Las temperaturas mantenidas en las zonas del extrusor eran de 188ºC en la zona de alimentación, 196ºC en la zona de transición, 210ºC en la zona de fusión, 216ºC en la zona de dosificación y 213ºC en la zona de mezcla. Se inyectó isobutano en el puerto de inyección a un caudal uniforme de forma tal que el nivel de agente de soplado fue de aproximadamente 1,7 g-mol por kilogramo de polímero. La temperatura de la zona de enfriamiento se redujo gradualmente para enfriar la mezcla (gel) polímero/agente de soplado a una temperatura de espumación óptima para cada formulación para producir una espuma de celdilla abierta buena. La temperatura de espumación era 154ºC para los ensayos 1.2 y 1.3. La temperatura de la boquilla se mantuvo a aproximadamente la misma temperatura que la temperatura del gel de espumación. La abertura de la boquilla se ajustó para alcanzar una hebra de espuma buena sin espumación previa.

A una abertura de boquilla de aproximadamente 0,9 mm, se consiguieron espumas buenas que tenían aproximadamente 34 mm de anchura y 11 mm de espesor. Como se muestra en la tabla 1, las espumas tenían bajas densidades y una estructura sustancialmente de celdilla abierta, con contenidos de celdilla abierta mayores que 75%. Los tamaños de celdilla de las espumas determinados en la dirección horizontal eran relativamente grandes, oscilando entre 1,6 mm y 2,3 mm. Aproximadamente un mes después de la extrusión, las espumas se sometieron a otros ensayos: determinación de la temperatura de deformación por calor, resistencia a la tracción, y resistencia a la compresión.

Propiedades físicas y mecánicas de las espumas

Los resultados de los ensayos se resumen en la tabla 1. Las temperaturas de deformación por calor de las espumas de mezcla PP/POE son 20ºC menores que las de la espuma PP (150ºC), pero lo suficientemente elevadas para un número de aplicaciones que incluyen usos de automoción. La resina POE tenía efectos deseables sobre las propiedades físicas de las espumas. La resina POE hacía la espuma más tenaz y más blanda. Las espumas de mezcla PP/POE eran alargables más de dos veces que la espuma PP. Como anticipaba el bajo módulo de la resina POE, las espumas de mezcla PP/POE tenían resistencias a la compresión significativamente menores que la espuma PP. Durante los primeros ensayos de compresión, las muestras de espuma se comprimieron a aproximadamente 80% de deflección. Después de la compresión, las muestras de espuma se recuperaron sustancialmente a su espesor inicial. Las muestras se sometieron a continuación a otro ensayo de compresión y se registraron sus resistencias a la compresión. Como muestran los datos de resistencia a la compresión durante la segunda compresión en la tabla 1, las espumas se ablandaron durante la compresión inicial. Se ha mostrado que las resistencias a la compresión al 10% de deflección se redujeron hasta siete veces. Se desea una baja resistencia a la compresión a una deflección baja o un módulo de compresión bajo para materiales de aislamiento acústico.

TABLA 1 Propiedades de Procesabilidad y Resistencia de las espumas de mezcla PP

						Tracción		Resistencia a la Compresión
Ensayo	Tipo de	Densi-	Tamaño	Celdilla	Temper.	Resist.	Alarg.	No.	10%	25%	50%
	Polímero	dad de	de	Abierta	de	(kPa)	(%)	Compres.	(kPa)	(kPa)	(kPa)
		la Espu-	Celdi-	(%)	deform.
		ma	lla		por
		(kg/m^{3})	(mm)		Calor
	(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)		(9)
C1	PP*	23	2,0	85	150	200	38	1	26	44	52
		Después de compresión mecánica			2	5	13	29
	PP/POE:
1.1		21	2,3	75	130	202	85	1	22	23	33
	70/30
		Después de compresión mecánica			2	3	7	14
	PP/POE:
1.2		23	1,6	82	130	300	98	1	13	17	22
	60/40
		Después de compresión mecánica			2	6	8	13

* Ejemplo comparativo 1
Notas:
(1) POE = copolímero de etileno/octeno de marca ENGAGE EG-8150 fabricado por Dow.
(2) Densidad del cuerpo de espuma envejecido durante aproximadamente 4 semanas, en kilogramos por metro cúbico.
(3) Tamaño de celdilla en milímetros determinado según la norma ASTM D 3576.
(4) Contenido de celdillas abiertas del cuerpo de espuma en porcentaje determinado según la norma ASTM D 2856-A.
(5) \begin{minipage}[t]{156mm} Temperatura máxima a la que el cuerpo de espuma se encoge no más del 5% en volumen durante una hora de exposición en grados centígrados.\end{minipage}
(6) Resistencia a la tracción en la dirección de extrusión en kiloPascales determinada según la norma ASTM D 3575.
(7) Alargamiento a la tracción en la dirección de extrusión en porcentaje determinado según la norma ASTM D 3575.
(8) Número de compresión; 1 = primera compresión, 2= segunda compresión.
(9) \begin{minipage}[t]{156mm} Resistencia a la compresión en la dirección vertical a la deflección especificada (%) en kiloPascales determinada según la norma ASTM D 3575.\end{minipage}

Propiedades Acústicas de las Espumas Preparadas en el Ejemplo 1

Las espumas seleccionadas obtenidas en el Ejemplo 1 se ensayaron para determinar su capacidad de absorción acústica. Se seleccionaron la espuma PP y espumas 60/40 PP/POE. Se prepararon muestras de ensayo de 12,7 mm de espesor por rebajado y unión térmica de las hebras de espuma. Las muestras de espuma se sometieron al ensayo de absorción acústica ASTM E 1050. Los coeficientes de absorción acústica se midieron como una función de la frecuencia para dos muestras por espuma. Se calcularon las medias de dos resultados de ensayo y se presentaron en la figura 1. Además, los datos de absorción acústica a las frecuencias seleccionadas se dan en la tabla 2 junto con los de las espumas preparadas en el Ejemplo 2 y contraejemplos. Se ha mostrado que las espumas absorbían la energía acústica razonablemente bien. La espuma de mezcla PP/POE absorbía el sonido mejor que la espuma PP para la mayor parte del intervalo de frecuencias.

TABLA 2 Coeficiente de absorción acústica de productos de planchas de Poliolefina de Celdilla Abierta

Nº	Tipo de	Tamaño de	Preparación	Celdilla	Espesor	Coeficiente de absorción acústica a(H_{2}O)
Ensayo	Espuma	Celdilla	de muestra	Abierta	(mm)
		(mm)		(%)
						250	500	1000	2000	4000
		(1)	(2)	(3)	(4)			(5)
C1	PP	2,0	E	85	12,7	0,08	0,11	0,17	0,32	0,46
1,2	PP/POE	1,6	E	82	12,7	0,10	0,18	0,29	0,34	0,68
2	LDPE/L	1,2	E	89	12,7	0,07	0,1	0,20	0,24	0,64
	LDPE
			C	90	12,7	0,08	0,07	0,09	0,17	0,55
C2	PP	0,9	E	35	12,7	0,07	0,06	0,07	0,12	0,19
			C	95	12,7	0,07	0,06	0,07	0,11	0,16
C3	Hebra PP	0,6	E	69	25,4	0,06	0,05	0,06	0,10	0,20
			C	94	25,4	0,03	0,04	0,05	0,11	0,54

Notas:
(1) Tamaño de celdilla determinado según la norma ASTM D 3576, en milímetros.
(2) E = ensayado en estado extruído; C = comprimido en 90%, se deja recuperar y se ensaya.
(3) \begin{minipage}[t]{155mm} Contenido de celdillas abiertas del cuerpo de espuma determinado según la norma ASTM D2856-A, en porcentaje.\end{minipage}
(4) Espesor de la muestra de espuma (en estado extruído) en milímetros.
(5) Coeficiente de absorción acústica a la frecuencia dada determinada según la norma ASTM D 1050.

Ejemplo 2

El aparato de espumación usado en este ejemplo era un extrusor de husillo de 89 mm (3-1/2 pulgada) que tenía esencialmente la misma configuración que la usada en el ejemplo 1. Se instaló en el aparato una boquilla de ranura de hueco ajustable de 57,2 mm (2,25 pulgadas).

En la práctica, se alimentó al extrusor una mezcla 50/50 de un polietileno lineal de baja densidad (marca Dowlex 2038 fabricado por The Dow Chemical Company, índice de fusión de 1,0 y densidad 0,935 g/cm^{3}) y un polietileno ramificado de baja densidad (densidad 0,923 g/cm^{3} e índice de fusión 0,7), a un caudal uniforme de aproximadamente 113,5 kg/h (250 lb/h). Además, se alimentaron 1,2 pph de estearamida de estearilo y 0,025 pph de dilaurato de dibutilestaño en formas concentradas junto con los polímeros. Se añadió estearamida de estearilo para mejorar la estabilidad dimensional de la espuma y se añadió dilaurato de dibutilestaño para catalizar la reacción de reticulación del silano. Las zonas de alimentación, transición, fusión y dosificación del extrusor se fijaron de 150 a 200ºC de forma que el polímero se fundió y extruyó uniformemente. En la zona de mezcla, que se mantuvo a 230ºC, se inyectó el agente de soplado CFC-12 a un caudal de aproximadamente 20 pph. En la corriente de inyección del agente de soplado, se inyectó un silano con funcionalidad azido (marca Az-Cup MC 98 suministrado por Hercules Corporation) a un caudal de 0,2 pph. El gel se enfrió hasta una temperatura de espumación óptima ajustando la temperatura de la zona de enfriamiento. A una temperatura de gel de aproximadamente 115ºC, se alcanzó una espuma de celdilla abierta
buena.

A una abertura de boquilla que se ajustó para evitar la espumación previa, se obtuvo una espuma buena de aproximadamente 30 mm de espesor y 200 mm de anchura. La espuma tenía una densidad de aproximadamente 27 kg/m^{3}, un tamaño de celdilla de 1,2 mm, y un contenido de celdilla abierta de 89%. La espuma era blanda con una resistencia a la compresión al 25% de deflección de aproximadamente 25 kPa. La plancha extruída se cortó en láminas de 12,7 mm (0,5 pulgadas) de espesor y se sometió a un ensayo de compresión haciendo pasar las láminas a través de dos rodillos dirigidos cuya abertura se ajustó para que fuera aproximadamente el 10% del espesor de la espuma. La espuma comprimida tenía un contenido de celdilla abierta de 90% y una resistencia a la compresión al 25% de deflección de 16 kPa. El desarrollo de celdillas abiertas adicionales fue mínimo ya que la espuma ya tenía un nivel elevado de celdillas abiertas en estado extruído.

Las muestras de espuma en estado extruído y comprimido se sometieron al ensayo de absorción acústica ASTM E 1050. Como se representa en la figura 2 y la tabla 2, ambas muestras de espuma absorben la energía acústica razonablemente bien a frecuencias de medias a altas. En lo que se refiere a la absorción acústica, la compresión de la espuma no proporciona mejora en el comportamiento. Sin embargo, la espuma ablandada por compresión se prevé que tiene una rigidez dinámica menor, lo que dará como resultado un comportamiento de aislamiento acústico mejorado, por ejemplo, frente a sonidos de impacto.

Ejemplo comparativo 2

El aparato de espumación usado en este ejemplo es el mismo que el empleado en el ejemplo 2 excepto por el orificio de la boquilla. La boquilla tiene la misma configuración que la usada en el ejemplo 2 pero tiene una menor anchura, de 25,4 mm (1 pulgada).

En el ensayo de este ejemplo, se empleó para la expansión de espuma un copolímero al azar 2/98: etileno/propileno (HMS) que tenía un caudal en estado fundido de 0,43 (ASTM D 1238 a 230ºC/2,16 kg). En la práctica el polipropileno granular se alimentó al extrusor a un caudal uniforme de aproximadamente 136 kg/h (300 lb/h). Además, se alimentó en una pequeña cantidad polvo de talco (0,1 pph) para el control del tamaño de celdilla y concentrados antioxidantes de forma tal que el nivel de cada uno de los componentes antioxidantes, Irganox®1010 (Ceiba-Geigy Corp.) y Ultranox® 626 (General Electric Co.), era de 0,1 pph. Las temperaturas mantenidas en las zonas del extrusor eran de aproximadamente 130ºC en la zona de alimentación, 200ºC en la zona de fusión, 230ºC en la zona de dosificación y 210ºC en la zona de mezcla.

Se inyectó HCFC-142b a presión en la zona de mezcla a un caudal de 1,5 g-mol por kilogramo de polímero. La mezcla polímero/agente de soplado se enfrió uniformemente a una temperatura de espumación óptima de aproximadamente 154ºC, y se ajustó la ranura de la boquilla se ajustó para preparar una espuma sin espumación previa. Con una ranura de boquilla de 2,2 mm (0,088 pulgadas), se consiguió una espuma buena que tenía un espesor de 43 mm y una anchura de 123 mm.

La espuma era estable dimensionalmente durante el envejecimiento a temperatura ambiente (aproximadamente 20ºC-25ºC). Cuando envejeció por completo durante un mes, la espuma tenía una densidad de 24,2 kg/m^{3} (1,51 pcf), un tamaño de celdilla de 0,9^{-}mm, y un contenido de celdilla abierta de 35%. La espuma se rebajó en láminas de aproximadamente 12,7 mm de espesor. Algunas de estas láminas se comprimieron al 90% del espesor mediante el método descrito en el ejemplo 2. La compresión rompió las celdillas. El contenido de celdilla abierta de la espuma aumen-
tó al 95% y su resistencia a la compresión a 25% de deflección disminuyó de aproximadamente 84 kPa a 26 kPa.

Las láminas de espuma en estado extruído y comprimido se sometieron al ensayo de absorción acústica según la norma ASTM E 1050. Como se muestra en la figura 3 y tabla 2, ambas espumas, independientemente de sus contenidos de celdillas abiertas se mostraron deficientes absorbentes de energía acústica. Las espumas que tenían un tamaño de celdilla de 0,9 mm son marcadamente inferiores a la espuma obtenida en el ensayo 1.1, que tiene un tamaño de celdilla de 2 mm. La compresión tiene poco efecto sobre el comportamiento acústico de la espuma, incluso aunque el contenido de celdilla abierta disminuya al 95%.

Ejemplo comparativo 3

El aparato usado en este ejemplo es el mismo que el empleado en el ejemplo 3 excepto por el orificio de la boquilla. El aparato está equipado con una boquilla de orificios múltiples que tiene 2016 agujeros de diámetro 1,04 mm (0,041 pulgadas), dispuestos en 18 filas y 112 columnas en configuración de triángulo equilátero con una distancia entre agujeros de 6,35 mm (0,25 pulgadas). El procedimiento de operación de este aparato es esencialmente el mismo que el usado en el ejemplo 3.

En la práctica, el ensayo de este ejemplo se realizó con un copolímero al azar HMS 2198 de etileno/propileno que tiene un caudal en estado fundido de 0,34 (ASTM D1238 a 230ºC/2,16 kg). La resina granular se mezcló con una pequeña cantidad (0,05 pph) de polvo de talco para el control del tamaño de celdilla y 0,2 pph de antioxidantes. Los antioxidantes consistían en 50% de antioxidante de tipo fenol impedido marca Irganox®1010 (Ciba-Geigy Corp.) y 50% de antioxidante tipo fosfito de marca Ultranox ® (Borg-Wamer Chemical, Inc.). Los antioxidantes se habían dispersado previamente en lotes maestros en la resina base. La mezcla sólida se alimentó al extrusor a un caudal uniforme de aproximadamente 181 kg/h (400 lb/h). Las temperaturas mantenidas en las zonas del extrusor eran de aproximadamente 130ºC en la zona de alimentación, 200ºC en la zona de fusión, 230ºC en la zona de dosificación y 210ºC en la zona de mezcla. Se inyectó HCFC-142b a presión en la zona de mezcla a una caudal de 35,8 kg/h (79 lb/h) que equivale a 19,8 pph o aproximadamente 2,0 g-mol/kg de polímero. La mezcla homogénea de polímero y agente de soplado se enfrió hasta aproximadamente 154ºC, y se consiguió una espuma buena que tenía un tamaño de celdilla fino. Las hebras de espuma coalescieron bien juntas, dando como resultado una tabla de espuma con la mayor parte de los intersticios rellenados. El tamaño transversal de la espuma era aproximadamente 61 mm x 605 mm.

La espuma presentaba excelente estabilidad dimensional durante el envejecimiento, no sufriendo apenas cambio (menor que 1%) de dimensiones. Las propiedades de la espuma se determinaron dos semanas después de la extrusión. La espuma tenía una densidad de 23,7 kg/m^{3}, un tamaño de celdilla de 0,58 mm, y 69% de celdillas abiertas. La espuma tenía una resistencia a la compresión vertical de aproximadamente 49 kPa al 25% de deflección. La plancha de espuma se rebajó a una lámina de 25,4 mm de espesor y se comprimió al 90% por el método descrito en el ejemplo 2. La muestra de espuma comprimida tenía un contenido de celdillas abiertas mayor, de 94%, y una resistencia a la compresión menor, de 17 kPa, que la espuma en estado extruído.

Las muestras de espuma de 25,4 mm de espesor se ensayaron para evaluar su comportamiento de absorción acústica. Como se muestra en la figura 4 y tabla 2, las muestras de espuma, independientemente del contenido de celdillas abiertas, presentaban comportamiento de absorción acústica insatisfactorio. Aunque las muestras de espuma tenían el doble de espesor que la obtenida en el ensayo 1.1, la capacidad de absorción acústica de las espumas era muy inferior a la de la espuma del ensayo 1.1.

TABLA 2a Coeficiente de Absorción Acústica de Láminas de Espuma Obtenidas de Mezcla de PP/POE:70/30

Frec.	Muestra 1a	Muestra 1a	Muestra 7	Muestra 7
		agujereada		agujereada
	lámina de 4 mm	lámina de 4 mm	lámina de 10 mm	lámina de 10 mm
		perforada		perforada
100	0,02	0,02	0,03	0,03
125	0,02	0,02	0,03	0,03
160	0,04	0,02	0,03	0,06
200	0,06	0,03	0,04	0,07
250	0,07	0,04	0,06	0,09
315	0,09	0,05	0,09	0,13
400	0,11	0,06	0,11	0,18
500	0,14	0,07	0,15	0,27
630	0,18	0,11	0,19	0,36
800	0,23	0,17	0,24	0,40
1000	0,25	0,26	0.28	0,38
1250	0,28	0,41	0,31	0,37
1600	0,29	0,41	0,32	0,45
2000	0,40	0,48	0,36	0,57
2500	0,78	0,82	0,52	0,71
3150	0,87	0,95	0,87	0,74
4000	0,58	0,72	0,73	0,58
5000	0,53	0,61	0,51	0,41

Ejemplo 3

El aparato de espumación usado en este ejemplo era el mismo que el empleado en el ejemplo 2 excepto por el orificio de la boquilla. En vez de una boquilla de ranura, se ha instalado una boquilla de lámina anular y un mandril de calibrado asociado. El diámetro del orificio anular es de 50,8 mm (2 pulgadas) y el hueco del anillo es ajustable. El mandril de calibrado unido al orificio de la boquilla tiene un diámetro de 210 mm (8,25 pulgadas).

En este ejemplo, las espumas en lámina de celdilla abierta se prepararon a partir de una mezcla de resina de polímero como la usada en el ensayo 1, ejemplo 1, una mezcla 70/30 de una resina de polipropileno HMS y una resina POE. La lámina de espuma de aproximadamente 5 mm de espesor se dirigió al ensayo 3.1 y una de aproximadamente 10 mm al ensayo 3.2.

En la práctica, la mezcla granular de las resinas de polipropileno y POE se alimentó al extrusor a un caudal uniforme de 136 kg/h (300 lb/h) en el ensayo 1.1, 182 kg/h (400 lb/h) en el ensayo 3.2. Adicionalmente, se alimentaron 0,03 pph de polvo de talco y 0,25 pph de los antioxidantes que se usaron en el ejemplo 1. Las temperaturas mantenidas en las zonas de extrusor eran aproximadamente 130ºC en la zona de alimentación, 200ºC en la zona de fusión, 225ºC en la zona de dosificación y 195ºC en la zona de mezcla.

Se inyectó isobutano en la zona de mezcla a un caudal que equivalía a 10 pph (1,72 g-mol por kilogramo de polímero). Las temperaturas de la zona de enfriamiento y la boquilla se redujeron de forma que pudieran obtenerse espumas de celdilla abierta buenas. Las temperaturas eran 158ºC y 156ºC en el ensayo 3.1 y 154ºC y 156ºC en el ensayo 3.2. El hueco del orificio anular se ajustó para proporcionar espumas sin espumación previa. El gel espumante se volcó sobre el mandril de calibrado para formar una lámina de espuma tubular. La lámina tubular se cortó en una lámina plana y se evacuó a través de un conjunto de rodillos de arrastre y se sopló en un rodillo. Se ajustó el espesor de la lámina de espuma mediante la ranura de la boquilla y la velocidad de salida. La velocidad de salida era aproximadamente 23 metros por minuto en el ensayo 3.1 y 20 metros por minuto en el ensayo 3.2. En ambos ensayos se consiguió una lámina de espuma de buena calidad de un elevado contenido de celdillas abiertas.

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Las espumas se ensayaron para evaluar sus propiedades mecánicas y físicas y se sometieron a continuación a ensayos de absorción acústica. Los ensayos de absorción acústica se realizaron usando un tubo de impedancia según la norma ASTM E 1050 con muestras en estado extruído y después de perforación. Los agujeros se realizaron a través de la lámina con una aguja de 2 mm de diámetro con un patrón cuadrado de 10 mm x 10 mm.

Propiedades Físicas y Mecánicas de las Láminas de Espuma

Las propiedades de las láminas de espuma producidas en este ejemplo se muestran en la tabla 3. Las espumas en lámina tienen un elevado contenido de celdillas abiertas y tienen elevadas temperaturas de deformación por calor. Las resistencias a la compresión de las espumas son bajas en comparación con las espumas ensayadas en compresión en el ejemplo 1. Las bajas resistencias a la compresión se atribuyen a la orientación de las celdillas en la dirección de extrusión y a una compresión parcial que experimentan las espumas durante su tránsito a través de los rodillos de arrastre. Tales espumas de bajo módulo de celdilla abierta que tienen temperatura elevada de deformación por calor son útiles para insonorización acústica en automoción. Las espumas en lámina, por ejemplo, pueden usarse para una inserción desacopladora entre el metal en lámina y una capa gruesa.

TABLA 3 Propiedades Físicas y Mecánicas de la Lámina de Espuma de Mezcla PP/POE

Nº	Espesor	Anchura	Densidad	Tamaño	Celdillas	Temp. de	Resistencia
Ensayo	de la	de la	de la	de la	Abiertas	Deformación	a la
	Lámina	Lámina	Espuma	Celdilla	(%)	por Calor	Compresión
	(mm)	(mm)	(kg/m^{3})	(mm)			(kPa)
	(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)
3.1	4,4	580	29	1,9	88	120	9
3.2	10,2	660	23	2,5	83	130	14

Notas:
(1) Espesor del cuerpo de la espuma envejecido, en milímetros.
(2) Anchura del cuerpo de la espuma envejecido, en milímetros.
(3) Densidad del cuerpo de espuma envejecido, en kilogramos por metro cúbico.
(4) Tamaño de celdilla determinado según la norma ASTM D 3576.
(5) \begin{minipage}[t]{155mm} Contenido de celdillas abiertas del cuerpo de espuma, en porcentaje, determinado según la norma ASTM D2856-A.\end{minipage}
(6) \begin{minipage}[t]{155mm} Temperatura máxima a la que el cuerpo de espuma se encoge no más del 5% en volumen durante una hora de exposición, en grados centígrados.\end{minipage}
(7) Resistencia a la compresión en la dirección vertical al 40% de deflección, en kiloPascales.

Propiedades Acústicas de las Espumas en Lámina

Las propiedades de absorción acústica de las espumas en lámina se resumen en la tabla 4 y figuras 5 y 6. A frecuencias medias y altas, las espumas en lámina absorben bien el sonido. La perforación mejora generalmente la absorción acústica de las espumas en lámina. Tal comportamiento de absorción acústica de un material relativamente delgado es satisfactorio.

TABLA 4 Coeficiente de Absorción Acústica de productos Láminas de Espuma Poliolefina de Celdilla Abierta

Nº	Preparación	Coeficiente de Absorción Acústica a Frecuencia (Hz)
Ensayo	de la muestra	250	500	1000	2000	4000
No.
	(1)	(2)
3.1	E	0,07	0,14	0,25	0,40	0,58
	P	0,04	0,07	0,26	0,48	0,72
3.2	E	0,06	0,15	0,28	0,36	0,73
	P	0,09	0,27	0,38	0,57	0,58

Observaciones:
(1) E = ensayo en estado extruído; P= perforado con un espaciado de 10 mm x 10 mm con una aguja de 2 mm.
(2) Coeficiente de absorción acústica a la frecuencia dada determinada según la norma ASTM D 1050.

Claims

1. Una espuma expandida de celdilla abierta que comprende al menos una poliolefina lineal o lineal modificada, en la que la espuma expandida tiene al menos 50% de celdillas abiertas determinadas según la norma ASTM D2856-A y un tamaño medio de celdilla de al menos 1 milímetro determinado según la norma ASTM D3576, y se caracteriza porque al menos una poliolefina lineal o lineal modificada se mezcla con otra poliolefina que tiene un punto de fusión de al menos 10 grados centígrados menor que el punto de fusión de la poliolefina lineal o lineal modificada.

2. La espuma expandida de la reivindicación 1, en la que la espuma expandida se comprime previamente más del 50%, de forma tal que la resistencia a la compresión al 10 por ciento de deflección es menor que 30 kPa .

3. La espuma expandida de la reivindicación 1 ó 2, en la que la composición tiene una resistividad al flujo de aire menor que 800.000 Pas/m^{2} (800.000 Rayls/m).

4. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la polilefina lineal o lineal modificada es polipropileno, o un copolímero de propileno y al menos otra \alpha-olefina seleccionada de etileno y \alpha-olefinas C_{4}-C_{20}.

5. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la polilefina lineal o lineal modificada es un homopolímero de polipropileno, un copolímero de propileno con etileno y/o un copolímero de etileno-propileno.

6. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la poliolefina lineal modificada es polipropileno de elevada resistencia en estado fundido.

7. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la poliolefina lineal o lineal modificada es polietileno lineal de baja densidad.

8. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la otra poliolefina es una poliolefina sustancialmente lineal.

9. La espuma expandida de la reivindicación 8, en la que la poliolefina sustancialmente lineal es un material de polímero de propileno que tiene 70 por ciento en peso de unidades monoméricas de propileno.

10. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la polilefina lineal o lineal modificada comprende al menos 50 por ciento en peso del peso total de polímero de la mezcla de polímero.

11. La espuma expandida de la reivindicación 9 ó 10, en la que la otra poliolefina comprende menos de 40 por ciento en peso del peso total de polímero de la composición.

12. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la espuma tiene una densidad menor que 160 kilogramos por metro cúbico.

13. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la espuma tiene una densidad menor que 80 kilogramos por metro cúbico.

14. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la espuma tiene una densidad menor que 40 kilogramos por metro cúbico.

15. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el tamaño medio de celdilla es de al menos 1,5 milímetros, determinado según la norma ASTM D3576.

16. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el tamaño medio de celdilla es de al menos 2 milímetros, determinado según la norma ASTM D3576.

17. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos 70% de las celdillas son abiertas según la norma ASTM D2856-A.

18. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos 85% de las celdillas son abiertas según la norma ASTM D2856-A.

19. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la otra poliolefina es un copolímero sustancialmente lineal de etileno con \alpha-olefina o estireno.

20. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la espuma se ha extruído en forma de una lámina.

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21. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la composición de polímero comprende un polímero reticulado.

22. La espuma expandida de la reivindicación 21, en la que el polímero reticulado es el producto de un polímero olefínico que tiene grupos funcionales colgantes ácido carboxílico, grupos funcionales colgantes hidroxilo, grupos funcionales colgantes amino, grupos funcionales colgantes amida, o una de sus combinaciones, con un agente reticulante seleccionado del grupo que consiste en silanos con funcionalidad epoxi, silanos con funcionalidad amina, alcoxi silanos organofuncionales, titanatos, resinas con multifuncionalidad epoxi y agentes reticulantes de tipo amino.

23. La espuma expandida de la reivindicación 21, en la que el polímero reticulado se prepara mediante el uso de un compuesto generador de radicales libres.

24. La espuma expandida de la reivindicación 23, en la que el compuesto generador de radicales libres es un peróxido orgánico.

25. La espuma expandida de la reivindicación 23, en la que el compuesto generador de radicales libres es un compuesto con multifuncionalidad azido.

26. La espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la espuma expandida está perforada con una densidad de agujeros mayor que un agujero por diez centímetros cuadrados.

27. Un panel de aislamiento acústico que comprende dos capas externas y una lámina de espuma dispuesta entre las dos capas externas, comprendiendo la lámina de espuma una espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

28. El panel de la reivindicación 27, en el que la espuma expandida tiene un coeficiente de absorción acústica determinado según la norma ASTM D 1050 a 1.000 Hz que es mayor que 0,15.

29. Una lámina de espuma que comprende la espuma expandida de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, que tiene un coeficiente de absorción acústica determinado según la norma ASTM D 1050 a 1.000 Hz que es mayor que 0,15.