ES2287457T3 - Placa de policarbonato de paredes multiples y procedimiento de produccion de la misma. - Google Patents

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Lina Prada
Augustina Martina Tacke-Willemsen
Hendrik Verhoogt
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Abstract

Un procedimiento para producir una placa termoplástica de paredes múltiples que comprende: extrudir una composición que comprende una resina de policarbonato fundida con un contenido de Fries de 10 ppm hasta 2000 ppm.

Description

Placa de policarbonato de paredes múltiples y procedimiento de producción de la misma.
Antecedentes de la invención
Las placas y perfiles de policarbonato se usan ampliamente en aplicaciones arquitectónicas que requieren elementos estructurales transparentes y livianos. Por ejemplo, las placas de policarbonato se usan frecuentemente como un reemplazo del cristal en ventanas, claraboyas e invernaderos, y los perfiles de policarbonato se usan frecuentemente para acristalamientos de iluminación, especialmente para secciones de paredes delgadas y uniones de tipo encaje a presión. Cuando se requieren propiedades aislantes, resulta de preferencia el uso de placas de policarbonato de paredes múltiples, que se produce típicamente extrusionando una composición de policarbonato fundido a través de un molde y un canal de vacío que tiene una forma complicada que corresponde a los canales deseados en la placa final. Los procedimientos para la producción de placas de paredes múltiples están descritos, por ejemplo, en las Patentes de EEUU Nº 4.707.393 de Vetter, 5.846.659 de Lower y col., y 5.972.475 de Beekman.
La fabricación de la placa de paredes múltiples es un desafío porque la placa que sale del extrusor debe mantener la forma complicada del molde hasta que la resina alcanza una temperatura inferior a la de fundido. Para asegurar que la placa de paredes múltiples no colapse previo al enfriado, debe usarse resina de policarbonato con una alta resistencia de fundido. En la práctica esto se logró usando policarbonatos ramificados preparados mediante la introducción de agentes ramificadores en el procedimiento llamado procedimiento interfacial. En el procedimiento interfacial para la síntesis de policarbonato, se combina una solución acuosa de un fenol dihídrico (por ejemplo, bisfenol-A) con un disolvente orgánico (por ejemplo, diclorometano) que contiene un haluro de carbonilo (por ejemplo, fosgeno). Tras mezclar las fases orgánicas y acuosas inmiscibles, el fenol dihídrico reacciona con el haluro de carbonilo en la interfase de las fases. Típicamente, se agrega a la fase acuosa un catalizador de transferencia de fases, tal como una amina terciaria, para mejorar la velocidad de reacción. Este procedimiento tiende a producir un policarbonato esencialmente libre de ramificaciones. Para alcanzar la elevada resistencia del fundido requerida para la producción de la placa de paredes múltiples, se introducen agentes ramificadores intencionalmente dentro de la mezcla de la reacción.
El procedimiento interfacial tiene varias desventajas inherentes. En primer lugar, requiere el uso de fosgeno como un reactivo. Segundo, requiere grandes cantidades de un disolvente orgánico que puede crear emisiones volátiles de difícil eliminación e indeseables desde el punto de vista ambiental. Tercero, requiere una cantidad relativamente importante de inversión en equipo y capital. Cuarto, el policarbonato producido por el procedimiento interfacial es propenso a tener un color irregular, niveles relativamente altos de partículas y un contenido relativamente alto de cloro que puede causar la corrosión de los aparatos de fabricación.
Dadas las desventajas del procedimiento interfacial, sería deseable preparar una placa de paredes múltiples usando un policarbonato preparado por medio del procedimiento llamado procedimiento de fundido. En el procedimiento de fundido, se sintetizan policarbonatos por una reacción de transesterificación en la que se condensa un diéster de ácido carbónico (por ejemplo, carbonato de difenilo) con un fenol dihídrico (por ejemplo, bisfenol-A). Esta reacción se lleva a cabo sin un disolvente, y se completa mezclando los reactivos bajo presión reducida y temperatura elevada con destilación simultánea del alcohol arílico (por ejemplo, fenol) producido por la reacción. La técnica de fundido es superior a la técnica interfacial porque no usa fosgeno, no requiere un disolvente, y usa menos equipamiento. Más aún, el policarbonato producido por el procedimiento de fundido no contiene contaminación por cloro de los reactivos, tiene niveles inferiores de partículas y tiene un color más consistente. Sin embargo, los autores de la presente invención encontraron que el uso de policarbonatos convencionales fundidos en un procedimiento de producción de placas de paredes múltiples causa una falta de uniformidad inaceptable en la distribución de resina de policarbonato a lo largo del espesor de la placa de paredes múltiples. Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de un procedimiento práctico para la preparación de placas de paredes múltiples usando un policarbonato fundido.
Resumen de la invención
Los inconvenientes mencionados anteriormente y otros inconvenientes y desventajas de la técnica anterior se mejoran por medio de un procedimiento para la producción de una placa termoplástica de paredes múltiples que comprende la extrusión de una composición que comprende una resina de policarbonato fundida que tiene un contenido de Fries de 10 partes por millón en peso (ppm) a 2000 ppm. A continuación se describen en detalle otras formas de realización, incluyendo una placa de paredes múltiples preparada por el procedimiento.
Descripción detallada
Los presentes inventores descubrieron que puede prepararse una placa termoplástica de paredes múltiples con una excelente uniformidad a lo largo de su espesor por medio de un procedimiento que comprende la extrusión de una composición que comprende una resina de policarbonato fundida con un contenido de Fries desde 10 ppm hasta 2000 ppm.
Sin la intención de estar ligados a ninguna hipótesis en particular, los autores de la presente invención creen que el éxito de su invención está relacionado con el uso de un policarbonato fundido que tiene una cantidad finita, aunque cuidadosamente controlada, de ramificaciones que surgen del reordenamiento de Fries del policarbonato durante la síntesis. En el reordenamiento de Fries, que se representa a continuación, se reordena el enlace carbonato en un policarbonato lineal (I) para formar un producto intermedio de Fries (II) que tiene un enlace éster y un grupo hidroxilo fenólico libre. La posterior polimerización en el grupo hidroxilo fenólico libre por reacción de, por ejemplo, bisfenol-A (BPA) y carbonato de difenilo (DPC) en presencia de un catalizador da como producto un policarbonato ramificado (III).
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El contenido de Fries del policarbonato ramificado resultante (III) puede determinarse por metanolisis seguida por análisis de las cantidades relativas de bisfenol-A (de unidades no reordenadas) y 2-(4-hidroxibencen)-2-(3-metilcarboxilic-4-hidroxibencen)propano (de unidades de Fries reordenadas).
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Los autores de la presente invención creen que la falta de uniformidad de extrusión que se presenta cuando se usan policarbonatos convencionales fundidos para preparar placas de paredes múltiples puede estar asociada con el elevado contenido de Fries de estos policarbonatos. En particular, la ramificación asociada con elevados contenidos de Fries causa un comportamiento seudoplástico en el extrusor que lleva a la acumulación de más policarbonato en los bordes de la placa de paredes múltiples que en el centro. Estos efectos no deseados se reducen o eliminan cuando el procedimiento usa un policarbonato fundido que tiene un contenido de Fries de entre aproximadamente 10 ppm y aproximadamente 2000 ppm.
La resina de policarbonato fundido se produce por reacción de un fenol dihídrico con un diéster de ácido carbónico. Como se usa en este documento, la frase "fenol dihídrico" incluye, por ejemplo, compuestos de bisfenol que tienen la fórmula (IV):
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en la que R^{a} y R^{b} se seleccionan cada uno independientemente de radicales halógeno, hidrocarburo monovalentes e hidrocarbonoxi monovalentes; W se selecciona de radicales hidrocarburo divalentes,
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p y q son cada uno independientemente números enteros desde 0 hasta 4; y b es 0 ó 1.
Los radicales hidrocarburo monovalentes representados por R^{a} y R^{b} incluyen los radicales alquilo, cicloalquilo, arilo, aralquilo y alcarilo. Los radicales alquilo de preferencia son aquellos que contienen desde 1 hasta aproximadamente 12 átomos de carbono. Los radicales cicloalquilo de preferencia son aquellos que contienen desde 4 hasta aproximadamente 8 átomos de carbono en el anillo. Los radicales arilo de preferencia son aquellos que contienen desde 6 hasta 12 átomos de carbono en el anillo, por ejemplo, fenilo, naftilo y bifenilo. Los radicales alcarilo y aralquilo de preferencia son aquellos que contienen desde 7 hasta aproximadamente 14 átomos de carbono. Los radicales halógeno de preferencia representados por R^{a} y R^{b} son cloro y bromo.
Los radicales hidrocarburo divalentes incluyen los radicales alquileno, alquilideno, cicloalquileno y cicloalquilideno. Los radicales alquileno de preferencia son aquellos que contienen desde 2 hasta aproximadamente 30 átomos de carbono. Los radicales alquilideno de preferencia son aquellos que contienen desde 1 hasta aproximadamente 30 átomos de carbono. Los radicales cicloalquileno y cicloalquilideno de preferencia son aquellos que contienen desde 6 hasta aproximadamente 16 átomos de carbono en el anillo.
Los radicales hidrocarbonoxi monovalentes representados por R^{a} y R^{b} pueden estar representados por la fórmula -OR^{2} en la que la R^{2} es un radical hidrocarburo monovalente del tipo descrito anteriormente para R^{a} y R^{b}. Los radicales hidrocarbonoxi monovalentes de preferencia son los radicales alcoxi y ariloxi.
Los fenoles dihídricos adecuados incluyen, pero no están limitados a 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano (bisfenol-A, BPA); 2,2-bis(3,5-dibromo-4-hidroxifenil)propano; 2,2-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)propano; 1,1-bis(4-hidroxifenil)ciclohexano; 1,1-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)cyclohexano; 1,1-bis(4-hidroxifenil)decano; 1,1-bis(4-hidroxifenil)propano; 1,1-bis(4-hidroxifenil)ciclodecano: 1,1-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)ciclododecano; 4,4-dihidroxifenil éter; 4,4-tiodifenol; 4,4-dihidroxi-3,3-dichlorodifenil éter; 4,4-tiodifenol; 4.4-dihidroxi-3,3-diclorodifenil éter; 4,4-dihidroxi-2,5-dihidroxidifenil éter (BPI); 1,1-bis(4-hidroxifenil)-1-feniletano; 1,1-bis(3-metil-4-hidroxifenil)-1-feniletano, y similares, y mezclas que comprenden al menos uno de los fenoles dihídricos anteriores. En una forma de realización, los restos de fenol dihídrico en el policarbonato comprenden 100 mol % de restos derivados de BPA.
Opcionalmente, pueden usarse compuestos polifuncionales en combinación con los fenoles dihídricos. Los compuestos polifuncionales adecuados usados en la polimerización de policarbonato ramificado incluyen, pero no se limitan a, 1,1,1-tris(4-hidroxifenil)etano, 4-[4-[1,1-bis(4-hidroxifenil)-etil]-dimetilbencilo], anhídrido trimelítico, ácido trimelítico, sus derivados cloruro de ácido, o combinaciones que comprenden al menos uno de los compuestos polifuncionales anteriores.
Pueden usarse diversos compuestos como el diéster de ácido carbónico incluyendo, pero no limitado a compuestos de carbonato de diarilo, compuestos de carbonato de dialquilo y compuestos de carbonato de alquilarilo. Los diésteres de ácido carbónico incluyen, pero no se limitan a carbonato de difenilo; bis(4-t-butilfenil)carbonato; bis(2,4-diclorofenil)carbonato; bis(2,4,6-triclorofenil)carbonato; bis(2-cianofenil)carbonato; bis(o-nitrofenil)carbonato; carbonato de ditolilo; carbonato de m-cresol; carbonato de dinaftilo; bis(difenil)carbonato; carbonato de dietilo; carbonato de dimetilo; carbonato de dibutilo; carbonato de diciclohexilo; y composiciones que comprenden al menos uno de los diésteres anteriores. De éstos, resulta de preferencia el carbonato de difenilo. Si se usan dos o más de estos compuestos, resulta de preferencia que uno sea carbonato de difenilo.
Además del fenol dihídrico y del carbonato de diarilo, la síntesis de policarbonato fundido puede, opcionalmente, usar un agente de protección de grupos funcionales terminales "end caping". Los agentes de protección de grupos funcionales terminales adecuados incluyen compuestos hidroxi aromáticos monovalentes, derivados haloformato de compuestos hidroxi aromáticos monovalentes, ácidos carboxílicos monovalentes, derivados haluro de ácidos carboxílicos monovalentes y composiciones que comprenden al menos uno de los agentes de protección de grupos funcionales terminales anteriores. Los agentes de protección de grupos funcionales terminales específicos incluyen, por ejemplo, fenol, p-terc-butilfenol, p-cumilfenol, p-cumilfenolcarbonato, ácido undecanoico, ácido láurico, ácido esteárico, cloroformato de fenilo, cloroformato de t-butilfenilo, cloroformato de p-cumilo, cloroformato de cromano, octilfenilo, cloroformato de nonilfenilo y similares, y combinaciones que comprenden al menos uno de los agentes de protección de grupos funcionales terminales anteriores. Cuando está presente, el agente de protección de grupos funcionales terminales, se usa, de preferencia en una cantidad de entre aproximadamente 0,01 y aproximadamente 0,20 moles por 1 mol del fenol dihídrico. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia usar una cantidad de agente de protección de grupos funcionales terminales de al menos aproximadamente 0,02 moles. También dentro de este intervalo resultará de preferencia usar una cantidad de agente de protección de grupos funcionales terminales de hasta aproximadamente 0,15 moles, de más preferencia de hasta aproximadamente 0,10 moles.
El policarbonato fundido usado en el procedimiento tiene un contenido de Fries de aproximadamente 10 ppm hasta aproximadamente 2.000 ppm. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia usar un policarbonato fundido con un contenido de Fries de al menos aproximadamente 50 ppm, de más preferencia de al menos aproximadamente 100. También dentro de este intervalo resultará de preferencia usar un policarbonato fundido con un contenido de Fries de hasta aproximadamente 1.800 ppm. Cuando el contenido de Fries es mayor que 2.000 ppm, aumenta la dificultad en la extrusión del policarbonato fundido.
En una forma de realización de preferencia, el policarbonato fundido tiene un peso molecular promedio en peso desde aproximadamente 20.000 unidades de masa atómica (UMA) hasta aproximadamente 50.000 UMA, medido por medio de cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) usando patrones de policarbonato. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia usar un policarbonato fundido con un peso molecular promedio en peso de al menos aproximadamente 25.000 UMA, de más preferencia de al menos aproximadamente 30.000 UMA. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia usar un policarbonato fundido con un peso molecular promedio en peso de hasta aproximadamente 40.000 UMA, de más preferencia de hasta aproximadamente 35.000 UMA. Cuando el peso molecular promedio en peso es mayor que aproximadamente 50.000 UMA, el policarbonato fundido puede resultar altamente viscoso. Para procesar el policarbonato altamente viscoso en placas o perfiles, se necesitan temperaturas de procesamiento altas que pueden causar una degradación térmica no deseada. Cuando el peso molecular promedio en número es menor que aproximadamente 20.000, el policarbonato fundido puede resultar insuficientemente viscoso para la extrusión y la resistencia del fundido puede ser inadecuada, disminuyendo la resistencia de las placas o perfiles formados.
En una forma de realización de preferencia, la composición comprende menos que aproximadamente 10 ppm del halógeno total, de más preferencia menos que aproximadamente 5 ppm de halógeno total en base al peso de policarbonato fundido. En este documento se define "halógeno total" a la suma de flúor, cloro, bromo, yodo y astato elementales. Tales niveles de halógeno bajos minimizan cualquier corrosión del equipo de fabricación en contacto con la composición. En una forma de realización de especial preferencia, el policarbonato fundido comprende menos que aproximadamente 10 ppm de cloro, de más preferencia menos que aproximadamente 5 ppm de cloro, en base al peso del policarbonato fundido. Puede medirse el poder corrosivo del policarbonato fundido exponiendo las placas de metal en contacto directo con la superficie con el policarbonato fundido y a continuación midiendo la decoloración de las placas de acuerdo a la norma ASTM E308. La determinación de halógenos en el policarbonato puede cuantificarse mediante pirólisis del policarbonato bajo condiciones controladas usando un horno con zonas separadas inertes y de combustión que promueven la combustión completa de cualquier cloro unido orgánicamente al cloruro de hidrógeno (HCl). El HCl producido puede transformarse en una célula de valoración coulométrica, en la que se valora con iones de plata (Ag^{+}) para determinar la concentración de cloruro.
No hay limitaciones especiales en el procedimiento para preparar el policarbonato fundido siempre que de cómo resultado un contenido de Fries de aproximadamente 10 ppm hasta aproximadamente 2000 ppm. Un procedimiento adecuado para preparar el policarbonato fundido está descrito en, por ejemplo, la Patente de EEUU Nº 6.228.973 de McCloskey y col. En esta referencia, se prepara el policarbonato fundido por oligomerización y polimerización posterior de un fenol dihídrico y un carbonato de diarilo en presencia de un catalizador que comprende una sal de tetraorganofosfonio o derivado de la misma y un metal alcalino y/o alcalinotérreo o derivados de los
mismos.
La composición comprende de preferencia el policarbonato fundido en una cantidad desde aproximadamente 85 hasta 100% en peso en base al peso total de la composición. Dentro de este intervalo, puede resultar de preferencia usar una cantidad de policarbonato fundido de al menos aproximadamente 90% en peso, de más preferencia, al menos aproximadamente 95% en peso, y de más preferencia aún al menos aproximadamente 98% en peso, y de más preferencia aún al menos aproximadamente 99% en peso. También dentro de este intervalo, puede resultar de preferencia usar una cantidad de policarbonato fundido de hasta aproximadamente 99,99% en peso, de más preferencia hasta aproximadamente 99,95%, y de más preferencia aún hasta aproximadamente 99,9% en peso por ciento.
Opcionalmente, la composición puede comprender además un aditivo. Los aditivos adecuados incluyen estabilizadores de calor, compuestos epoxi, absorbentes de rayos ultravioleta, agentes liberadores de moho, colorantes, agentes antiestáticos, agentes antideslizantes, agentes antibloqueo, lubrificantes, agentes antiniebla, aceites naturales, aceites sintéticos, ceras, rellenos orgánicos, rellenos inorgánicos, retardadores de llama, antioxidantes, estabilizadores de luz, y similares, así como las combinaciones que comprenden al menos uno de los aditivos anteriores.
Los ejemplos de rellenos adecuados incluyen fibras de vidrio, asbesto, fibras de carbón, sílice, talco, carbonato de calcio, sulfato de bario, siloxanos y similares, y una combinación que comprende al menos uno de los rellenos anteriores. Los ejemplos de estabilizadores de calor adecuados incluyen trifenil fosfito, tris-(2,6-dimetilfenil)fosfito, tris-(mono y dinonilfenilo mezclados)fosfito, fosfonato de dimetilbenceno, tris-(2,4-di-t-butilfenil)fosfito, fosfato de trimetilo, y similares, y combinaciones que comprenden al menos uno de los estabilizadores de calor anteriores. Los ejemplos de antioxidantes adecuados incluyen octadecil-3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato, pentaeritritil-tetrakis[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato], y similares, y combinaciones que comprenden al menos uno de los antioxidantes anteriores. Los ejemplos de estabilizadores de luz adecuados incluyen 2-(2-hidroxi-5-metilfenil)benzotriazol, 2-(2-hidroxi-5-terc-octilfenil)-benzotriazol, 2-hidroxi-4-n-octoxi benzofenona, y similares, y combinaciones que comprenden al menos uno de los anteriores estabilizadores de luz. Los ejemplos de agentes antiestáticos adecuados incluyen monoestearato de glicerol, estearilsulfonato de sodio, dodecilbencensulfonato de sodio, tetra alquilfosfonio o sales de amonio de perfluorosulfonatos o perfluorosulfonamidas, y similares, y combinaciones que comprenden al menos uno de los agentes antiestáticos anteriores. Los ejemplos de agentes liberadores de moho incluyen estearato de estearilo, cera de abejas, cera montana, cera de parafina, tetraestearato de pentaeritritol, poliolefinas de bajo peso molecular, y similares, y combinaciones que comprenden al menos uno de los agentes liberadores de moho anteriores. Tales aditivos pueden mezclarse en un momento adecuado durante la mezcla de los componentes para la formación de la composición. Como alternativa, pueden mezclarse previamente los aditivos y agregarse a la composición en forma de una mezcla. Los aditivos pueden también mezclarse primero para formar una mezcla compactada. A continuación puede agregarse la mezcla compactada a la composición. En H. Zweifel, Ed., "Plastics Additives Handbook", 5º Edición, Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati (2001) se describen aditivos adicionales.
Los expertos en la técnica pueden determinar las cantidades adecuadas de aditivos sin excesiva experimentación.
La composición puede prepararse mezclando íntimamente el policarbonato fundido y cualquier aditivo opcional. No existe ninguna limitación especial en el procedimiento de mezclado de la composición. En una forma de realización, denominada mezcla en línea, se realiza la mezcla en un extrusor conectado al aparato de polimerización del fundido. En otra forma de realización, denominada mezcla fuera de línea, se realiza la mezcla en un extrusor compuesto separado del aparato de polimerización del fundido.
Ya sea en la mezcla en línea como en la mezcla fuera de línea, puede agregarse cada aditivo en forma separada, los aditivos pueden agregarse como una mezcla, o uno o más aditivos pueden agregarse en la forma de un lote maestro o una mezcla compactada en el policarbonato fundido. El agregado de aditivos como una mezcla compactada comprende la mezcla de los aditivos, en la forma de polvos y/o líquidos, compactando a continuación la mezcla en pellets. El uso de una mezcla compactada evita la formación excesiva de polvo durante el procesamiento y reduce la separación de los aditivos durante la mezcla.
El mezclado fuera de línea comprende típicamente una etapa de premezcla y una etapa de mezcla-fusión. En la etapa de premezcla, los componentes se mezclan a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión del policarbonato, formando una premezcla. La premezcla puede realizarse usando una mezcladora rotativa o una mezcladora de cinta. Como alternativa, la premezcla puede usar una mezcladora de alta cizalla tal como el mezclador Henschel, o similar. En la etapa de mezcla-fusión, la premezcla se funde y además se mezcla como un fundido. La mezcla en línea comprende típicamente sólo una etapa de mezcla-fusión como se describió anteriormente. Como tal, se omite la etapa de premezcla.
En una forma de realización de preferencia, se omite la etapa de premezcla y los componentes se agregan directamente a la sección de alimentación de un dispositivo de mezcla de fundido (tal como un extrusor) por medio de sistemas de alimentación separados. En la etapa de mezcla-fusión, los componentes pueden amasarse fundidos en una extrusora de doble tornillo, y se forman los pellets.
Una ventaja importante del presente procedimiento es que permite que la composición esté uniformemente extrusionada a lo largo del espesor de la placa de paredes múltiples. Las placas de paredes múltiples típicamente comprenden una pluralidad de secciones repetitivas en la dirección del espesor que tienen un diseño y dimensiones nominalmente idénticos y por lo tanto tienen masas nominalmente idénticas por área unitaria. Por ejemplo, una placa de paredes múltiples comprende 9 secciones que se repiten. Por lo tanto puede medirse la uniformidad de la placa extrusionada como la desviación estándar relativa en masa por área unitaria determinada por mediciones efectuadas en al menos 3 secciones nominalmente idénticas. Resulta de preferencia que la desviación estándar relativa sea menor que aproximadamente 3%, de más preferencia menor que aproximadamente 2%, de más preferencia aún menor que aproximadamente 1,5%.
Como alternativa, puede medirse la uniformidad de extrusión como la desviación máxima relativa para cualquier sección de la placa. Por ejemplo, si la masa objetivo por área unitaria es 2000 gramos por metro cuadrado (g/m^{2}), y existen tres secciones nominalmente idénticas de la placa con masas reales por área unitaria de 2002, 1970 y 2012 g/m^{2}, la desviación máxima relativa es (100)(2000-1970)/2000 = 1,5%. Resulta de preferencia, que la desviación máxima relativa en masa por área unitaria, medida en al menos tres secciones sea menor que aproximadamente 4%, de más preferencia menor que aproximadamente 3%, de más preferencia aún menor que aproximadamente 2%.
En una forma de realización de preferencia, la composición tiene una velocidad de fluidez volumétrica (MVR) de aproximadamente 4 hasta aproximadamente 6 centímetros cúbicos por 10 minutos (cm^{3}/10 minutos), medida a 300ºC y 1,2 kilogramos de acuerdo con ISO 1133. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia usar un policarbonato fundido con una MVR de al menos aproximadamente 4,5 cm^{3}/10 minutos. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia usar un policarbonato fundido con una MVR de hasta aproximadamente 5,5 cm^{3}/10 minutos.
En otra forma de realización, la composición tiene un relación de índice de fluidez (MIR) de aproximadamente 1,3 hasta aproximadamente 1,7, donde la relación de índice de fluidez se define como la relación de la velocidad de fluidez volumétrica mediad a 300ºC y 2,16 kilogramos. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una relación de índice de fluidez de al menos aproximadamente 1,35. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una relación de índice de fluidez de hasta aproximadamente 1,65.
Las placas de paredes múltiples pueden tener una masa por área unitaria, medida en kilogramos por metro cuadrado (kg/m^{2}) de aproximadamente 0,5 kg/m^{2} hasta aproximadamente 8 kg/m^{2}. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa de paredes múltiples con una masa por área unitaria mayor o igual que aproximadamente 1 kg/m^{2}, de más preferencia mayor o igual que aproximadamente 2 kg/m^{2}. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa de paredes múltiples con una masa por área unitaria menor o igual que aproximadamente 7 kg/m^{2}, de más preferencia menor o igual que aproximadamente 6 kg/m^{2}. Las placas de paredes múltiples pueden tener un espesor de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 50 milímetros (mm). Dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa de paredes múltiples con un espesor mayor o igual que aproximadamente 4 mm. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener placas de paredes múltiples con un espesor menor o igual que aproximadamente 40 mm.
En una forma de realización, el procedimiento comprende además la extrusión de la composición a través de un filtro de fusión a una temperatura de aproximadamente 300ºC hasta aproximadamente 350ºC. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia extrudir a una temperatura mayor o igual que aproximadamente 310ºC, de más preferencia mayor o igual que aproximadamente 320ºC. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia extrudir a una temperatura menor o igual que aproximadamente 340ºC, de más preferencia menor o igual que aproximadamente 330ºC. El filtro de fusión puede tener un tamaño de poro menor o igual que aproximadamente 50 micrometros, de preferencia menor o igual que aproximadamente 30 micrometros, y de más preferencia menor o igual que aproximadamente 10 micrometros.
La placa de policarbonato de paredes múltiples puede prepararse extrusionando una composición de policarbonato fundida a través de un molde y un canal de vacío con una forma correspondiente a los canales deseados de la placa final. No existe limitación especial en la estructura o geometría de las placas de paredes múltiples. Los procedimientos para la producción de placas de paredes múltiples se describen, por ejemplo, en las Patentes de EEUU Nº 4.707.393 de Vetter, 5.846.659 de Lower y col. y 5.972.475 de Beekman. En una forma de realización de preferencia, la placa de paredes múltiples se coextrusiona con una capa que absorbe los rayos UV adherida a una superficie de la placa de paredes múltiples. Por ejemplo, como se describe en la Patente de EEUU Nº 4.707.393 de Vetter, la placa de paredes múltiples puede coextrudirse con una capa de recubrimiento y una capa que absorbe rayos UV interpuestas entre la placa de paredes múltiples y la capa de recubrimiento. Como alternativa, la placa de paredes múltiples extrusionada puede recubrirse con una capa basada en acrílico o basada en silicona que contiene aditivos tales como absorbedores de UV para protección UV, tensioactivos para proporcionar propiedades antiestática o antipolvo, o colorantes y/o pigmentos para efectos visuales.
Otra forma de realización es una placa termoplástica de paredes múltiples fabricada extrusionando una composición que comprende una resina de policarbonato fundida que tiene un contenido de Fries de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 2000 ppm.
Otra forma de realización es una placa termoplástica sólida, de capa única, fabricada extrusionando una composición que comprende una resina de policarbonato fundida con un contenido de Fries de aproximadamente 10 hasta aproximadamente 2000 ppm. La placa termoplástica puede tener una masa por área unitaria de aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 15 kg/m^{2}. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa termoplástica con una masa por área unitaria mayor o igual que aproximadamente 1 kg/m^{2}, de más preferencia mayor o igual que aproximadamente 5 kg/m^{2}. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa termoplástica con una masa por área unitaria menor o igual que aproximadamente 12 kg/m^{2}, de más preferencia menor o igual que aproximadamente 10 kg/m^{2}. La placa termoplástica puede tener un espesor de aproximadamente 0,5 mm hasta aproximadamente 15 mm. Dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa termoplástica con un espesor mayor o igual que aproximadamente 1 mm. También dentro de este intervalo, resultará de preferencia tener una placa termoplástica con un espesor menor o igual que aproximadamente 12 mm.
La placa termoplástica puede coextrudirse con un recubrimiento basado en acrílico o basado en silicona que contiene aditivos, tales como absorbedores de rayos UV para protección UV, tensioactivos para proporcionar propiedades antiestáticas o antipolvo, o colorantes y/o pigmentos para efectos visuales. El recubrimiento se adhiere a la superficie de la placa termoplástica.
La invención se ilustra además por medio de los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplo 1, Ejemplos comparativos 1 y 2
Se prepararon tres composiciones. El Ejemplo Comparativo 1 se usó como policarbonato producido por medio de síntesis interfacial. El Ejemplo Comparativo 2 se usó como policarbonato fundido con un contenido de Fries mayor que 2000 ppm. Cada composición incluyó el agente de procesamiento tetraestearato de pentareitritol (PETS) y el estabilizador de calor de fosfito tris(2,4-di-terc-butilfenil) fosfito obtenido como IRGAFOS® 168. El Ejemplo Comparativo 1 se preparó de acuerdo con el procedimiento de mezclado fuera de línea. Se mezclaron los aditivos en un polvo de policarbonato para formar un concentrado, y a continuación se agregó el concentrado a la composición de policarbonato por medio de mezclado y fundido en un extrusor. Las composiciones del Ejemplo Comparativo 2 y del Ejemplo 1 se prepararon usando el procedimiento en línea. En primer lugar se mezclaron los aditivos juntos, y a continuación se formaron pellets compactados. Posteriormente se agregaron los pellets al policarbonato fundido. El peso molecular promedio en peso del policarbonato (M_{w}) se determinó por medio de cromatografía líquida de alto rendimiento usando patrones de policarbonato. Las velocidades de fluidez volumétrica (MVR) se determinaron a temperaturas y masas especificadas y de acuerdo con ISO 1133. Las relaciones de índices de fluidez (MIR) se calcularon a continuación usando los valores de MVR determinados y la siguiente fórmula:
MIR = [MVR a 300ºC/21,6 kg/MVR a 300ºC/2,16 kg]/10
Se midió el porcentaje de transmisión de luz y la turbiedad en un intervalo de longitudes de onda desde 380 hasta 750 nm en una muestra con un espesor de 2,5 milímetros de acuerdo con la norma ASTM D 1003 usando un colorímetro Gardner XL835. Se usó el mismo equipo para medir el Índice de Amarillo (YI) en el mismo intervalo de longitudes de onda y en el mismo espesor de muestra de acuerdo con la norma ASTM D1925.
El contenido de Fries se midió por metanolisis con KOH de resina y se informó como partes por millón (ppm). El contenido de Fries para cada uno de los policarbonatos fundidos que se presentan en la Tabla 1 se determinó de la siguiente manera. Primero, se disolvieron 0,50 gramos de policarbonatos en 5,0 ml de tetrahidrofurano (que contenía p-terfenilo como patrón interno). A continuación, se agregó a esta solución 3,0 mililitros de hidróxido de potasio al 18% en metanol.
Se agitó la mezcla resultante durante dos horas aproximadamente a 23ºC. Posteriormente, se agregó 1,0 mililitro de ácido acético y se agitó la mezcla durante 5 minutos. Se dejó cristalizar el acetato de potasio durante 1 hora. Se filtró el sólido y se analizó el filtrado resultante por cromatografía líquida de alto rendimiento usando p-terfenilo como patrón interno.
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(Tabla pasa a página siguiente)
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Las composiciones y los valores de las propiedades se muestran en la Tabla 1, a continuación.
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Posteriormente se probó el poder corrosivo de las formulaciones. Con el objetivo de imitar la potencial corrosión en el equipamiento para extrusión, se realizaron pruebas de corrosión en acero de bajo grado. Para estas pruebas, se cortaron dos placas de acero (15 centímetros x 10 centímetros) de la misma placa, y se limpiaron ambas con acetona. Se recubrió una placa con 50 gramos de Ejemplo Comparativo 1 en pellets y se envolvió en una hoja de aluminio. La segunda placa se recubrió con 50 gramos de Ejemplo 1 en pellets y se envolvió en una hora de aluminio. Se colocaron ambas placas en un horno de aire caliente y se expusieron a temperaturas de 170ºC durante 15 horas y 200ºC durante 5 horas. Previamente y tras los tratamientos con calor, se midieron los valores de L, a y b en las placas de acero de acuerdo con ASTM E308. El cambio de color total debido a la corrosión puede calcularse a partir de la diferencia en los valores correspondientes de L, a y b y los valores de \DeltaE resultantes, como puede verse en la Tabla 2 a conti-
nuación.
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La corrosión de las placas se observó como una decoloración marrón rojiza. La placa recubierta con la composición del Ejemplo 1 mostró un valor de \DeltaE menor y menos decoloración comparada con la placa recubierta con la composición del Ejemplo Comparativo 1.
Cada una de las formulaciones se usó a continuación para preparar placas de paredes múltiples. Se observaron varias ventajas de fabricación para las formulaciones de policarbonato fundido, Ejemplo Comparativo 2 y Ejemplo 1. Específicamente, el tiempo necesario tras el inicio para obtener una placa de paredes múltiples aceptable, por ejemplo, una placa con una distribución de peso dentro de las especificaciones deseadas, se acorta en comparación con la formulación de síntesis interfacial, Ejemplo Comparativo 1.
La Tabla 3 muestra las masas por área unitaria de secciones de una placa de paredes múltiples de 210 centímetros (cm) de ancho con una masa objetivo de 2700 gramos por metro cuadrado (g/m^{2}). La masa por área unitaria de cada sección se calcula por medio de la masa de cada sección dividida por el producto de la longitud y el ancho de la sección. Para cada formulación, se midió la masa por área unitaria para tres muestras a lo largo de la red. Una diferencia de 50 g/m^{2} o más, correspondiente a una desviación relativa de 1,85%, se consideró un fallo.
Como puede verse mediante los datos en la Tabla 3, la distribución de pesos para las tres muestras del Ejemplo Comparativo 2 variaron ampliamente y mostraron valores fuera del intervalo especificado de 2650 a 2750 g/m^{2}. Este resultado pudo deberse al mayor nivel de producto Fries en el Ejemplo Comparativo 2, que a su vez pudo haber causado un efecto de comportamiento seudoplástico. Sin embargo, como se observa en las muestras del Ejemplo 1, un nivel de Fries inferior (2000 ppm) dio como resultado una distribución de pesos más coherente.
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11
Aunque la invención se describió con referencia a una forma de realización de preferencia, los expertos en la técnica comprenderán que pueden realizarse diversos cambios y pueden sustituirse equivalentes por elementos de los mismos sin apartarse del alcance de la invención. Además, pueden realizarse muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por consiguiente, la invención no tiene la intención de estar limitada a la forma de realización particular descrita como la mejor manera contemplada de llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá todas las formas de realización que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones.
Todas las patentes, solicitudes de patente, y otras referencias citadas se incorporan en este documento por referencia en su totalidad.

Claims (7)

1. Un procedimiento para producir una placa termoplástica de paredes múltiples que comprende:
extrudir una composición que comprende una resina de policarbonato fundida con un contenido de Fries de 10 ppm hasta 2000 ppm.
2. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la resina de policarbonato fundida tiene un contenido de Fries de 50 a 2000 ppm.
3. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la resina de policarbonato fundida tiene un contenido de Fries de 100 a 1800 ppm.
4. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la composición comprende un porcentaje de policarbonato fundido mayor o igual a 85 por ciento en peso.
5. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que la placa termoplástica de paredes múltiples comprende una pluralidad de secciones que tienen una desviación estándar relativa en masa por área unitaria menor que 2%.
6. Una placa termoplástica de paredes múltiples fabricada por medio del procedimiento de la Reivindicación 1.
7. La placa de paredes múltiples de la Reivindicación 6, que comprende una pluralidad de secciones que tiene una desviación relativa máxima en masa por área unitaria menor que 2%.
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