ES2999666T3

ES2999666T3 - Functionalized particulate bicarbonate as blowing agent, foamable polymer composition containing it, and its use in manufacturing a thermoplastic foamed polymer

Info

Publication number: ES2999666T3
Application number: ES18740246T
Authority: ES
Inventors: Malave Jorge Alejandro Kabbabe; Karine Cavalier; Jean-Philippe Pascal
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: WO2019016355A1; EP3655469B1; BR112020000919B1; US20240239980A1; US11926722B2; BR112020000919A2; JP2020527186A; HUE069616T2; JP7237922B2; EP3655469A1; CN110997775B; US20200165402A1; CN110997775A

Abstract

Un agente de soplado químico para espumar un polímero termoplástico, por ejemplo plastisol de PVC o una resina polimérica en un proceso de extrusión, comprendiendo dicho agente de soplado químico un bicarbonato particulado funcionalizado que contiene al menos un aditivo, excluyendo preferiblemente un agente de soplado exotérmico. El aditivo puede seleccionarse del grupo que consiste en ácidos de colofonia, cualquier derivado de los mismos y sales de los mismos; o cualquier combinación de los mismos, como por ejemplo que comprende ácido abiético, ácido dihidroabiético, ácido neoabiético, un éster de ácido de colofonia o mezclas de los mismos. El bicarbonato particulado puede funcionalizarse preferiblemente mediante recubrimiento por pulverización, extrusión o co-molienda con al menos un aditivo. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender entre un 50 % en peso y menos de un 100 % en peso del componente de bicarbonato y entre un 0,02 % en peso y un 50 % en peso del aditivo. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender además entre un 0,1 % y un 5 % en peso de sílice. Una composición polimérica espumable que comprende dicho agente de soplado químico. Un proceso para fabricar un polímero espumado, tal como PVC espumado, que comprende dar forma y calentar la composición de polímero espumable, y un polímero espumado obtenido mediante dicho proceso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bicarbonato particulado funcionalizado como agente de expansión, composición polimérica espumable que lo contiene y su uso en la fabricación de un polímero espumado termoplástico

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud reivindica prioridad a la solicitud europea N° 17182354.5, presentada el 20 de julio de 2017 y a la solicitud europea N° 18152720.1, presentada el 22 de enero de 2018.

DECLARACIÓN SOBRE LA INVESTIGACIÓN O EL DESARROLLO PATROCINADO FEDERALMENTE

No aplicable.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un bicarbonato particulado funcionalizado que contiene un aditivo. La invención también se refiere a una composición espumable que lo contiene, tal como un plastisol de PVC, y a su uso/procedimiento para fabricar un polímero espumado termoplástico, en particular PVC espumado.

ANTECEDENTES

Las espumas poliméricas se encuentran prácticamente en todas partes de nuestro mundo moderno y se utilizan en una amplia diversidad de aplicaciones, tales como envases desechables de comida rápida, acolchado de muebles y material aislante.

Las espumas poliméricas se componen de una fase sólida y una fase gaseosa mezcladas entre sí para formar una espuma. La combinación rápida de las dos fases da como resultado la formación de espuma y la formación de una matriz polimérica con burbujas de gas o túneles de gas incorporados en las mismas, lo que se conoce como estructura de celdas cerradas o de celdas abiertas. Las espumas de celdas cerradas son generalmente más rígidas, mientras que las espumas de celdas abiertas son habitualmente flexibles.

El gas que se utiliza en la espuma se denomina agente de expansión y puede ser químico o físico. Los agentes de expansión químicos son sustancias químicas que participan en una reacción o se descomponen, emitiendo un gas en el proceso. Los agentes de expansión físicos son gases que no reaccionan químicamente en el proceso de espumado y, por lo tanto, son inertes con respecto al polímero que forma la matriz.

Para el procesamiento de materiales termoplásticos, tales como poli(cloruro de vinilo) (PVC) o poliolefinas (PO, PE, PP), compuestos estirénicos (PS, ABS, ASA, SAN) y caucho natural y sintético tal como caucho de nitrilobutadieno (NBR) o caucho de cloropreno (CR), se utilizan desde hace varias décadas agentes de expansión químicos. Los agentes de expansión químicos son aditivos en la fabricación de polímeros termoplásticos espumados. Los agentes de expansión químicos son estables a temperatura ambiente pero se descomponen a temperaturas elevadas durante el procesamiento de los polímeros al tiempo que generan gas. Este gas crea una estructura de espuma en el polímero termoplástico. Los agentes de expansión químicos se utilizan en una amplia diversidad de aplicaciones, incluidas la producción de papeles espumados para paredes, cuero artificial, revestimientos para suelos y paredes, refuerzos de alfombras, materiales de aislamiento térmico, sellantes de aislamiento, calzado, componentes de automóviles, aislamiento de cables y materiales de envasado.

Los agentes de expansión conocidos son agentes de expansión exotérmicos tales como diamida del ácido azodicarbónico (azodicarbonamida, ADC, ADCA, N° CAS 123-77-3), las sulfonhidrazidas 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (ObSh , N° CAS 80-51- 3) y p-toluenosulfonilhidrazida (TSH, N° CAS 1576-35-8) y agentes de expansión endotérmicos tales como carbonatos, como bicarbonato de sodio (SBC, NaHCO3, N° CAS 144-55-8) y ácido cítrico y sus ésteres.

Desde hace muchos años, la azodicarbonamida (ADCA) es uno de los agentes de expansión químicos más eficaces y ampliamente utilizados en aplicaciones de termoplásticos celulares y de caucho (véase, por ejemplo, el documento DE-AS 1037700). La azodicarbonamida se descompone al calentarla produciendo un gran volumen de gas, que consiste principalmente en nitrógeno y monóxido de carbono. Estos productos de descomposición son adecuados para crear una espuma de estructura celular fina y uniforme y con poca contracción, una propiedad que es fundamental en la producción de espumas blandas tal como el PVC plastificado (P-PVC) o las espumas de caucho. La temperatura de descomposición de azodicarbonamida puede reducirse de 200-220 grados centígrados hasta 125 grados centígrados mediante la adición de activadores(kickers)adecuados, pero las tasas de descomposición útiles normalmente solo se logran a 140 grados centígrados y temperaturas superiores. Los activadores okickersson aditivos conocidos en la técnica que se usan para influir en la temperatura de descomposición y la velocidad de liberación de gas del agente de expansión.

La azodicarbonamida se puede combinar con otros agentes de expansión químicos con el fin de mejorar el comportamiento de procesamiento del material termoplástico y optimizar el producto final. Por ejemplo, en aplicaciones de PVC rígido celular (U-PVC; sin ablandar el polímero mediante la adición de plastificantes) tales como perfil espumado o lámina espumada, el ADCA puede usarse en combinación con bicarbonato de sodio para producir una estructura de espuma con un rendimiento técnico aceptable (documento GB2314841). Debido a las diferencias en la reología de la masa fundida, el procesamiento y las demandas sobre la estructura de la espuma, esta técnica no se puede transferir al procesamiento de PVC y plastisol de PVC blando y plastificado.

Sin embargo, la azodicarbonamida como agente de expansión en plásticos está prohibida en la Unión Europea desde agosto de 2005 para la fabricación de artículos de plástico destinados a entrar en contacto directo con alimentos.(DIRECTIVA DE LA COMISIÓN 2004/1/CE de 6 de enero de 2004 por la que se modifica la Directiva 2002/72/CE en lo que respecta a la suspensión del uso de azodicarbonamida como agente de expansión". Diario Oficial de la Unión Europea. 13/ 01/2004).

Además, en diciembre de 2012, la Agencia Europea de Productos Químicos (ECHA) anunció que la azodicarbonamida se iba a incluir en suLista de candidatos de sustancias de muy alta preocupación (SVFIC) en los artículos 57 y 59 del Reglamento Reach, que limitará o restringirá el uso futuro de ADCA. Por lo tanto, existe la necesidad de sustitutos del ADCA que tengan el mismo rendimiento beneficioso, especialmente para aplicaciones en PVC espumado.

Si el agente de expansión más utilizado, el ADCA, se enfrenta a cada vez más desafíos debido a las grandes preocupaciones sobre el uso seguro y sostenible de un aditivo de este tipo en formulaciones de polímeros, por ejemplo, entonces se esperaría que aumentara la demanda de encontrar un reemplazo adecuado para la ADCA. En cualquier caso, para las regiones en las que las regulaciones no son tan estrictas, la sustitución parcial o total de ADCA por un agente de expansión alternativo rentable y ecológico proporcionaría una vía para la estrategia de sostenibilidad del usuario final y se alinearía con la tendencia general a eliminar progresivamente dicha sustancia que se considera altamente preocupante

Posibles soluciones alternativas las proporcionan las clases de sulfonilhidrazidas y carbonatos, pero estas sustancias presentan algunas desventajas cuando se utilizan como agentes de expansión, especialmente cuando se utilizan para aplicaciones en PVC blando plastificado.

La p-toluenosulfonilhidrazida (TSH) comienza a descomponerse a una temperatura de aproximadamente 105 grados centígrados, temperatura que se considera demasiado baja para el procesamiento de PVC rígido y plastificado. La 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (OBSH) también libera nitrógeno al descomponerse, pero la característica de generación de gas es diferente a la de la azodicarbonamida. A temperaturas superiores al punto de descomposición de la OBSH, la liberación de nitrógeno es rápida, pero se produce a una temperatura diferente en comparación con la azodicarbonamida. Por debajo de la temperatura absoluta de descomposición del producto de aproximadamente 155 grados centígrados, la descomposición y, por lo tanto, la liberación de gas es lenta. Además, la OBSH tiene la desventaja de que los productos de descomposición y el artículo final espumado producido tienen una decoloración parduzca involuntaria a las temperaturas de procesamiento típicas de P-PVC que son superiores a 180 grados centígrados.

Los carbonatos tales como el bicarbonato de sodio no liberan nitrógeno al descomponerse, sino dióxido de carbono y posiblemente agua. Es típica del dióxido de carbono su alta solubilidad en el polímero, pero permea al exterior de la matriz polimérica más rápidamente que el nitrógeno, lo que lo hace menos eficaz como agente de espumado, especialmente en aplicaciones de PVC plastificado. Los carbonatos generalmente no son útiles para la producción de espumas blandas con una estructura celular fina y uniforme con poca contracción. El bicarbonato de sodio, el representante más común de los carbonatos utilizados como agentes químicos de expansión, presenta una descomposición y una liberación de gas lentas, lo que ocurre en un intervalo de temperaturas más amplio en comparación con la ADCA y la OBSH. La temperatura de descomposición del bicarbonato de sodio puede verse influenciada por el ácido cítrico.

Las partículas de bicarbonato de metal alcalino, tales como partículas de bicarbonato de sodio y partículas de bicarbonato de potasio, son conocidas en la técnica. Estos productos tienen muchas propiedades que los hacen interesantes y son ampliamente utilizados en diversos campos técnicos, tales como la industria farmacéutica, la industria alimentaria y de piensos, en detergentes y en el tratamiento de metales no ferrosos.

La forma más común de producir partículas de bicarbonato es la cristalización mediante carbonización con dióxido de carbono de una solución del metal alcalino correspondiente (carbonato de sodio o potasio, por ejemplo) o una solución del hidróxido del metal alcalino correspondiente. También es común cristalizar bicarbonatos mediante el enfriamiento controlado de soluciones de bicarbonato o mediante la evaporación del disolvente de dichas soluciones.

Para el uso industrial de partículas de bicarbonato de metales alcalinos, se requiere el control de propiedades específicas de las partículas, por ejemplo, su densidad aparente (densidad aparente vertida) o ángulo de reposo.

En la técnica se conocen algunos procedimientos para controlar estos parámetros, tales como la densidad aparente. Por ejemplo, el documento US5411750 divulga un procedimiento para producir bicarbonato de sodio en polvo con una densidad aparente entre 70 y 500 kg/m3. Las partículas se preparan mediante el secado por pulverización de una solución acuosa diluida del bicarbonato con una sal de metal alcalino como aditivo. El documento WO 2014/096457 divulga un procedimiento para producir partículas de bicarbonato de sodio mediante secado por pulverización de una solución acuosa que comprende el 1-10% en peso de bicarbonato de sodio y un aditivo seleccionado del grupo que consiste en sal de magnesio, alquilbencenosulfonato de sodio y lecitina de soja.

El documento EP 3 037388 se refiere a composiciones en polvo que comprenden partículas de bicarbonato de metal alcalino y un aditivo. También se refiere a un procedimiento para preparar partículas de bicarbonato de metal alcalino mediante secado por pulverización de una solución o suspensión acuosa que comprende el 1-10% en peso de bicarbonato de metal alcalino y un ácido resínico o un ácido graso como aditivo. Se refiere también a un procedimiento para preparar partículas de bicarbonato de metal alcalino mediante la trituración conjunta del bicarbonato alcalino en presencia de un ácido resínico como aditivo.

Los agentes de expansión que no son azodicarbonamida mencionados anteriormente no cumplen con el perfil de requisitos esperado de un buen agente de expansión y necesitan mejoras a este respecto.

SUMARIO

Un aspecto de la presente divulgación proporciona un bicarbonato particulado funcionalizado, que puede usarse ventajosamente como un agente de expansión que no es azodicarbonamida en la fabricación de polímeros, en particular para la preparación de un material termoplástico espumado, tal como PVC espumado, poliuretanos, poliamidas, poliolefinas.

Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un bicarbonato particulado funcionalizado y a su uso como agente de expansión químico para el espumado.

• de un polímero termoplástico, o

• una resina polimérica en un proceso de extrusión.

La presente invención se refiere a un agente de expansión química tal como se define en la reivindicación 1.

El aditivo presente en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende o consiste en ácido de colofonia, derivados del mismo, sales del mismo o cualquier combinación de los mismos.

Los derivados adecuados del ácido de colofonia consisten en, o comprenden, uno o más ésteres de ácido de colofonia, tales como ésteres alquílicos C<1-25>de colofonia, ésteres de colofonia de glicerol, ésteres de colofonia de pentaeritritol, o combinaciones de los mismos. Otros derivados adecuados del ácido de colofonia comprenden ácido de colofonia hidrogenado, dímeros de ácido de colofonia o incluso colofonia polimerizada. Un derivado preferido de ácido de colofonia comprende ácido dihidroabiético, preferentemente al menos el 50% en peso de ácido dihidroabiético.

El aditivo de ácido de colofonia presente en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende preferentemente ácido abiético, ácido dihidroabiético, ácido neoabiético, un éster de ácido de colofonia, o mezclas de los mismos, de forma más preferida comprende ácido abiético, ácido dihidroabiético, o mezclas de los mismos.

En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender además al menos un aditivo adicional (distinto del ácido de colofonia, cualquiera de sus derivados, sales del mismo o combinaciones de los mismos) seleccionado de

• uno o más polímeros;

• uno o más aminoácidos, cualquier derivado de los mismos y sales de los mismos;

• una o más sales inorgánicas;

• uno más aceites;

• una o más grasas;

• uno o más ácidos resínicos, cualquiera de sus derivados y sus sales;

• uno o más ácidos grasos, cualquier derivado de los mismos y sales de los mismos;

• un ácido carboxílico o policarboxílico, derivados de los mismos (tales como ésteres), o sales de los mismos;

• uno o más jabones;

• una o más ceras; o

• cualquier combinación de los mismos;

preferentemente seleccionado de al menos un polímero que de forma más preferida se selecciona del grupo que consiste en polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, poli(alcohol vinílico), polisacáridos y combinaciones de los mismos; y de forma incluso más preferida del grupo que consiste en poli(alcohol vinílico) y polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles.

El bicarbonato funcionalizado comprende sílice. Se puede utilizar sílice como coadyuvante del procesamiento, agente anti-apelmazamiento y/o coadyuvante de flujo para el bicarbonato funcionalizado. Se recomienda que la sílice se encuentre en forma amorfa (y no cristalina). Preferentemente la sílice presente en el bicarbonato funcionalizado es sílice precipitada amorfa. El bicarbonato funcionalizado comprende al menos el 0,1% en peso, preferentemente al menos el 0,2% en peso, de forma más preferida al menos el 0,5% en peso de sílice con respecto a la composición total del bicarbonato funcionalizado. Se recomienda que el bicarbonato funcionalizado comprenda no más del 5% en peso de sílice, preferentemente no más del 4% en peso de sílice, de forma más preferida no más del 3% en peso de sílice.

El bicarbonato particulado funcionalizado pueden ser partículas de bicarbonato secadas por pulverización en presencia de dicho aditivo, o partículas de bicarbonato molidas conjuntamente en presencia de dicho aditivo, o recubiertas con el aditivo en un lecho fluido, o granuladas con el aditivo en un lecho fluido, o recubiertas con el aditivo en un dispositivo de extrusión.

El bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos el 50% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 50% al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos el 65% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 35% al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos el 75% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 25% al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos. El bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos el 90% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 10% al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos. Opcionalmente, el bicarbonato funcionalizado puede comprender del 0,1% en peso al 5% en peso o del 0,2% en peso al 4% en peso o del 0,5% en peso al 3% en peso de sílice, preferentemente sílice amorfa, de forma más preferida sílice precipitada amorfa.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un agente de expansión químico tal como se define en la reivindicación 1 para espumar un polímero termoplástico, por ejemplo plastisol de PVC o una resina polimérica en un proceso de extrusión, comprendiendo dicho agente de expansión químico el bicarbonato particulado funcionalizado, en el que dicho bicarbonato particulado funcionalizado contiene al menos un aditivo.

En una forma de realización preferida, el agente de expansión químico es endotérmico.

En una forma de realización preferida, el agente de expansión químico no contiene un agente de expansión que sea exotérmico.

En una forma de realización preferida, el agente de expansión químico no contiene un agente de expansión que liberaría gas nitrógeno y/o amoniaco durante el calentamiento cuando se produce un polímero espumado utilizando un agente de expansión químico de este tipo.

En las formas de realización más preferidas, el agente químico de expansión comprende o consiste en bicarbonato de sodio particulado funcionalizado.

En algunas formas de realización, el agente de expansión químico comprende además un segundo compuesto que libera CO2 al calentarse, seleccionándose dicho segundo compuesto del grupo que consiste en un ácido carboxílico o policarboxílico, derivado del mismo (tal como ásteres) o sales del mismo. El segundo compuesto puede comprender o puede ser al menos uno de:

• ácido fumárico,

• ácido tartárico,

• ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico) o ésteres de ácido cítrico; o

• una combinación de los mismos.

El segundo compuesto puede funcionalizarse con al menos un aditivo que sea diferente o similar al utilizado en el bicarbonato particulado funcionalizado.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a una composición polimárica espumable tal como se define en la reivindicación 8 que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado como agente de expansión, en la que dicho bicarbonato particulado funcionalizado contiene el, al menos un, aditivo.

En algunas formas de realización, la composición polimárica espumable comprende el bicarbonato particulado funcionalizado como primer agente de expansión endotérmico y un ácido carboxílico o policarboxílico, áster del mismo, o sal del mismo, como segundo agente de expansión endotérmico. El ácido carboxílico o policarboxílico, un áster del mismo o una sal del mismo también pueden estar funcionalizados. El bicarbonato particulado funcionalizado y el ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, un áster del mismo o una sal del mismo pueden funcionalizarse juntos o por separado.

En formas de realización particulares, la composición polimárica espumable no contiene ningún agente de expansión que libere gas nitrógeno y/o amoniaco durante el calentamiento cuando se produce un polímero espumado a partir de una composición espumable de este tipo.

En algunas formas de realización, la composición polimárica espumable no contiene ningún agente de expansión exotármico.

Durante el espumado de resina polimárica (proceso de extrusión o plastisol) cuando se utilizan partículas de bicarbonato de sodio no funcionalizado como agente de espumado, se observó que la liberación de gas se produce antes de lo esperado, debido a la rápida descomposición del bicarbonato. Se ha descubierto que la funcionalización de las partículas de bicarbonato mediante recubrimiento, granulación y/o encapsulación con aditivos específicos mejora la protección de las partículas de bicarbonato con una barrera inactiva, que retrasa la descomposición tármica cuando se tienen diversos tamaños de partícula de bicarbonato, pequeño (algunas pueden ser de tamaño nanomátrico) y grande (algunas pueden ser de tamaño micromátrico).

El bicarbonato particulado funcionalizado según este aspecto de la presente invención es preferentemente un bicarbonato de sodio particulado que está funcionalizado con al menos un aditivo. Este bicarbonato de sodio particulado funcionalizado muestra propiedades de expansión mejoradas en comparación con el bicarbonato de sodio particulado no funcionalizado de tamaño equivalente. Un "bicarbonato de sodio particulado no funcionalizado" se define como un bicarbonato de sodio particulado producido sin el o los aditivos utilizados en la producción del bicarbonato de sodio particulado funcionalizado. El bicarbonato de sodio particulado funcionalizado en la composición polimárica espumable puede reducir el tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión Tm del polímero. Por ejemplo, para plastisol de PVC, el tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión Tm del polímero puede ser inferior a 90 segundos, preferentemente 80 segundos o menos, o 70 segundos o menos, o de forma más preferida 60 segundos o menos.

Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para fabricar un polímero tal como se define en la reivindicación 11, que comprende calentar la composición polimárica espumable que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado a una temperatura adecuada para liberar gas CO2 y fundir el polímero durante un tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión T m del polímero que es inferior a 130 segundos.

Para algunas formas de realización de un proceso para fabricar un polímero de PVC, cuando se calienta la composición polimárica espumable, la temperatura adecuada para liberar gas CO2 del bicarbonato de sodio particulado funcionalizado y fundir un polímero de PVC puede ser de 190 a 210 °C, preferentemente de 200 a 210 °C, durante un tiempo de gelificación de 90 segundos a 120 segundos para proporcionar un polímero de PVC espumado.

Cuando la composición polimérica espumable se extiende sobre una superficie antes de calentarla y fundir el polímero, el polímero espumado puede tener una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300 y/o tiene una densidad inferior a 0,6 g/cm3, preferentemente menos de 0,55 g/cm3, de forma más preferida como máximo 0,5 g/cm3. La relación de expansión se calcula basándose en la relación de un espesor final con respecto a un espesor inicial de una capa aplicada como recubrimiento por extensión de la composición polimérica espumable a medida que esa capa se calienta durante la gelificación en un horno.

Las partículas funcionalizadas de bicarbonato de sodio se producen en presencia de al menos un aditivo a partir de una solución que contiene bicarbonato de sodio o directamente a partir de partículas sólidas de bicarbonato de sodio. El aditivo presente en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende o consiste en ácido de colofonia, cualquiera de sus derivados, sales del mismo o cualquier combinación de los mismos.

El bicarbonato particulado funcionalizado se puede obtener mediante al menos uno de los siguientes procesos:

• mediante secado por pulverización (también conocido como atomización), en el que el aditivo se disuelve en la solución que contiene bicarbonato.

• mediante trituración o trituración conjunta (también conocida como molienda o molienda conjunta) con el o los aditivos en forma de emulsión o polvo;

• mediante recubrimiento por pulverización y granulación dentro de un lecho fluidizado,

• mediante aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado,

• mediante enfriamiento rápido por pulverización (por ejemplo, enfriamiento por pulverización, congelación por pulverización),

• mediante compactación con rodillos,

y/o

• mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos.

Debe entenderse que se pueden omitir uno o más procedimientos de esta lista.

En formas de realización preferidas, el bicarbonato particulado funcionalizado se puede obtener mediante al menos uno de los siguientes procesos

y/o

• mediante extrusión, incluyendo mezclado/extrusión simultáneos.

En formas de realización más preferidas, el bicarbonato particulado funcionalizado puede obtenerse mediante al menos uno de los siguientes procesos:

y/o

• mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos.

El bicarbonato particulado funcionalizado que se obtiene mediante al menos uno de dichos procesos puede someterse, además, a molienda para reducir su tamaño medio de partícula.

El proceso para funcionalizar el bicarbonato particulado con cualquier aditivo adicional puede ser el mismo o diferente que el procedimiento usado para funcionalizar el mismo bicarbonato particulado con el aditivo seleccionado del grupo que consiste en ácido de colofonia, cualquiera de sus derivados, sales del mismo y cualquier combinación de los mismos.

El bicarbonato particulado funcionalizado muestra propiedades de liberación de CO<2>excelentes. Tal como se determina por análisis TGA, la temperatura de pérdida máxima del bicarbonato particulado funcionalizado es preferentemente superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado normalmente presenta su máximo a una temperatura de al menos 130 °C, preferentemente a una temperatura de al menos 135 °C, de forma más preferida a una temperatura de al menos 140 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 145 °C, y de forma particularmente preferida a una temperatura de al menos 155 °C.

Tal como se determina por análisis térmico de DSC, la temperatura pico máxima del bicarbonato particulado funcionalizado es preferentemente superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La temperatura máxima de DSC del bicarbonato particulado funcionalizado puede ser al menos 140 °C, preferentemente al menos 145 °C, de forma más preferida al menos 150 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 155 °C, y de forma particularmente preferida al menos 160 °C.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Definiciones

En la presente descripción, cuando se dice que un elemento o composición está incluido en, y/o se selecciona de, una lista de elementos o componentes enumerados, debe entenderse que en formas de realización relacionadas contempladas explícitamente en el presente documento, el elemento o componente también puede ser cualquiera de los elementos o componentes individuales enumerados, o también puede seleccionarse de un grupo que consiste en dos o más cualesquiera de los elementos o componentes enumerados explícitamente.

Además, debe entenderse que los elementos y/o las características de un aparato, un proceso o procedimiento descrito en el presente documento se pueden combinar de diversas maneras sin apartarse del alcance y las divulgaciones de las presentes enseñanzas, ya sean explícitas o implícitas en el presente documento.

La expresión "material termoplástico" significa un polímero que se vuelve flexible o moldeable por encima de una temperatura específica, por lo que es capaz de fluir a altas temperaturas inferiores a la temperatura de descomposición térmica y vuelve a un estado sólido al enfriarse. Un polímero es un compuesto macromolecular preparado haciendo reaccionar (es decir, polimerizando, condensando) monómeros del mismo o diferente tipo, incluidos homopolímeros y copolímeros. Los materiales termoplásticos se obtienen mediante polimerización en cadena, poliadición y/o policondensación.

Debe entenderse que la expresión "bicarbonato particulado funcionalizado" define partículas que comprenden un bicarbonato y un aditivo, preferentemente dentro de la misma partícula. Por ejemplo, el aditivo puede formar una capa o recubrimiento sobre el bicarbonato o el bicarbonato puede formar una capa o recubrimiento sobre el aditivo. Como alternativa o adicionalmente, el aditivo puede estar embebido dentro de una matriz del bicarbonato o viceversa. La partícula que comprende bicarbonato y aditivo puede ser una aglomeración de partículas más pequeñas o pueden aglomerarse partículas pequeñas de uno de los componentes para dar una partícula más grande (o partículas más grandes) del otro componente. Preferentemente, la expresión "bicarbonato particulado funcionalizado" no incluye una mera mezcla de partículas de bicarbonato y al menos un aditivo, ya sea en forma líquida o en forma de partículas.

La expresión "aditivo de funcionalización", tal como se utiliza en el presente documento, se refiere a un compuesto que es capaz de mejorar al menos una propiedad de liberación de CO<2>del bicarbonato de sodio cuando el aditivo se formula con el bicarbonato de sodio, con respecto al bicarbonato de sodio solo (sin aditivo). Por ejemplo, el aditivo de funcionalización es capaz de aumentar la temperatura inicial de liberación de CO<2>y/o la temperatura máxima de liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado, determinada según el ejemplo 54 de la presente solicitud.

La expresión "que comprende" incluye "que consiste esencialmente en" y "que consiste en".

El término "espumado" en relación con la expresión "material termoplástico", los términos "polímero" y "PVC" significará un material, polímero o PVC con una estructura celular que se forma mediante la generación de gas a partir de la descomposición térmica y/o reacción química de un agente de expansión químico durante el procesamiento.

El término "ppm" significa partes por millón, expresadas en peso (por ejemplo, 1 ppm = 1 mg/kg).

El término "per" significa partes en peso de resina (por ejemplo, 80 por ciento de aditivo = 80 g de aditivo por 100 g de resina).

El signo "%" o "% en peso" se refiere a "porcentaje en peso" a menos que se indique específicamente lo contrario.

El término "polvo" significará un compuesto que consiste en partículas sólidas molidas (trituradas), extruidas o secadas por pulverización.

La expresión "agente de expansión exotérmico" define una sustancia química que genera calor durante su descomposición. Un agente de expansión exotérmico experimenta normalmente una rápida descomposición en un intervalo de temperaturas estrecho. En términos generales, los agentes de expansión químicos exotérmicos se asocian con aquellos productos químicos que proporcionan N<2>como gas de expansión principal (> 50% en volumen del gas generado es N<2>). Sin embargo, pueden desprenderse otros gases secundarios a partir de la descomposición del agente de expansión químico exotérmico. Estos otros gases secundarios pueden incluir monóxido de carbono, también en pequeñas cantidades (< 5% en volumen) de amoniaco y/o CO<2>.

La expresión "agente de expansión endotérmico" define una sustancia química que absorbe calor durante su descomposición. Un agente de expansión endotérmico presenta normalmente intervalos de descomposición más amplios en términos de temperatura y tiempo. La mayor parte de los agentes de expansión químicos endotérmicos generan CO<2>como gas de expansión principal (> 50% en volumen del gas generado es CO<2>).

Las propiedades de liberación de CO<2>del bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con un aspecto de la presente invención se pueden determinar realizando un análisis termogravimétrico (TGA) de una muestra de bicarbonato particulado funcionalizado, midiendo la pérdida de peso de la muestra en función de la temperatura Las propiedades de liberación de CO<2>se caracterizan por el valor derivado para la pérdida de peso en función de la temperatura. La temperatura de inicio de la liberación de CO<2>es la temperatura a la que el valor derivado para la pérdida de peso comienza a aumentar. La temperatura máxima de liberación de CO<2>es la temperatura a la que el valor derivado para la pérdida de peso es máximo. Normalmente, el calentamiento se realiza entre 30 °C y 250 °C a una velocidad de 10 °C/min. El análisis termogravimétrico se puede realizar, por ejemplo, en un instrumento de análisis termogravimétrico STD Q600 V20.9 Build 20 (proporcionado por TA Instruments).

Una pluralidad de elementos incluye dos o más elementos.

La expresión ‘A y/o B’ se refiere a las siguientes selecciones: elemento A; o elemento B; o combinación de elementos A y B (A+B). La expresión ‘A y/o B’ equivale a al menos a uno de A y B. La expresión ‘A y/o B’ equivale a al menos uno de A y B.

La expresión 'A1, A2,... y/o An' con n > 3 incluye las siguientes opciones: cualquier elemento individual Ai (i = 1, 2,...n); o cualquier subcombinación de dos a (n-1) elementos elegidos de entre A1, A2,..., An; o una combinación de todos los elementos Ai (i = 1 ,2,...n). Por ejemplo, la expresión ‘A1, A2 y/o A3’ se refiere a las siguientes opciones: A1; A2; A3; A1+A2; A1+A3; A2+A3; o A1+A2+A3.

En el presente documento, la descripción de un intervalo de valores para una variable, definido por un límite inferior, o un límite superior, o por un límite inferior y un límite superior, comprende también las formas de realización en las que se elige la variable, respectivamente, dentro del intervalo de valores: excluyendo el límite inferior, o excluyendo el límite superior, o excluyendo el límite inferior y el límite superior.

En el presente documento, la descripción de varios intervalos sucesivos de valores para una misma variable comprende también la descripción de formas de realización en las que la variable se elige en cualquier otro intervalo intermedio incluido en los intervalos sucesivos. Así, con fines ilustrativos, cuando se afirma que "el elemento X es generalmente al menos 10, ventajosamente al menos 15", la presente descripción también incluye otra forma de realización en la que se puede seleccionar un nuevo mínimo entre 10 y 15, por ejemplo: en la que "el elemento X es al menos 11", o también en la que: "el elemento X es al menos 13,74", etc.; siendo 11 o 13,74 valores comprendidos entre 10 y 15. También con fines ilustrativos, cuando se indica que "el elemento X es generalmente como máximo 15, ventajosamente como máximo 10", la presente descripción también incluye otra forma de realización en la que se puede seleccionar un nuevo máximo entre 10 y 15.

En la presente descripción, cuando se dice que un elemento o composición está incluido y/o se selecciona de una lista de elementos o componentes enumerados, debe entenderse que en formas de realización relacionadas contempladas explícitamente en el presente documento, el elemento o componente también puede ser cualquiera de los elementos o componentes individuales enumerados, o también puede seleccionarse de un grupo que consiste en dos o más cualesquiera de los elementos o componentes enumerados explícitamente.

Por ejemplo, cuando en una forma de realización se describe la elección de un elemento de un grupo de elementos, también se describen explícitamente las siguientes formas de realización:

• la elección de dos o más elementos del grupo,

• la elección de un elemento de un subgrupo de elementos que consiste en el grupo de elementos del que se han eliminado uno o más elementos.

El uso del singular 'un' o 'una' en el presente documento incluye el plural a menos que se indique específicamente lo contrario.

Además, si el término "aproximadamente" se usa antes de un valor cuantitativo, las presentes enseñanzas también incluyen el propio valor cuantitativo específico, a menos que se indique específicamente lo contrario. Tal como se utiliza en el presente documento, el término "aproximadamente" se refiere a una variación de -10% del valor nominal a menos que se indique específicamente lo contrario.

BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO

Un aspecto de la presente divulgación se refiere a un bicarbonato particulado funcionalizado.

El bicarbonato particulado funcionalizado comprende un ingrediente de bicarbonato que es preferentemente una sal alcalina o de amonio, tal como bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio y bicarbonato de amonio. Se prefieren el bicarbonato de sodio y el bicarbonato de potasio, en particular el bicarbonato de sodio.

El bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos el 50% en peso, preferentemente al menos el 55% en peso, o al menos el 60% en peso, o incluso al menos el 65% en peso, pero menos del 100% en peso del ingrediente de bicarbonato (por ejemplo, bicarbonato de amonio, de sodio o de potasio).

En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos el 90% en peso, o al menos el 93% en peso, o al menos el 94% en peso, o incluso al menos el 95% en peso, pero menos del 100% en peso del ingrediente de bicarbonato (por ejemplo, bicarbonato de amonio, de sodio o de potasio). En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende preferentemente al menos el 90% en peso, pero menos del 100% en peso de un bicarbonato de metal alcalino. El bicarbonato particulado funcionalizado comprende preferentemente al menos el 92% en peso de un bicarbonato de metal alcalino, al menos el 93% en peso, de forma más preferida al menos el 94% en peso, en particular al menos el 95% en peso del bicarbonato de metal alcalino, en particular bicarbonato de sodio.

En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado puede tener el 50% en peso o menos, o el 45% en peso o menos, o el 40% en peso o menos, o incluso el 35% en peso o menos, de al menos un aditivo. En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado contiene el 10% en peso o menos, o el 7% en peso o menos, o el 5% en peso o menos, o el 3% en peso o menos, del aditivo.

El aditivo deberá estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en la cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. Cuanto mayor sea el % en peso del aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado, más desventajoso será por razones de coste. Preferentemente, para reducir el coste del aditivo más caro en comparación con el ingrediente de bicarbonato, es deseable usar como máximo el 8% en peso, de forma más preferida como máximo el 6% en peso, en particular como máximo el 5% en peso del aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado.

Sin embargo, en formas de realización en las que el aditivo es relativamente poco caro (por ejemplo, cuando su coste no es más del doble que el del ingrediente de bicarbonato), puede ser deseable usar al menos el 5% en peso, de forma más preferida al menos el 7% en peso, en particular al menos el 10% en peso del aditivo y/o como máximo el 50% en peso, de forma más preferida como máximo el 40% en peso, de forma aún más preferida como máximo el 35% en peso en el bicarbonato particulado funcionalizado.

En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender el 0,02-50%, o el 0,02-45%, o el 0,02-40%, o el 0,02-35%, en peso de al menos un aditivo.

En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender más del 10% y hasta el 50% en peso de al menos un aditivo.

En algunas formas de realización, para lograr rentabilidad, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender del 0,02% al 10% en peso del aditivo.

En formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender al menos el 65% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 35% al 0,02% en peso de al menos un aditivo; o puede comprender al menos el 75% en peso y menos del 100% en peso del componente bicarbonato, y del 25% al 0,02% en peso de al menos un aditivo.

El bicarbonato particulado funcionalizado se utiliza preferentemente como agente de expansión para polímeros espumados o extrudidos (tales como PVC o poliuretanos espumados; PVC extrudido, poliolefinas, poliamidas), preferentemente se utiliza como agente de expansión endotérmico. Ejemplos no limitantes de polímeros son poli(cloruro de vinilo) (PVC), poliuretanos, poliolefinas (PO, PE, PP), compuestos estirénicos (PS, a Bs , ASA, SAN) y caucho natural y sintético tal como caucho de nitrilo butadieno (NBR) o caucho de cloropreno (CR), poliamidas, poliimidas.

El bicarbonato particulado funcionalizado puede contener, además, un aditivo que sea capaz de liberar CO2 y que también se utilice para funcionalizar el bicarbonato particulado. Este aditivo puede considerarse como un agente de expansión secundario en el bicarbonato particulado funcionalizado. Este aditivo no solo proporcionaría un aumento en la generación de CO2 cuando el bicarbonato particulado funcionalizado se utilice como un agente de expansión endotérmico, sino que también este aditivo protegería el núcleo de bicarbonato de la liberación prematura de CO2 protegiendo su superficie (o parte de la misma). Este aditivo liberador de CO2 puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico, un derivado del mismo (tales como ésteres) o sus sales.

Los ácidos carboxílicos adecuados incluyen los de la fórmula: HOOC--R--COOH, en la que R es un grupo alquileno de 1 a aproximadamente 8 átomos de carbono que también puede estar sustituido con uno o más grupos hidroxi o grupos ceto y también puede contener insaturaciones. También se incluyen ésteres, sales y semisales.

Un aditivo liberador de CO2 preferido puede incluir al menos uno de:

• ácido fumárico,

• ácido tartárico o

• ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico) o ésteres de ácido cítrico.

Los ésteres del ácido cítrico pueden incluir citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de tri-alquilo C12-13, citrato de tri-alquilo C14-15, citrato de tricaprililo, citrato de trietilhexilo, citrato de triisocetilo, citrato de trioctildodecilo y citrato de triisoestearilo, citrato de isodecilo y citrato de estearilo, citrato de dilaurilo y/o citrato de etilo (mezcla de tri-, di- y monoésteres), preferentemente citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de isodecilo o citrato de trietilhexilo.

Un aditivo liberador de CO2 más preferido comprende o consiste en ácido cítrico, ésteres del mismo o sales del mismo.

En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene ácido cítrico, ésteres del mismo ni sales del mismo.

En algunas formas de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene un agente de expansión exotérmico.

En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene un compuesto utilizado como agente de expansión que libere amoniaco.

En algunas formas de realización particulares, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene un compuesto utilizado como agente de expansión que libere gas nitrógeno. Ejemplos de agentes de expansión que liberan gas nitrógeno son agentes de expansión exotérmicos tales como diamida del ácido azodicarbónico (azodicarbonamida, ADC, ADCA, N° CAS 123-77-3), las sulfonhidrazidas 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (OBSH, N° CAS 80-51 3) y p-toluenosulfonilhidrazida (Ts H, N° CAS 1576-35-8).

En formas de realización preferidas, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene azodicarbonamida.

En formas de realización preferidas alternativas o adicionales, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene bencenosulfonilhidrazida.

En formas de realización alternativas o adicionales, el bicarbonato particulado funcionalizado no contiene ptoluenosulfonilhidrazida.

En formas de realización preferidas de la presente invención, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende el ingrediente de bicarbonato y el, al menos un, aditivo en forma de polvo.

Para determinadas aplicaciones, se prefiere que el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contenga bicarbonato sódico como partículas que están recubiertas con un recubrimiento de aditivo. Un recubrimiento de este tipo puede mejorar algunas propiedades del bicarbonato particulado funcionalizado. El aditivo en tal caso puede denominarse "agente de recubrimiento". Se entenderá por aditivo como agente de recubrimiento aquel que sea capaz de cubrir, parcialmente o totalmente, la superficie de las partículas de bicarbonato. El "agente de recubrimiento" es un compuesto diferente al ingrediente de bicarbonato del que está producido el núcleo de las partículas.

Para determinadas aplicaciones, se prevé que el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contenga bicarbonato de sodio molido conjuntamente con un aditivo. Dicha molienda conjunta con el aditivo puede mejorar algunas propiedades del bicarbonato particulado funcionalizado.

Para determinadas aplicaciones, el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contiene bicarbonato sódico como partículas que están funcionalizadas con más de un aditivo. La funcionalización de las partículas de bicarbonato de sodio se puede llevar a cabo simultáneamente con los aditivos utilizando un procedimiento de funcionalización, o se puede llevar a cabo secuencialmente utilizando un aditivo con un procedimiento de funcionalización y después otro aditivo con el mismo o diferente procedimiento de funcionalización. Por ejemplo, las partículas de bicarbonato de sodio se pueden funcionalizar primeramente con un primer aditivo, y después estas partículas primeramente funcionalizadas se funcionalizan de nuevo con un segundo aditivo (en las que el segundo aditivo tiene la misma composición o una composición diferente que el primer aditivo, teniendo preferentemente una composición diferente). Los procedimientos utilizados para funcionalizaciones posteriores pueden ser los mismos, pero preferentemente son diferentes. Los procedimientos de funcionalización (primero y segundo) se seleccionan preferentemente del grupo que consiste en extrusión, trituración conjunta y recubrimiento por pulverización. Por ejemplo, el primer procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en trituración conjunta o extrusión, y el segundo procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en extrusión, trituración conjunta o recubrimiento por pulverización. Preferentemente, el primer procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en trituración conjunta, y el segundo procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en extrusión. Al menos uno de los aditivos de (primera y segunda) funcionalización se selecciona del grupo que consiste en ácido de colofonia, cualquiera de sus derivados, sales del mismo y cualquier combinación de los mismos.

Para determinadas aplicaciones, el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contiene bicarbonato sódico como partículas que están funcionalizadas con un aditivo, pero el aditivo no se añade todo a la vez, sino que se añade secuencialmente en varias porciones.

Por ejemplo, las partículas de bicarbonato pueden funcionalizarse en primer lugar con una primera porción del aditivo, y después estas partículas de bicarbonato primeramente funcionalizadas se funcionalizan de nuevo con una segunda porción del mismo aditivo. Los procedimientos utilizados para la funcionalización pueden ser los mismos o diferentes. Por ejemplo, los procedimientos de funcionalización (primero y segundo) se seleccionan preferentemente del grupo que consiste en extrusión, trituración conjunta y recubrimiento por pulverización. Preferentemente, el primer procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en trituración conjunta, y el segundo procedimiento de funcionalización puede comprender o consistir en extrusión.

Para determinadas aplicaciones, puede preferirse que el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención contenga bicarbonato de sodio como partículas que están recubiertas con un recubrimiento de un primer aditivo, y después estas partículas recubiertas se muelen conjuntamente con un segundo aditivo (teniendo el segundo aditivo la misma composición o una composición diferente que el primer aditivo).

Para determinadas aplicaciones, podría ser deseable la producción de una espuma celular fina, con el fin de producir una pequeña cantidad de gas en un lugar. Con el fin de mejorar la estructura de la espuma celular puede ser adecuado que el bicarbonato particulado funcionalizado tenga un tamaño de partícula y una distribución de tamaño de partícula característicos. El término D<50>designa el diámetro para el que el 50% en peso de las partículas tienen un diámetro inferior o igual a D<50>(diámetro promedio en peso). El término D<10>designa el diámetro para el que el 10% en peso de las partículas tienen un diámetro inferior o igual a D<10>. El término D<90>designa el diámetro para el que el 90% en peso de las partículas tienen un diámetro inferior o igual a D<90>.

El bicarbonato particulado funcionalizado puede tener propiedades ventajosas, tales como un tamaño de partícula reducido, preferentemente con un intervalo reducido. El intervalo de la distribución del tamaño de partículas se conoce en la técnica y se define como la relación (D<90>- D<10>) / D<50>. El intervalo puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 6, tal como de aproximadamente 1 a aproximadamente 3. En una forma de realización, el intervalo puede ser inferior a 6, preferentemente inferior a 4, de forma más preferida inferior a 3. En una forma de realización, el intervalo puede ser superior a 1, preferentemente superior a 2. En otra forma de realización, el intervalo puede ser inferior a 1,8, de forma más preferida como máximo 1,7, en particular como máximo 1,6, por ejemplo como máximo 1,5.

Las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de como máximo 250 pm, preferentemente como máximo 100 pm, de forma más preferida como máximo 60 pm, aún de forma más preferida como máximo 40 pm, o como máximo 30 pm, o como máximo 25 pm.

En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>superior a 1 pm, preferentemente superior a 2 pm, de forma más preferida superior a 5 pm, de forma aún más preferida de al menos 8 pm. Este bicarbonato particulado funcionalizado se denomina "bicarbonato de tamaño micrométrico funcionalizado".

En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen un D<10>en el intervalo de 1 pm - 160 pm, preferentemente en el intervalo de 1 pm - 10 pm, de forma más preferida en el intervalo de 2 pm - 10 pm, de forma aún más preferida en el intervalo de 4 pm - 8 pm, en particular 5 pm - 6 pm.

En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen un D<90>en el intervalo de 20 pm a 450 pm, preferentemente de 30 pm a 200 pm, de forma más preferida de 30 pm a 165 pm, en particular de 30 pm a 100 pm.

El diámetro promedio en peso D<50>, así como los valores D<10>y D<90>, se pueden medir mediante difracción y dispersión láser en un analizador de tamaño de partículas Malvern Mastersizer S utilizando una fuente láser de He-Ne que tiene una longitud de onda de 632,8 nm y un diámetro de 18 mm, una celda de medición equipada con una lente de retrodispersión de 300 mm (300 RF) y una unidad de preparación de líquidos MS 17, y un kit de filtración automática de disolventes ("kit de etanol") utilizando etanol saturado con bicarbonato (procedimiento en húmedo).

Tal como se determina por análisis térmico por calorimetría diferencial de barrido (DSC), el bicarbonato particulado funcionalizado tiene preferentemente una temperatura pico máxima superior a la del bicarbonato no funcionalizado sin aditivo. La temperatura pico máxima de DSC del bicarbonato particulado funcionalizado puede ser al menos 140 °C, preferentemente al menos 145 °C, de forma más preferida al menos 150 °C, de forma incluso más preferida a una temperatura de al menos 155 °C y de forma particularmente preferida a una temperatura de al menos 160 °C.

BICARBONATO DE TAMAÑO NANOMÉTRICO FUNCIONALIZADO

En algunas formas de realización, las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de como máximo 1 pm, preferentemente inferior a 1 pm. Este bicarbonato particulado funcionalizado se denomina "bicarbonato de tamaño nanométrico funcionalizado".

En el caso de que el bicarbonato particulado funcionalizado se base en partículas de bicarbonato de tamaño nanométrico, se prefiere que las partículas de tamaño nanométrico de bicarbonato se formen antes de la funcionalización. Serían eficaces técnicas tales como trituración en húmedo con un disolvente, micronización y trituración a tamaño nanométrico en seco. El uso de molinos tales como molinos de bolas de tambor, molinos de bolas planetarios (por ejemplo disponibles de Retch) o molinos de chorro (por ejemplo disponibles de Alpine) es adecuado para producir partículas de bicarbonato de tamaño nanométrico. La molienda con bolas implica la descomposición de materiales sólidos a granel en regímenes a escala nanométrica usando una fuerza mecánica. La reducción del tamaño de partícula mediante molienda con bolas de alta energía se denomina molienda mecánica. Puesto que la molienda de un polvo de bicarbonato a un nivel de tamaño nanométrico genera bastante calor, se recomienda enfriar durante la molienda. Adicionalmente, para facilitar la molienda hasta un nivel nanométrico, puede recomendarse usar un lubricante.

Adicionalmente, para evitar que las partículas se reaglomeran durante la molienda o después de abandonar el molino, puede recomendarse usar un tensioactivo. Estas partículas de tamaño nanométrico tienen una fuerte tendencia a aglomerarse debido a que presentan un área superficial específica grande. Los tensioactivos pueden desempeñar un papel importante para prevenir este estrecho contacto de las partículas de tamaño nanométrico proporcionando una barrera estérica y reduciendo la tensión superficial. Las moléculas tensioactivas forman una fina capa orgánica alrededor de las superficies recién formadas para proteger la superficie expuesta de la soldadura en frío cuando entran en contacto con otra superficie durante el proceso de molienda o cuando salen del molino.

Un tensioactivo adecuado puede incluir un polímero tal como poli(ácido acrílico, sal sódica), o un ácido graso o éster del mismo, tal como ácido oleico, ácido esteárico, ácido oleico u oleilamina, ácido palmítico, ácido mistérico, ácido undecanoico, ácido octanoico y/o ácido valérico.

Debido a que la funcionalización añade otro compuesto (aditivo) a las partículas de núcleo de bicarbonato de tamaño nanométrico, se recomienda seleccionar una técnica para la deposición/incorporación de aditivo (técnicas que se describen con más detalle a continuación) que no aumente significativamente el tamaño de las partículas de núcleo de bicarbonato iniciales. Se preferiría, por ejemplo, que el bicarbonato particulado tuviera inicialmente una D<50>de 1 gm o inferior antes de la funcionalización para generar después de la funcionalización un bicarbonato particulado funcionalizado todavía en el intervalo de tamaño nanométrico con una D<50>de como máximo 1 gm o inferior. Sin embargo, es aceptable en algunos casos que el bicarbonato particulado funcionalizado partiendo de partículas de núcleo de bicarbonato de tamaño nanométrico pueda alcanzar una D<50>de 2 gm o inferior después de la funcionalización.

ADITIVO EN BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO

En el contexto de la presente invención, "ácido de colofonia" designa "ácido abiético" (también designado como (ácido abieta-7,13-dien-18-oico)).

Los derivados adecuados del ácido de colofonia consisten en, o comprenden, uno o más ésteres de ácido de colofonia, tales como ésteres alquílicos C<1-25>de colofonia, ésteres de colofonia de glicerol, ésteres de colofonia de pentaeritritol, o combinaciones de los mismos. Otros derivados adecuados del ácido de colofonia comprenden ácido de colofonia hidrogenado, dímeros de ácido de colofonia o incluso colofonia polimerizada.

Un derivado preferido del ácido de colofonia comprende ácido dihidroabiético (N° CAS 1740-19-8) preferentemente al menos el 50% en peso de ácido dihidroabiético. Resigral 52 es un producto comercial que contiene al menos el 52% en peso de ácido dihidroabiético; Resigral 52 suministrado por LES DERIVES RESINIQUES ET TERPENIQUES (DRT) en Dax, Francia, es una colofonia desproporcionada modificada mediante reactivos químicos para mejorar su estabilidad térmica modificando la proporción de sus diferentes isómeros.

Se pueden utilizar otros productos comerciales a base de ácido de colofonia fabricados por DRT como una o más fuentes de derivados del ácido de colofonia, tales como:

dispersiones de colofonia a base de agua (DERMULSENE RE 1513 = dispersión acuosa carente de disolventes a base de éster de colofonia estabilizado, cuyo contenido de sólidos es de aproximadamente el 56% en peso, DERMULSENE A 7510 = dispersión de colofonia estabilizada y polimerizada), ésteres de colofonia de glicerol (DERTOLINE G2L);

ésteres de colofonia de pentaeritritol (DERTOLINE P2L = resina de tall oil esterificada con pentaeritritol; HYDROGRAL P = éster de pentaeritritol de colofonia hidrogenada);

ácido de colofonia dimérico (POLYGRAL 95, POLYGRAL 115, POLYGRAL 140);

ácido de colofonia polimerizado (POLYGRAL); y/o

colofonia hidrogenada (HIDROGRAL).

Los ésteres de colofonia líquidos de DRT se pueden seleccionar de GRANOLITE TEG = éster de colofonia de trietilenglicol; GRANOLITE M= éster metílico de colofonia; y/o HYDROGRAL M = éster metílico de colofonia hidrogenada.

Los derivados de colofonia pueden comprender o consistir en una colofonia fortificada, es decir, una colofonia que tiene un contenido que ha reaccionado de una cantidad secundaria pero una cantidad eficaz de un compuesto ácido que contiene el grupo --COC==C-- como agente fortificante tal como anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido acetilenodicarboxílico y los productos de deshidratación del ácido cítrico, convirtiendo al menos algo del ácido abiético y compuestos relacionados en especies tricarboxílicas.

Sales de ácido de colofonia adecuadas son, por ejemplo, sales de metales alcalinos y alcalinotérreos, pero también son adecuadas otras sales. Una sal preferida es la sal de sodio.

El ácido de colofonia también se puede utilizar como aditivo en forma de mezclas que comprenden ácido de colofonia, tales como tall oil.

Todas las formas de realización preferidas, tales como cantidades preferidas de aditivo de ácido de colofonia en el bicarbonato particulado funcionalizado son las descritas a continuación con respecto a los aditivos adicionales opcionales.

El aditivo de funcionalización presente en el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender adicionalmente, como ejemplos no limitantes, al menos uno de los siguientes compuestos:

• uno o más polímeros;

• uno o más aminoácidos, cualquier derivado de los mismos, y sales de los mismos;

• una o más sales inorgánicas;

• uno más aceites;

• una o más grasas;

• uno o más ácidos resínicos, cualquier derivado de los mismos, y sales de los mismos;

• uno o más jabones;

• una o más ceras; o

• cualesquiera combinaciones de los mismos.

En algunas formas de realización, el aditivo de funcionalización adicional puede comprender o consistir en un polímero seleccionado del grupo que consiste en poli(alcohol vinílico), poliglicol, polisacárido, poli(ácido (met)acrílico), poli(ácido acrílico co-ácido maleico), polietilenimina, polivinilpirrolidona, N-2(-hidroxipropil)metacrilamida, polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluido el polietilenglicol, y combinaciones de los mismos.

En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa, ácido algínico y su sal, goma arábiga, carragenano; goma guar, goma de algarroba, goma xantana y combinaciones de los mismos.

En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un aminoácido, derivado del mismo o sal del mismo seleccionado del grupo que consiste en caseína, gelatina, glicina, prolina, hidroxiprolina, ácido glutámico, alanina, arginina, ácido aspártico, lisina, pectina, serina, leucina, valina, fenilalanina, treonina, isoleucina, hidroxilisina, metionina, histidina, tirosina y combinaciones de los mismos.

En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en una sal inorgánica seleccionada del grupo que consiste en silicatos (por ejemplo, silicato de sodio), NaCl, KCl, MgCl<2>, fosfato de sodio, boratos, nitratos, nitritos, sulfatos, sulfitos y combinaciones de los mismos.

En algunas formas de realización, el aditivo de funcionalización adicional puede comprender o consistir en:

• un aminoácido, derivado del mismo o sal del mismo,

• un polisacárido (tal como almidón hidrolizado, gomas, carboximetilcelulosa),

• un ácido resínico, derivado del mismo o sal del mismo,

• un ácido graso, derivado del mismo (tal como ésteres), o sal del mismo,

• un ácido carboxílico o policarboxílico, derivado del mismo (tal como ésteres), o sales del mismo; o

• cualquier combinación de los mismos.

• un polímero (tal como polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, poli(alcohol vinílico) y polisacáridos, incluyendo almidón modificado, en particular hidrolizado, maltodextrina y goma arábiga),

• un aminoácido, derivado del mismo o sal del mismo (tal como leucina),

• un aceite (tal como aceite de soja epoxidado),

• un ácido resínico, derivados del mismo o sal del mismo (tal como ácido de colofonia),

• un ácido graso, derivados del mismo o sal del mismo (tales como ácido esteárico, ácido láurico, ácido linoleico y monoestearato de glicerol),

• una cera (tal como cera de abejas y cera de carnauba), o,

• cualquier combinación de los mismos.

En algunas formas de realización, el aditivo de funcionalización adicional puede comprender o consistir en un compuesto que es capaz de liberar CO<2>y que también se usa para funcionalizar el bicarbonato particulado. Este aditivo puede considerarse como un agente de expansión secundario en el bicarbonato particulado funcionalizado. Este aditivo no solo proporcionaría un aumento en la generación de CO2 cuando el bicarbonato particulado funcionalizado se utilice como un agente de expansión endotérmico, sino que también este aditivo protegería el núcleo de bicarbonato de la liberación prematura de CO2 protegiendo su superficie (o parte de la misma). Este aditivo liberador de CO2 puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico, un derivado del mismo (tal como ésteres) o sales del mismo.

Un aditivo liberador de CO<2>preferido incluye al menos uno de:

• ácido fumárico,

• ácido tartárico o

Los ésteres de ácido cítrico pueden incluir citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de tri-alquilo C12-13, citrato de tri-alquilo C14-15, citrato de tricaprililo, citrato de trietilhexilo, citrato de triisocetilo, citrato de trioctildodecilo y citrato de triisoestearilo, citrato de isodecilo y citrato de estearilo, citrato de dilaurilo y/o citratos de etilo (mezcla de tri-, di- y monoésteres), preferentemente citrato de tributilo, citrato de trietilo, citrato de isodecilo o citrato de trietilhexilo.

Un aditivo liberador de CO2 más preferido comprende o consiste en ácido cítrico, cualesquiera ésteres del mismo o cualesquiera sales del mismo.

En algunas formas de realización, el aditivo de funcionalización excluye el ácido cítrico, sus ésteres o sus sales.

En algunas formas de realización, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un aminoácido, un derivado del mismo o una sal del mismo.

Generalmente, los aminoácidos son compuestos conocidos en la técnica constituidos por un grupo amino y un grupo funcional ácido carboxílico. Un grupo amino es, según la nomenclatura IUPAC, un compuesto derivado formalmente del amoniaco (NH<3>) mediante la sustitución de uno, dos o tres átomos de hidrógeno por grupos hidrocarbilo, y que tiene las estructuras generales RNH<2>(aminas primarias), R<2>NH (aminas secundarias) o R<3>N (aminas terciarias). De acuerdo con la nomenclatura IUPAC, los derivados de compuestos de amonio (NH<4+>)Y<->en los que los cuatro hidrógenos unidos al nitrógeno se han reemplazado por grupos hidrocarbilo, se consideran compuestos de amonio cuaternario que no son aminas. Es decir, en los aminoácidos utilizados según la presente invención, el grupo amina, preferentemente el grupo a-amina, es un residuo RNH<2>, R<2>NH o R<3>N, pero no un residuo NR<4+>. Preferentemente, los compuestos de amonio cuaternario que comprenden un grupo ácido carboxílico no se utilizan como aditivos de aminoácidos según la presente invención

En una forma de realización preferida de la invención, el aminoácido utilizado como aditivo adicional es un paminoácido o un a-aminoácido, de forma más preferida un a-aminoácido. Los a-aminoácidos tienen generalmente una estructura química de acuerdo con la fórmula (I)

<R>

H 2N -C¡ -C O O H

H

0 )

o una sal de los mismos. El residuo R puede ser hidrógeno o un grupo alquilo o arilo opcionalmente sustituido o un grupo heteroarilo opcionalmente sustituido. Preferentemente, el residuo R es un grupo alquilo C<i>- C<10>, en particular un grupo alquilo C<i>- C<6>. De la forma más preferida, R es metilo, propan-2-ilo (isopropilo), butan-2-ilo o 2-metil-propan-1-ilo.

En una forma de realización preferida, el a-aminoácido se selecciona del grupo que consiste en aminoácidos cargados positivamente, tales como arginina, histidina y lisina, aminoácidos cargados negativamente tales como ácido aspártico o ácido glutámico, aminoácidos polares no cargados tales como serina, treonina, asparagina o glutamina, o cisteína, selenocisteína, glicina y prolina. Se prefieren particularmente los aminoácidos con cadena lateral hidrófoba, tales como alanina, valina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, tirosina y triptófano. Los aminoácidos más preferidos utilizados como aditivos son valina, isoleucina y leucina, siendo la leucina la más preferida.

Los a-aminoácidos son compuestos quirales. Generalmente, se pueden utilizar ambas mezclas racémicas de ambos enantiómeros, así como composiciones enriquecidas en un enantiómero, por ejemplo, el enantiómero D o el L. Preferentemente, se pueden utilizar mezclas racémicas de los aminoácidos según una forma de realización de la presente invención.

Derivados de aminoácidos adecuados son, por ejemplo, ésteres, tales como ésteres que comprenden un residuo hidroxialquilo, en particular un residuo hidroxialquilo C<1-20>. Como alternativa o adicionalmente el derivado de aminoácido puede ser una amida. Sales adecuadas son, por ejemplo, sales de metales alcalinos y alcalinotérreos o sales formadas entre un ácido, tal como un ácido inorgánico o un ácido carboxílico, con el grupo amino del aminoácido.

El aminoácido puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. Más del 10% en peso del aminoácido en el bicarbonato particulado funcionalizado es desventajoso por razones de coste. Preferentemente, como máximo un 8% en peso, de forma más preferida como como máximo un 6% en peso, en particular como máximo un 5% en peso del aminoácido está presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.

El aminoácido preferido usado como aditivo de funcionalización adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado es la leucina. La leucina puede estar presente, por ejemplo, en el bicarbonato particulado funcionalizado en una cantidad del 0,02% en peso al 5% en peso, preferentemente en una cantidad del 0,05% en peso al 2% en peso, de forma más preferida en una cantidad del 0,05% en peso al 0,5% en peso.

En una forma de realización, el bicarbonato particulado que está adicionalmente funcionalizado con un aminoácido, en particular leucina, se prepara mediante secado por pulverización.

En formas de realización adicionales o alternativas, el aditivo adicional presente en el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un ácido resínico, un derivado del mismo o una sal del mismo.

Generalmente, el ácido resínico que se va a utilizar como aditivo adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado es uno de los ácidos resínicos conocidos en la técnica. Los ácidos resínicos se refieren a mezclas de ácidos carboxílicos relacionados, preferentemente ácido abiético, que se encuentran en las resinas de los árboles. Normalmente, los ácidos resínicos tienen el esqueleto básico de tres anillos condensados con una fórmula empírica C<19>H<29>COOH. Preferentemente el ácido resínico es un ácido diterpenocarboxílico tricíclico, perteneciendo de forma más preferida al grupo diterpeno abietano. Los ácidos resínicos preferidos son ácidos de tipo abiético, por ejemplo, seleccionados del grupo que consiste en ácido neoabiético, ácido deshidroabiético y ácido palústrico. También son adecuados los ácidos de tipo pimárico, seleccionados del grupo que consiste en ácido pimárico (ácido pimara-8(14),15-dien-18-oico), ácido levopimárico o ácido isopimárico. Ácidos de este tipo están disponibles a partir de fuentes naturales o mediante síntesis química, tal como se sabe, por ejemplo, por el documento US 2014/0148572 A1.

Un derivado que contiene ácidos resínicos que se puede utilizar de acuerdo con la presente invención es el tall oil. El tall oil (también denominado colofonia líquida) se obtiene como subproducto del proceso Kraft de fabricación de pasta de madera. El tall oil crudo contiene colofonia, ácidos resínicos (principalmente ácidos abiéticos y sus isómeros), ácidos grasos (principalmente palmético y oleico), alcoholes grasos, esteroles y derivados de hidrocarburos alquílicos. El ácido pimárico más preferido y sus sales, en particular las sales de sodio, respectivamente, se usan como aditivo adicional según la presente invención.

El ácido resínico, un derivado del mismo o una sal del mismo pueden estar presentes en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. El ácido resínico, un derivado del mismo o una sal del mismo, tal como ácido de colofonia, puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad del 0,02% en peso al 25% en peso, preferentemente del 0,02% en peso al 20% en peso o del 0,1% en peso al 11% en peso, tal como del 0,5% en peso al 10% en peso.

El ácido resínico preferido utilizado como aditivo adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado es el ácido resínico, un derivado del mismo o una sal del mismo.

El ácido de colofonia, un derivado del mismo o una sal del mismo puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad del 1% en peso al 25% en peso, preferentemente del 5% en peso al 20% en peso en el bicarbonato funcionalizado.

En otras formas de realización adicionales o alternativas, el aditivo adicional presente en el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un ácido graso, un derivado del mismo (tal como ésteres) o una sal del mismo.

Los ácidos grasos utilizados como aditivos en la presente invención son aquellos ácidos grasos conocidos en la técnica, es decir, un ácido carboxílico con un residuo alifático, que es saturado o insaturado. Preferentemente, el ácido graso es un compuesto según la fórmula (II)

R-COOH (II)

en la que R es un grupo alquilo C6 - C<10>saturado o insaturado, preferentemente un grupo C<12>-C<18>, tal como un grupo alquilo C<12>- C<16>. Los ácidos grasos se pueden utilizar en forma de sus sales, en particular sales de sodio o potasio, de la forma más preferida sal de sodio. De forma ncluso más preferida, el residuo R es un grupo alquilo C<16>- C<18>, el más preferido, el ácido graso es ácido palmético, ácido linoleico, ácido láurico o ácido esteárico, siendo el más preferido este último.

Ejemplos de derivados de ácidos grasos son los glicéridos. Los glicéridos son ésteres formados a partir de glicerol y ácidos grasos, en particular mono-, di- y tri-ésteres grasos de glicerol.

El ácido graso preferido utilizado como aditivo adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado es ácido esteárico, un éster del mismo o una sal del mismo. El ácido graso más preferido utilizado como aditivo adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado es ácido esteárico, una sal estearato o un éster del ácido esteárico, tal como su éster con glicerol, tal como triestearina, o triestearato de glicerilo, que es un triglicérido derivado de tres unidades de ácido esteárico. Otro aditivo preferido es el monoestearato de glicerol.

El ácido graso, un derivado del mismo o una sal del mismo puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. En determinadas formas de realización, el ácido graso, un derivado del mismo o una sal del mismo puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado en una cantidad del 0,02% en peso al 30% en peso, preferentemente del 0,1% en peso al 10% en peso, de forma más preferida del 0,5% en peso al 7% en peso.

En algunas formas de realización, el aditivo puede excluir el ácido esteárico, un éster del mismo o sales del mismo.

En formas de realización todavía más adicionales o alternativas, el aditivo adicional puede comprender o consistir en un polímero, tal como un polímero seleccionado del grupo que consiste en poli(alcohol vinílico), poliglicol, polisacárido, ácido poli(met)acrílico, ácido poli(acrílico co-ácido maleico), polietilenimina, polivinilpirrolidona, N-2(-hidroxipropil)metacrilamida, polioxialquilenos y derivados de los mismos, incluidos polietilenglicoles, y combinaciones de los mismos.

El polímero puede ser un polímero natural o sintético. Los polímeros naturales son polímeros que provienen de fuentes naturales tales como almidón y goma arábiga. También se pueden modificar polímeros naturales tales como el almidón hidrolizado.

Los polímeros sintéticos son, por ejemplo, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, polioxialquilenos y derivados de los mismos incluyendo polietilenglicoles y poli(alcoholes vinílicos). Un derivado de polioxialquileno preferido es, por ejemplo, un polímero ofrecido con el nombre comercial BYK 3155 por BYK-Chemie GmbH. Los polímeros met/acrílicos pueden ser, por ejemplo, polímeros aniónicos con ácido metacrílico como grupos funcionales, polímeros catiónicos con metacrilatos de metilaminoetilo como grupos funcionales, copolímeros de met/acrilato con metacrilato de trimetilaminoetilo como grupos funcionales y polímeros neutros de met/acrilatos que están disponibles en Evonik con el nombre comercial Eudragit®. Grados de Eudragit® adecuados son, por ejemplo, los grados L, S, FS, E, RL, RS, NE y NM. Se prefieren Eudragits® de grado RL, en particular Eudragit® RL 30D.

Los polietilenglicoles están disponibles en un amplio intervalo de diferentes pesos moleculares. En una forma de realización de la presente invención se pueden utilizar polietilenglicoles de bajo peso molecular que tienen un peso molecular inferior a 1000 g/mol, preferentemente un polietilenglicol que tiene un peso molecular en el intervalo de 200 a 600 g/mol, tal como en el intervalo de 300 a 500 g/mol, preferentemente PEG400. En otra forma de realización de la presente invención se puede emplear un polietilenglicol de alto peso molecular que tenga un peso molecular de 1000 g/mol o superior. Preferentemente, el polietilenglicol de alto peso molecular tiene un peso molecular de 1000 a 10000 g/mol, de forma más preferida de 2000 a 8000 g/mol, tal como PEG4000.

En algunas formas de realización, cuando se utiliza un polisacárido como aditivo adicional en el bicarbonato particulado funcionalizado, el aditivo de polisacárido puede ser al menos un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en almidón hidrolizado, carboximetilcelulosa, ácido algínico y sales del mismo, goma arábiga, carragenano, goma guar, goma de algarroba, goma xantana y combinaciones de las mismas.

El aditivo presente en el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un polisacárido seleccionado del grupo que consiste en:

• gomas guar y sus derivados, en particular hidroxipropil guar (tal como Jaguar HP-105);

• ácido algínico y sus sales, tales como de sodio, calcio o cobre (por ejemplo, Kaltostat, Calginat, Landalgine, Kalrostat, Kelacid, Vocoloid, Xantalgin); y

• carboximetilcelulosa (por ejemplo, Aquaplast, Carmethose, CELLOFAS, Cellpro, Cellugel, Collowel, Ethoxose, Orabase, Lovosa).

En otra forma de realización, el aditivo adicional del bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender o consistir en un almidón modificado, en particular hidrolizado o un compuesto que comprende dicho almidón. Los aditivos particularmente preferidos de esta clase son almidón hidrolizado, goma arábiga y maltodextrina, siendo particularmente preferida la maltodextrina. El polímero puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, de forma más preferida al menos el 0,1% en peso. En particular, el almidón hidrolizado, goma arábiga, maltodextrina, derivados de polioxialquileno incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilato y poli(alcohol vinílico) pueden estar presentes, por ejemplo, en una cantidad de entre el 0,02% en peso y el 40% en peso, de forma más preferida del 0,1% en peso al 35% en peso, de forma incluso más preferida del 1% en peso al 20% en peso, tal como del 2% en peso al 10% en peso.

En una forma de realización, el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos un polímero como aditivo adicional junto con el ácido de colofonia, cualquier derivado del mismo o sales del mismo. En esta combinación, el polímero se selecciona preferentemente del grupo que consiste en polioxialquilenos y derivados de los mismos incluidos polietilenglicoles, poli(met)acrilatos y derivados de los mismos, poli(alcohol vinílico) y polisacáridos, incluyendo almidón modificado, en particular hidrolizado, maltodextrina y goma arábiga. Se prefieren polietilenglicoles de peso molecular alto o bajo (tal como se han definido anteriormente) y en particular polietilenglicol de peso molecular bajo.

En una forma de realización específica de la combinación de ácido de colofonia o cualquier derivado o sal del mismo y polietilenglicol (preferentemente polietilenglicol de bajo peso molecular) como aditivos del bicarbonato particulado funcionalizado, el ácido de colofonia está presente en una cantidad del 5% en peso al 20% en peso, preferentemente del 7% en peso al 11% en peso de la cantidad total de bicarbonato particulado funcionalizado y el polietilenglicol está presente en una cantidad del 1% en peso al 30% en peso, preferentemente del 5% en peso al 25% en peso, tal como por ejemplo aproximadamente el 10% en peso o aproximadamente el 20% en peso, en cada caso con respecto a la cantidad total del bicarbonato particulado funcionalizado.

En una forma de realización preferida adicional, el bicarbonato particulado funcionalizado que comprende ácido de colofonia o cualquier derivado o sal del mismo como primer aditivo y un polímero y, en particular, polietilenglicol como segundo aditivo se prepara moliendo conjuntamente en primer lugar partículas de bicarbonato en presencia del ácido de colofonia o un derivado o una sal del mismo y las partículas funcionalizadas así obtenidas se mezclan después con el polímero y se extruyen para obtener bicarbonato particulado que se funcionaliza con ácido de colofonia y polímero, en particular polietilenglicol.

Los aceites utilizados como aditivo adicional en la presente invención pueden ser aceites orgánicos o aceites minerales que pueden ser de origen animal, vegetal o petroquímico. Aceites adecuados son, por ejemplo, aceite de oliva, aceite de maíz, aceite de girasol y aceite de soja.

El aceite puede modificarse químicamente tal como epoxidarse. Un aceite preferido es el aceite de soja epoxidado. El aceite puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. En formas de realización preferidas, el aceite puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado en una cantidad del 0,1% en peso al 10% en peso, de forma más preferida del 1% en peso al 7% en peso.

En una forma de realización adicional, el aditivo adicional presente en el bicarbonato particulado funcionalizado es una cera tal como cera de abejas o cera de carnauba.

La cera puede estar presente en el bicarbonato particulado funcionalizado según la presente invención en una cantidad de al menos el 0,02% en peso, preferentemente al menos el 0,05% en peso, en particular al menos el 0,1% en peso. La cera puede estar presente, por ejemplo, en una cantidad del 1% en peso al 30% en peso, preferentemente del 5% en peso al 25% en peso.

Se puede encontrar información adicional sobre propiedades particulares del bicarbonato particulado funcionalizado en el documento WO2016/102591A1 de SOLVAY SA cuando el aditivo comprende o consiste en un aminoácido o una sal del mismo; en el documento EP3037388A1 de SOLVAY SA cuando el aditivo comprende o consiste en un ácido resínico o ácido graso como aditivo.

En algunas formas de realización, el bicarbonato funcionalizado puede comprender, además, un coadyuvante de procesamiento, un agente anti-apelmazamiento y/o un coadyuvante de flujo.

Este coadyuvante de procesamiento, agente anti-apelmazamiento y/o coadyuvante de flujo se pueden mezclar en primer lugar con el aditivo de funcionalización antes de utilizar su mezcla para funcionalizar el bicarbonato particulado. Alternativamente, este coadyuvante de procesamiento, agente anti-apelmazamiento y/o coadyuvante de flujo se pueden mezclar con el bicarbonato funcionalizado. Por ejemplo, el polvo de bicarbonato funcionalizado se puede mezclar en un mezclador de "reja de arado" tipo Lodige introduciendo progresivamente el coadyuvante de procesamiento, el agente anti-apelmazamiento y/o el coadyuvante de flujo.

El bicarbonato funcionalizado comprende sílice. Se puede utilizar sílice como coadyuvante del procesamiento, agente anti-apelmazamiento y/o coadyuvante de flujo para el bicarbonato funcionalizado. Se recomienda que la sílice se encuentre en forma amorfa (y no cristalina). Preferentemente la sílice presente en el bicarbonato funcionalizado es sílice precipitada amorfa. El bicarbonato funcionalizado comprende al menos el 0,1% en peso, preferentemente al menos el 0,2% en peso, de forma preferida al menos el 0,5% en peso de sílice con respecto a la composición total del bicarbonato funcionalizado. Se recomienda que el bicarbonato funcionalizado comprenda no más del 5% en peso, preferentemente no más del 4% en peso de sílice, de forma más preferida no más del 3% en peso de sílice. La presencia de sílice puede mejorar el flujo del bicarbonato funcionalizado y, por lo tanto, puede fomentar su aplicación homogénea como agente de espumado químico en una composición polimérica espumable.

Se prefiere que la sílice se encuentre en forma de partículas muy finas, que tengan un área superficial específica alta, por ejemplo superior a 180 m2/g, preferentemente al menos 200 m2/g, de forma más preferida al menos 400 m2/g, medida según la norma ISO 5794-1, anexo D.

Según una forma de realización ventajosa, la sílice presente en el bicarbonato funcionalizado se presenta en forma de partículas que tienen un diámetro medio inferior a 20 gm, preferentemente un diámetro medio de como máximo 15 gm, o como máximo 10 gm, de forma más preferida como máximo 8 gm. El diámetro medio se mide según la norma ASTM C-690 - 1992.

Sílices disponibles comercialmente adecuadas son: sílice amorfa Sipernat® 50S, fabricada por la empresa Degussa; sílice amorfa Sipernat 22 S producida por Degussa, que tiene una superficie específica inferior de 190 m2/g en lugar de 450 m2/g para Sipernat 50S; sílice Tixosil® 38AB producida por Rhodia (propiedad de Solvay) que tiene un diámetro medio superior a 15 gm (en lugar de 7 gm para Sipernat 50S y 22S). Los agentes anti apelmazamiento Tixosil® de Rhodia, con su tamaño de partícula controlado, son agentes acondicionadores del flujo eficaces para polvos afectados negativamente por la humedad, la presión o la carga estática.

El bicarbonato funcionalizado puede comprender del 0,1% en peso al 5% en peso de sílice amorfa, preferentemente del 0,2% en peso al 4% en peso de sílice amorfa, de forma más preferida del 0,5% en peso al 3% en peso de sílice amorfa. La sílice es preferentemente sílice precipitada.

En tales formas de realización, el bicarbonato funcionalizado puede comprender una relación en peso de bicarbonato sódico con respecto a sílice de 12:1 a 990:1, preferentemente de 14:1 a 99: 1, de forma más preferida de 16:1 a 97:1.

PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO

La presente divulgación se refiere además a un procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado.

El bicarbonato particulado funcionalizado se puede producir a partir de una solución que contiene un ingrediente de bicarbonato o directamente a partir de un bicarbonato particulado ya formado.

El ingrediente de bicarbonato o bicarbonato particulado puede comprender o consistir esencialmente en bicarbonato de amonio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio o mezclas de los mismos, en particular el ingrediente de bicarbonato o bicarbonato particulado comprende o consiste esencialmente en bicarbonato de sodio. El ingrediente de bicarbonato o bicarbonato particulado comprende preferentemente al menos el 80% en peso de bicarbonato de sodio.

El bicarbonato particulado funcionalizado según un aspecto de la presente divulgación puede obtenerse mediante procesos de encapsulación o recubrimiento.

En particular, otro aspecto de la presente divulgación se refiere a un proceso para preparar bicarbonato particulado funcionalizado, preferentemente un bicarbonato de metal alcalino particulado funcionalizado tal como se ha descrito anteriormente de acuerdo con la divulgación mediante al menos uno de los siguientes procesos:

• mediante aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado,

• mediante compactación con rodillos, y/o

• mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos.

El secado por pulverización o secado por atomización es una técnica de secado. Este procedimiento comprende pulverizar el producto que se va a secar, que se encuentra en forma de solución (o suspensión) en una corriente de gas caliente, para obtener un polvo en unos pocos segundos o fracciones de segundos. La separación de una solución en gotas finas da lugar a una gran superficie de transferencia de material y proporciona una rápida evaporación del disolvente de la solución utilizada.

Los aparatos adecuados para el secado por pulverización son conocidos en la técnica y generalmente comprenden varios módulos: un módulo que comprende un circuito para almacenar y atomizar la solución que comprende un equipo para atomizar o pulverizar la solución, un módulo para la preparación de gas caliente y su transferencia a una cámara de secado en la que entra en contacto con la solución pulverizada, una cámara de secado en la que se evapora la solución pulverizada y se forman las partículas, y un módulo de recogida de las partículas, que generalmente comprende un ciclón y/o un filtro adecuado.

Generalmente, el equipo para atomizar o pulverizar la solución es un pulverizador de gas comprimido o una turbina de dispersión. También se pueden utilizar boquillas de ultrasonido para pulverizar la solución.

En el proceso de secado por pulverización de la divulgación generalmente se usa una solución acuosa del bicarbonato. Si bien se pueden utilizar otros disolventes polares o mezclas de disolventes polares, por ejemplo mezclas de agua y etanol, en los que el aditivo es soluble, el agua es el disolvente preferido.

En el procedimiento de secado por pulverización de la presente divulgación, la solución acuosa que se va a secar por pulverización comprende del 1 al 10% en peso del ingrediente de bicarbonato. El ingrediente de bicarbonato en la solución es preferentemente un bicarbonato de metal alcalino. La solución que se va a secar por pulverización comprende, además, de 1 a 10.000 ppm de un aditivo o una sal del mismo. El aditivo utilizado es preferentemente uno de los descritos anteriormente para el bicarbonato particulado de la presente invención. En formas de realización preferidas, el contenido del aditivo presente en la solución que se va a secar por pulverización es de 1 a 5.000 ppm, de forma más preferida de 1 a 3.000 ppm, en particular de 10 a 2.000 ppm, por ejemplo, de 50-1.000 ppm de aditivo por kg de solución que se va a secar por pulverización Generalmente, la solución acuosa comprende al menos 1 mg, preferentemente al menos 5 mg, de forma más preferida al menos 10 mg, de forma incluso más preferida al menos 100 mg del aditivo por kg de solución acuosa. Generalmente, la solución acuosa comprende como máximo 2.000 mg, preferentemente como máximo 1.500 mg, de forma más preferida como máximo 1.200 mg del aditivo por kg de solución acuosa. En el caso de las sales, los porcentajes en peso se indican con respecto a la base/ácido libre.

Generalmente, en el proceso de secado por pulverización en el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado, la solución acuosa comprende al menos el 1 % o más, preferentemente al menos el 2% o más, de forma más preferida al menos el3%o más; incluso de forma más preferida al menos el4%o más, en particular al menos el 5% o más en peso del ingrediente de bicarbonato. Preferentemente, el ingrediente de bicarbonato comprende o consiste esencialmente en bicarbonato de sodio y/o bicarbonato de potasio, en particular comprende o consiste esencialmente en bicarbonato de sodio. Una concentración elevada del ingrediente de bicarbonato en la solución acuosa es perjudicial porque conduce a la obstrucción a alta velocidad del dispositivo pulverizador o atomizador. Por lo tanto, generalmente se recomienda que la solución acuosa comprenda como máximo el 10% o menos en peso, preferentemente como máximo el 8% o menos en peso, de forma más preferida como máximo el 6% o menos en peso del ingrediente de bicarbonato, en particular bicarbonato de sodio. Preferentemente, la solución que contiene bicarbonato es una solución acuosa que comprende el 1% - 10%, ventajosamente el 3% - 8%, más ventajosamente el 4% - 8% en peso, tal como el 4% - 6% en peso del ingrediente de bicarbonato, en particular bicarbonato de sodio.

El secado con gas caliente descompone parte del bicarbonato de metal alcalino en forma de carbonato de sodio, CO<2>y agua. En una forma de realización ventajosa de la presente invención, el secado por pulverización se realiza en un gas que comprende al menos un 5%, ventajosamente al menos un 10%, más ventajosamente al menos un 20%, y aún más ventajosamente al menos un 30% de CO<2>en volumen en base a gas seco. Esto permite limitar la descomposición del bicarbonato en carbonato sólido y gas CO<2>y vapor de agua. Generalmente, el secado por pulverización se realiza con un gas precalentado entre 40 °C y 220 °C. Ventajosamente, el secado por pulverización se lleva a cabo en una cámara de secado por pulverización y en la que el gas se precalienta antes de introducirse en la cámara de secado por pulverización al menos a 40 °C, preferentemente al menos a 50 °C, de forma más preferida al menos a 60 °C, de forma incluso más preferida al menos a 70 °C. También ventajosamente, el gas se precalienta antes de introducirlo en la cámara de secado por pulverización a como máximo 220 °C, preferentemente a como máximo 200 °C, de forma más preferida a como máximo 180 °C, de forma incluso más preferida a como máximo 130 °C.

Se prefiere que la temperatura del gas después de la operación de secado por pulverización sea como máximo de 80 °C, ventajosamente como máximo de 70 °C y más ventajosamente como máximo de 60 °C.

En una forma de realización del procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado, la solución acuosa se precalienta a una temperatura de al menos 20 °C y preferentemente como máximo 80 °C antes de pulverizarse durante la operación de secado por pulverización. En una forma de realización particular, la solución acuosa se precalienta a una temperatura de al menos 20 °C y como máximo 25 °C antes de pulverizarse durante la operación de secado por pulverización.

El procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente divulgación puede comprender triturar conjuntamente el ingrediente de bicarbonato en presencia del aditivo, tal como en presencia de 0,02 a 10 partes en peso de un aditivo por 100 partes en peso de la sustancia que se somete a trituración conjunta. El ingrediente de bicarbonato y el aditivo son preferentemente tal como se han definido anteriormente.

En el proceso para preparar el bicarbonato particulado funcionalizado mediante trituración conjunta se pueden utilizar todos los procedimientos de trituración adecuados conocidos en la técnica.

Los dispositivos típicos incluyen molinos de impacto, que son molinos en los que el material se muele sometiéndolo al impacto de una parte mecánica en movimiento y que tiene el efecto de fragmentar las partículas del material. Los molinos de impacto son bien conocidos en la técnica de la molienda fina. Los molinos de este tipo incluyen molinos de martillos, molinos de husillo, molinos Attritor, molinos de chorro, molinos de bolas, tales como molinos planetarios de bolas y molinos de jaula. Los molinos de este tipo se fabrican y están disponibles, por ejemplo, por Grinding Technologies and System SRL o de Hosokawa Alpine AG. De la forma más preferida se utiliza un Alpine LGM 3. En el proceso para preparar las partículas de bicarbonato de metal alcalino, el bicarbonato de metal alcalino se tritura en presencia del aditivo, es decir, el aminoácido tal como se ha definido anteriormente. O bien se añade la cantidad total de bicarbonato y aditivo al molino de una vez, seguida de la molienda o, preferentemente, el bicarbonato y el aditivo se alimentan al dispositivo de molienda a una velocidad constante. Velocidades adecuadas para el bicarbonato son de 50 kg/h a 500 kg/h, preferentemente de 100 kg/h a 400 kg/h, por ejemplo, aproximadamente 150 kg/h. La cantidad de aditivo corresponde a la relación en peso del ingrediente de bicarbonato y del aditivo utilizado. Por ejemplo, si el ingrediente de bicarbonato se tritura conjuntamente en presencia de 1 parte en peso de un aditivo, por cada 100 partes en peso de la sustancia que se somete a trituración conjunta, la tasa de alimentación del aditivo es solo el 1 % de la tasa de alimentación del ingrediente de bicarbonato.

La cantidad de aditivo (por ejemplo, ácido de colofonia, derivados del mismo o sales del mismo o combinaciones de los mismos) en el proceso para preparar el bicarbonato particulado funcionalizado por trituración conjunta, es de 0,02 a 10 partes en peso por 100 partes en peso de la sustancia que se somete a trituración conjunta. Por debajo de 0,02 partes en peso, el aditivo presenta solo una eficacia baja. El uso de cantidades superiores a 10 partes en peso del aditivo es desventajoso por motivos de costes. Las cantidades preferidas son 0,2 - 8 partes en peso del aditivo, de forma más preferida 0,5 - 5 partes en peso de aditivo, de forma incluso más preferida 0,8 - 2 partes en peso de aditivo, en particular aproximadamente 1 parte en peso de aditivo, en cada caso por cada 100 partes en peso de la sustancia (normalmente el ingrediente de bicarbonato y al menos un aditivo) sometida a trituración conjunta.

En alguna forma de realización, el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente divulgación puede comprender recubrimiento por pulverización, por ejemplo, dentro de un lecho fluidizado. El recubrimiento por pulverización dentro de un lecho fluidizado es una técnica en la que se introduce un polvo (partículas sólidas del ingrediente de bicarbonato) en una cámara de fluidización. Un gas fluidifica el polvo desde el fondo de la cámara a través de una rejilla. Un líquido que comprende el aditivo en forma disuelta, en forma fundida, y/o en forma sólida dispersada (por ejemplo, una solución, una emulsión, una suspensión, una masa fundida, una emulsión en masa fundida o una suspensión en masa fundida) se pulveriza en el polvo fluidizado para aplicar una capa o recubrimiento sobre partículas.

En alguna forma de realización, el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado según la presente divulgación puede comprender granulación por pulverización, por ejemplo, dentro de un lecho fluidizado. La granulación por pulverización en lecho fluidizado es un procedimiento para producir granulados de flujo libre a partir de líquidos. El líquido que contiene sólidos, tales como soluciones acuosas, emulsiones, suspensiones, masas fundidas, emulsiones fundidas o suspensiones fundidas, se pulveriza en un sistema de lecho fluidizado. Los sólidos son preferentemente partículas de bicarbonato. Debido al elevado intercambio de calor, el disolvente acuoso u orgánico del líquido se evapora inmediatamente y los sólidos forman pequeñas partículas como núcleos iniciales. Estos se pulverizan con otro líquido que contiene el aditivo (solución/suspensión). Un gas fluidifica la solución/suspensión de aditivo pulverizada en una cámara. Después de la evaporación y el secado en el lecho fluidizado, el aditivo seco forma una capa dura alrededor del núcleo inicial. Esta etapa se repite continuamente en el lecho fluidizado para que el granulado crezca hasta formar estructuras similares a cebollas o moras. A partir del recubrimiento capa por capa se obtiene una estructura similar a una cebolla. Alternativamente, se puede proporcionar un volumen definido de núcleos iniciales adecuados. En esta opción, el líquido solo sirve como vehículo para los sólidos que se están aplicando.

En alguna forma de realización, el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado según la presente divulgación puede comprender aglomeración por pulverización, por ejemplo, dentro de un lecho fluidizado. La aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado es una técnica en la que se introduce un polvo o un granulado fino en una cámara de fluidización. Un gas fluidifica el polvo desde el fondo de la cámara a través de una rejilla. Sobre las partículas fluidizadas se pulveriza un líquido (ya sea una solución, una emulsión, una suspensión, una masa fundida, una emulsión fundida o una suspensión fundida), que actúa como aglutinante. Se crean puentes líquidos que forman aglomerados a partir de las partículas. La pulverización continúa hasta alcanzar el tamaño deseado de los aglomerados.

En alguna forma de realización, el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente divulgación puede comprender enfriamiento por pulverización (o refrigeración por pulverización, congelación por pulverización). El enfriamiento por pulverización es una técnica en la que se pulveriza una masa fundida, una emulsión fundida o una suspensión fundida en una cámara de fluidización. Se inyecta un gas frío en la cámara de fluidización. La solidificación de partículas sólidas se logra cuando las gotas fundidas pierden calor debido al aire frío en el lecho fluido.

En alguna forma de realización, el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado de acuerdo con la presente divulgación puede comprender compactación con rodillo. La compactación con rodillo es una técnica en la que se provoca la adherencia de las partículas de polvo entre sí aplicando una fuerza sobre el polvo, lo que causa un aumento considerable de tamaño. El polvo se compacta entre dos rodillos en contrarrotación para aplicar una fuerza. Las briquetas, escamas o cintas obtenidas se trituran fuera de los rodillos hasta alcanzar el tamaño de partícula deseado.

En alguna forma de realización, el procedimiento para producir bicarbonato particulado funcionalizado según la presente divulgación puede comprender extrusión (o mezclado-extrusión). La extrusión (o mezclado-extrusión) es una técnica en la que se empuja un polvo u otro material a través de una matriz de sección transversal fija. Un tornillo, dos tornillos o una sucesión de paletas pueden ayudar a empujar el material a través de las fases de mezclado, desgasificación y homogeneización. El control de temperatura a lo largo de la distancia permite el cambio de fase, fusión, cristalización, reacción química, recubrimiento o granulación de los materiales.

La sílice puede mezclarse en primer lugar con el aditivo de funcionalización antes de que su mezcla se use para funcionalización del bicarbonato particulado. Alternativamente, se puede mezclar sílice con el bicarbonato funcionalizado después de su preparación. Por ejemplo, el bicarbonato funcionalizado en polvo se puede mezclar en un mezclador de "reja de arado" tipo Lodige introduciendo la sílice progresivamente en el bicarbonato funcionalizado. Se puede utilizar sílice en el bicarbonato funcionalizado como coadyuvante de procesamiento, agente anti-apelmazamiento (de modo que actúe como desecante para la captura de agua) y/o coadyuvante de flujo. Por ejemplo, el bicarbonato funcionalizado en polvo se puede mezclar con sílice precipitada amorfa para formar un polvo de flujo libre.

USO DEL BICARBONATO PARTICULADO FUNCIONALIZADO

La presente invención se refiere, además, al uso del bicarbonato particulado funcionalizado descrito en el presente documento como agente de expansión químico para espumar

• un polímero termoplástico, por ejemplo plastisol de PVC; o

• una resina polimérica en un proceso de extrusión.

AGENTE DE EXPANSIÓN QUÍMICO

La presente invención se refiere, además, a un agente de expansión químico para espumar

• un polímero termoplástico; o

• una resina polimérica en un proceso de extrusión.

Por lo tanto, otro aspecto de la invención proporciona un agente de expansión químico tal como se define en la reivindicación 1 para espumar un polímero termoplástico que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado tal como se describe en las diversas formas de realización del presente documento, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado contiene al menos un aditivo tal como se describe en las diversas formas de realización del presente documento.

Opcionalmente, el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender, además, un coadyuvante de procesamiento, un agente anti-apelmazamiento (de modo que actúe como desecante para la captura de agua) y/o un coadyuvante de flujo. La sílice es preferentemente sílice amorfa, de forma más preferida sílice precipitada amorfa, tal como se describe en las diversas formas de realización en el presente documento.

En una forma de realización, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado que tiene un tamaño de partícula D50 superior a 1 micrómetro y hasta 250 gm, preferentemente hasta 100 gm, de forma más preferida hasta 60 gm, de forma aún más preferida hasta 40 gm, o hasta 30 gm, o hasta 25 gm.

El aditivo presente en el bicarbonato particulado funcionalizado es tal como se ha definido anteriormente.

Cualquier forma de realización particular para el bicarbonato particulado funcionalizado y el o los aditivos utilizados para su funcionalización descritos en el presente documento son aplicables a este respecto.

En algunas formas de realización, el agente de expansión químico no contiene ningún compuesto que libere gas nitrógeno durante el calentamiento.

En algunas formas de realización, el agente de expansión químico no contiene ningún compuesto que libere amoniaco durante el calentamiento.

En formas de realización preferidas, el agente de expansión químico es un agente de expansión químico endotérmico que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado tal como se describe en las diversas formas de realización en el presente documento.

En formas de realización preferidas, el agente de expansión químico no contiene ningún agente de expansión exotérmico.

En algunas formas de realización, el agente de expansión químico comprende el bicarbonato particulado funcionalizado y comprende, además, un segundo compuesto como otro agente de expansión.

El segundo compuesto es preferentemente un agente de expansión endotérmico.

Preferentemente, el segundo compuesto puede liberar CO2 al calentarse. Este segundo compuesto preferentemente aumenta la generación de CO2 que ya se forma por la descomposición del bicarbonato particulado funcionalizado tras el calentamiento.

Este segundo compuesto liberador de CO2 que actúa como agente de expansión puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico, derivados del mismo (tales como ésteres), o sales del mismo.

Un segundo compuesto liberador de CO2 preferido que actúa como agente de expansión puede incluir al menos uno de:

• ácido fumárico,

• ácido tartárico o

Un segundo compuesto liberador de CO2 más preferido que actúa como agente de expansión endotérmico comprende o consiste en ácido cítrico, sus ésteres o sus sales.

En formas de realización alternativas adicionales, el agente de expansión químico puede comprender además un agente de expansión químico exotérmico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en ADCA (azodicarbonamida), OBSH (4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida)), DNPT (dinitrosopentametilentetramina), PTSS (p-tolueno semicarbazida), BSH (benceno-4-sulfonohidrazida) y TSH (tolueno-4-sulfonohidrazida), 5-PT (5-feniltetrazol), de forma más preferida comprende además ADCA (azodicarbonamida). En tales formas de realización, el agente de expansión químico puede comprender una relación en peso del bicarbonato funcionalizado con respecto al agente de expansión químico exotérmico de 5:95 a 95:5, preferentemente de 90: 10 a 10:90, de forma más preferida de 85:15 a 15:85, de forma aún más preferida de 80:20 a 20:80.

Opcionalmente, el agente de expansión químico que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado puede comprender, además, un coadyuvante de procesamiento, un agente anti-apelmazamiento (de modo que actúe como desecante para la captura de agua) y/o un coadyuvante de flujo. El agente de expansión químico comprende una mezcla del bicarbonato particulado funcionalizado en partículas y sílice, preferentemente sílice amorfa, de forma más preferida sílice precipitada amorfa.

SEGUNDO COMPUESTO FUNCIONALIZADO EN COMPOSICIÓN DE AGENTE DE EXPANSIÓN

También se prevé que el segundo compuesto liberador de CO2 en la composición del agente de expansión que complementa la generación de CO2 también pueda estar en forma particulada funcionalizada. Este segundo compuesto particulado funcionalizado comprendería un aditivo tal como se describe en el presente documento con respecto al bicarbonato particulado funcionalizado. Esta funcionalización del segundo compuesto particulado también puede utilizar una o más técnicas tales como las descritas anteriormente con respecto a la producción del bicarbonato particulado funcionalizado.

En algunas formas de realización, el agente de expansión endotérmico comprende, o consiste esencialmente en, o consiste en:

• el bicarbonato particulado funcionalizado, tal como se describe en el presente documento en las diversas formas de realización; y

• un ácido carboxílico o policarboxílico particulado funcionalizado, un derivado del mismo (tal como ésteres) o sales del mismo.

En formas de realización particulares, el agente de expansión endotérmico comprende, o consiste esencialmente en, o consiste en:

• un ácido carboxílico o policarboxílico particulado funcionalizado, un derivado o una sal del mismo, seleccionado del grupo que consiste en: ácido fumárico, ácido tartárico, ácido cítrico, sales de los mismos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico), ésteres de los mismos y cualquier combinación de los mismos.

En algunas formas de realización, el agente de expansión químico para espumar un polímero termoplástico comprende un bicarbonato particulado funcionalizado y un segundo compuesto particulado funcionalizado (por ejemplo, ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, derivado o sal del mismo), teniendo ambos un tamaño de partícula D50 superior a 1 micrómetro y hasta 250 micrómetros, preferentemente hasta 30 micrómetros.

En formas de realización en las que el agente de expansión endotérmico comprende el bicarbonato particulado funcionalizado y el segundo compuesto particulado funcionalizado (por ejemplo, ácido carboxílico o policarboxílico funcionalizado, derivado o sal del mismo), el procedimiento para producir un agente de expansión de este tipo puede contener las etapas siguientes:

• A/ producir el bicarbonato particulado funcionalizado usando un primer aditivo (en el que el primer aditivo se selecciona de los definidos en el presente documento); producir por separado el segundo compuesto particulado funcionalizado usando un segundo aditivo (en el que el segundo aditivo se selecciona de los definidos en el presente documento); mezclar el bicarbonato particulado funcionalizado y el segundo compuesto particulado funcionalizado para producir el agente de expansión endotérmico; o

• B/ mezclar el bicarbonato particulado y el segundo compuesto particulado antes de la funcionalización para producir una mezcla particulada no funcionalizada; y funcionalizar la mezcla particulada no funcionalizada usando al menos un aditivo (tal como se define en el presente documento) para producir el agente de expansión endotérmico.

En el procedimiento A/, los aditivos primero y segundo pueden ser iguales o diferentes. Las técnicas para producir el bicarbonato particulado funcionalizado y el segundo compuesto particulado funcionalizado pueden ser las mismas o pueden ser diferentes.

En el procedimiento B/, el aditivo y la técnica para la funcionalización del bicarbonato particulado y el segundo compuesto particulado son generalmente los mismos, dando como resultado así menos flexibilidad en la producción del agente de expansión endotérmico. Sin embargo, este procedimiento sería más rentable.

COMPOSICIÓN POLIMÉRICA ESPUMABLE

Otro aspecto de la presente invención se refiere a una composición polimérica espumable tal como se define en la reivindicación 8, que comprende

a) un polímero;

b) el bicarbonato particulado funcionalizado utilizado como agente químico de expansión para la formación de espuma; y

c) al menos un aditivo polimérico.

Opcionalmente, el bicarbonato particulado funcionalizado en la composición polimérica espumable puede comprender, además, un coadyuvante de procesamiento, un agente anti-apelmazamiento (que actúa como desecante para la captura de agua) y/o un coadyuvante de flujo. El bicarbonato particulado funcionalizado presente en la composición polimérica espumable comprende sílice, preferentemente sílice amorfa, de forma más preferida sílice precipitada amorfa, tal como se describe en las diversas formas de realización en el presente documento.

La composición polimérica espumable puede comprender opcionalmente un segundo compuesto particulado funcionalizado utilizado como agente de expansión químico complementario para el espumado (tal como se describe en el presente documento).

La composición polimérica espumable puede comprender opcionalmente un estabilizador de espuma, tal como un estabilizador de espuma a base de silicona.

La cantidad de polímero presente en la composición polimérica espumable varía normalmente entre aproximadamente el 10% en peso (o el 20% en peso) y aproximadamente el 90% en peso con respecto al peso total de la composición polimérica espumable. La cantidad de polímero se puede seleccionar según la característica final deseada de la composición polimérica espumable.

En una forma de realización preferida de acuerdo con la presente invención, la composición polimérica espumable está en forma de un plastisol. El término "plastisol" se refiere a una suspensión de partículas de polímero en un plastificante líquido.

Preferentemente, el plastisol es una suspensión de partículas de poli(cloruro de vinilo) en un plastificante líquido. La elección del plastificante no está particularmente limitada y, por lo tanto, se pueden utilizar para este propósito los plastificantes comúnmente empleados, tales como ftalato de dioctilo o éster diisononílico del ácido 1,2-ciclohexildicarbónico.

El término "poli(cloruro de vinilo)" se pretende que designe homopolímeros de cloruro de vinilo así como copolímeros de cloruro de vinilo con otros monómeros etilénicamente insaturados que son monómeros halogenados (cloroolefinas tales como cloruro de vinilideno; cloroacrilatos; viniléteres clorados) o no halogenados (olefinas tales como etileno y propileno; estireno; viniléteres tales como acetato de vinilo); así como copolímeros de cloruro de vinilo con ácidos acrílico y metacrílico; ésteres, nitrilos y amidas. Se prefieren los homopolímeros de cloruro de vinilo y los copolímeros de cloruro de vinilo que contienen entre el 50-99% en peso, preferentemente el 60-85% en peso de cloruro de vinilo.

La cantidad de plastisol en la composición polimérica espumable varía normalmente entre aproximadamente el 20% en peso y aproximadamente el 90% en peso con respecto al peso total de la composición polimérica espumable. La cantidad de plastisol se puede seleccionar de acuerdo con la característica final deseada de la composición polimérica espumable.

La cantidad del bicarbonato particulado funcionalizado en la composición polimérica espumable varía normalmente de 5 a 15 partes por cada 100 partes en peso de polímero. Por ejemplo, para una composición polimérica de PVC espumable, la cantidad de bicarbonato particulado funcionalizado en la composición polimérica de PVC espumable varía normalmente de 5 a 15 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC, preferentemente de 6 a 12 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC; de forma más preferida de 7 a 11 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC o de 8 a 10 partes por cada 100 partes en peso de resina de PVC.

La composición polimérica espumable de la presente invención puede contener componentes adicionales, por ejemplo, estabilizadores de espuma; agentes de liberación de aire; cargas o diluyentes (por ejemplo, CaCO3 como carga), tales como negro de carbono; otros polímeros y aceites; agentes de curado, tales como compuestos de azufre y diversos productos químicos que actúan como parte de un sistema de curado tal como óxido de zinc; agentes antiestáticos; biocidas; colorantes; agentes de acoplamiento; refuerzos fibrosos; materiales ignífugos; fungicidas; estabilizadores de calor; lubricantes; agentes desmoldantes; plastificantes (por ejemplo, DINP = ftalato de diisononilo); conservantes; coadyuvantes de procesamiento; agentes deslizantes; estabilizadores ultravioleta; depresores de la viscosidad; y cualquier otro ingrediente que pueda ser un componente deseable del polímero espumado resultante.

Un estabilizador de espuma preferido puede incluir un estabilizador de espuma a base de silicona, tal como BYK 8020 para plastisol de PVC.

En algunas formas de realización, la composición espumable no contiene ningún otro agente de expansión distinto del bicarbonato particulado funcionalizado.

En otras formas de realización, la composición espumable no contiene ningún agente de expansión que sea exotérmico. En formas de realización particulares, la composición espumable no contiene ningún agente de expansión que libere gas nitrógeno y/o amoniaco. Ejemplos de agentes de expansión que liberan gas nitrógeno son agentes de expansión exotérmicos tales como diamida de ácido azodicarbónico (azodicarbonamida, ADC, ADCA, N° CAS 123-77-3), las sulfonhidrazidas: 4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida) (OBSH, N° CAS. 80-51-3) y p-toluenosulfonilhidrazida, (TSH, N° CAS 1576-35-8).

En formas de realización preferidas, la composición polimérica espumable no contiene azodicarbonamida.

En formas de realización preferidas alternativas o adicionales, la composición polimérica espumable no contiene bencenosulfonilhidrazida.

En formas de realización alternativas o adicionales, la composición polimérica espumable no contiene ptoluenosulfonilhidrazida.

En formas de realización alternativas adicionales, la composición polimérica espumable puede comprender además un agente de expansión químico exotérmico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en ADCA (azodicarbonamida), OBSH (4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida)), DNPT (dinitrosopentametilentetramina), PTSS (p-tolueno semicarbazida), BSH (benceno-4-sulfonohidrazida) y TSH (tolueno-4-sulfonohidrazida), 5-PT (5-feniltetrazol), de forma más preferida puede comprender además ADCA (azodicarbonamida). En tales formas de realización, la composición polimérica espumable puede comprender una relación en peso del bicarbonato funcionalizado con respecto al agente de expansión químico exotérmico de 5:95 a 95:5, preferentemente de 90: 10 a 10:90, de forma más preferida de 85:15 a 15:85, de forma aún más preferida de 80:20 a 20:80.

PROCESO PARA PREPARAR LA COMPOSICIÓN ESPUMABLE

Otro aspecto de la presente divulgación se refiere a un procedimiento para preparar la composición polimérica espumable tal como se ha descrito anteriormente, en el que el procedimiento comprende:

• mezclar los componentes de la composición polimérica espumable tal como se proporciona en el presente documento, en el que un componente de la composición polimérica espumable es el bicarbonato particulado funcionalizado.

El proceso para preparar la composición polimérica espumable se puede llevar a cabo en equipos convencionales, por ejemplo fabricados de acero inoxidable austenítico (304L-316L, etc.). El proceso también se puede llevar a cabo en materiales no metálicos tales como plásticos, vidrios y materiales cerámicos de uso químico.

Preferentemente, la etapa de mezcladura en el proceso se lleva a cabo bajo mezcladura continua. Debido a que la composición polimérica espumable tiene una viscosidad relativamente alta, se requiere un mezclado potente para obtener una composición polimérica espumable homogénea. Además, debido a que el efecto de expansión ya comienza a tener lugar durante el mezclado, la velocidad de mezclado debe ser suficientemente alta con el fin de lograr una buena homogeneización en un corto período de tiempo. Preferentemente, la homogeneización se logra en menos de aproximadamente 20 segundos durante la(s) etapa(s) de mezclado del proceso. La selección de las condiciones de mezclado depende de las características específicas del equipo. La(s) etapa(s) de mezclado del proceso para preparar la composición polimérica espumable se pueden llevar a cabo a cualquier temperatura adecuada como en la producción de espuma convencional, el proceso se puede llevar a cabo, por ejemplo, a temperaturas relativamente bajas (ambiente) que varían entre aproximadamente 0 °C y aproximadamente 30 °C, por ejemplo a aproximadamente 20-25 °C.

Se puede preparar una composición polimérica espumable mezclando

• el bicarbonato particulado funcionalizado en forma de polvo tal como se describe en el presente documento,

• opcionalmente, un agente de expansión exotérmico, tal como ADCA (azodicarbonamida), OBSH (4,4'-oxibis(bencenosulfonilhidrazida)), DNPT (dinitrosopentametileno tetramina), PTSS (p-tolueno semicarbazida), BSH (benceno-4-sulfonhidrazida) y TSH (tolueno-4-sulfonhidrazida), 5-PT (5-feniltetrazol) y, opcionalmente, un activador para el agente de expansión exotérmico;

• al menos un plastificante,

• al menos un polímero espumable,

• opcionalmente un estabilizador de espuma; y

• opcionalmente uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica.

Por ejemplo, se puede preparar una composición de plastisol de PVC mezclando

• al menos un plastificante,

• al menos una resina de poli(cloruro de vinilo),

• opcionalmente un estabilizador de espuma; y

Los componentes de la composición polimérica espumable, tal como una composición de plastisol espumable de PVC, se pueden dispersar en un mezclador de alta velocidad y después desairearse al vacío.

La composición de plastisol espumable de PVC puede comprender opcionalmente un segundo compuesto particulado funcionalizado utilizado como agente de expansión químico complementario para la formación de espuma (tal como se describe en esta memoria). El segundo compuesto particulado funcionalizado puede ser un ácido carboxílico o policarboxílico particulado funcionalizado, un derivado o una sal del mismo. El segundo compuesto particulado funcionalizado se puede seleccionar del grupo que consiste en: ácido fumárico, ácido tartárico, ácido cítrico, sales de los mismos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico), ésteres de los mismos y cualquier combinación de los mismos.

PROCESO PARA PREPARAR UN POLÍMERO ESPUMADO

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un procedimiento para preparar un polímero espumado tal como se define en la reivindicación 11, en el que se calienta la composición polimérica espumable descrita anteriormente. Así, el proceso para preparar un polímero espumado puede comprender la siguiente etapa:

• mezclar los componentes de la composición polimérica espumable tal como se proporciona en el presente documento; y

• calentar la composición polimérica espumable obtenida del mezclado.

Preferentemente, llevándose a cabo la etapa de calentamiento inmediatamente después de completar la etapa de mezclado.

El proceso para preparar un polímero espumado puede incluir una etapa de conformación tal como extrusión o extensión. Preferentemente, la etapa de calentamiento se lleva a cabo inmediatamente después de completar las etapas de mezclado y conformación.

La etapa de calentamiento se puede llevar a cabo a una temperatura desde aproximadamente 120 °C y hasta aproximadamente 220 °C, o desde aproximadamente 120 °C y hasta aproximadamente 210 °C, o desde aproximadamente 120 °C y hasta aproximadamente 200 °C, dependiendo de la resina y la composición del plastisol.

El tiempo de calentamiento en la etapa de calentamiento depende de la formulación de plastisol, la forma del material y la temperatura. En un proceso para preparar un polímero espumado a partir de la composición polimérica espumable mencionada anteriormente, el tiempo de gelificación durante el período de calentamiento en presencia del bicarbonato particulado funcionalizado como el agente de expansión es menor que en presencia de azodicarbonamida como el agente de expansión (mientras que todos los demás componentes siguen siendo los mismos).

Cuando la composición polimérica espumable comprende el bicarbonato particulado funcionalizado, el tiempo de gelificación a una temperatura por encima de la temperatura de transición vítrea Tg y/o por encima de la temperatura de fusión Tm del polímero es preferentemente inferior a 180 segundos, tal como inferior a 125 segundos, en particular inferior a 90 segundos, preferentemente de 80 segundos o inferior, o de 70 segundos o inferior, o de forma más preferida de 60 segundos o inferior.

Con respecto a un plastisol de PVC, la pasta de PVC líquida resultante (plastisol) se puede aplicar como recubrimiento por extensión a un determinado espesor sobre una superficie (por ejemplo, un papel, en particular un papel de silicona) y calentar en un horno (por ejemplo, Thermosol Werner Mathis) ajustado a una temperatura de curado (gelificación) (generalmente entre 150 °C y 210 °C o 200 °C, tal como de 180 °C a 210 °C, o de 185 °C a 210 °C, o de 190 °C a 210 °C, o de 200 °C a 210 °C) durante un tiempo de 130 segundos o inferior, tal como durante un tiempo de 120 segundos a 30 segundos, preferentemente durante un tiempo de 120 segundos a 60 segundos, de forma más preferida durante un tiempo de 120 segundos a 90 segundos.

Generalmente, el tiempo en el que el plastisol se mantiene a la temperatura de gelificación depende del agente espumante usado. Para algunos agentes espumantes pueden ser ventajosos tiempos de gelificación más cortos, tales como para aminoácidos y en particular leucina como agente de expansión, con los que se obtienen espumas poliméricas de buena experiencia y velocidad de expansión a tiempos de gelificación bastante cortos inferiores a 100 segundos, en particular inferiores a 80 segundos, tal como en el intervalo de 50 a 70 segundos. Para las partículas de bicarbonato que se funcionalizan con un aminoácido, también se logran buenos resultados en un tiempo corto en particular si la temperatura de gelificación es bastante baja, tal como inferior a 200 °C, en particular en el intervalo de 175 a 195 °C. Si se usa ácido esteárico como aditivo en el bicarbonato particulado funcionalizado de la presente invención, se prefieren los mismos tiempos de gelificación y temperaturas de gelificación que para los aditivos de aminoácidos.

Para algunas formas de realización de un proceso para fabricar un polímero de PVC, cuando se calienta la composición polimérica espumable, la temperatura adecuada para liberar gas CO2 del bicarbonato de sodio particulado funcionalizado y fundir un polímero de PVC puede ser de 190 a 210 °C, preferentemente de 200 a 210 °C, durante un tiempo de gelificación de 90 segundos a 120 segundos a una temperatura para proporcionar un polímero de PVC espumado.

Cuando la composición polimérica espumable se extiende sobre una superficie antes de calentarla y fundir el polímero, el polímero espumado puede tener una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300 y/o tiene una densidad inferior a 0,6 g/cm3, preferentemente menos de 0,55 g/cm3, de forma más preferida como máximo 0,5 g/cm3. La relación de expansión se calcula basándose en la relación de un espesor final con respecto a un espesor inicial de una capa recubierta extendida de la composición polimérica espumable a medida que esa capa se calienta en un horno.

Productos poliméricos espumados producidos utilizando el agente de expansión y la composición polimérica espumable comentada anteriormente se pueden fabricar mediante procesos que implican extrusión, calandrado, moldeo por inyección, revestimiento, fundición por expansión o moldeo rotacional.

POLÍMERO ESPUMADO

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un polímero espumado tal como se define en la reivindicación 12, en el que el polímero espumado se puede obtener a partir de la composición espumable tal como se ha descrito anteriormente.

En una forma de realización de la invención, el polímero espumado es un polímero espumado flexible. En esta forma de realización, el polímero espumado o extrudido es preferentemente poli(cloruro de vinilo) flexible y puede utilizarse ventajosamente

• para aplicaciones de solado;

• para la producción de papel de pared a base de espuma;

• como cuero artificial; o

• como espuma técnica.

El bicarbonato particulado funcionalizado se usa como un agente de expansión para polímeros espumados o extruidos (tales como PVC espumado o poliuretanos; PVC extruido, poliolefinas, poliamidas), preferentemente usado como un agente de expansión endotérmico. Ejemplos no limitantes de polímeros son poli(cloruro de vinilo) (PVC), poliuretanos, poliolefinas (PO, PE, PP), compuestos estirénicos (PS, ABS, ASA, SAN), resinas de ingeniería, poli(óxido de fenileno), poliamidas, poliimidas y caucho natural y sintético tal como el caucho de nitrilo butadieno (NBR) o el caucho de cloropreno (CR).

Cuando la composición polimérica espumable se aplica como recubrimiento por extensión sobre una superficie antes del calentamiento y fusión del polímero, el polímero espumado puede tener una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300. La relación de expansión se calcula basándose en la relación de un espesor final con respecto a un espesor inicial de una capa recubierta extendida de la composición polimérica espumable a medida que esa capa se calienta en un horno. La relación de expansión puede ser de 270 a 450, o de 280 a 445, o de 290 a 440, o de 300 a 440.

En algunas formas de realización, el polímero espumado es una espuma de PVC con una densidad inferior a 0,65 g/cm3 o inferior a 0,6 g/cm3, preferentemente inferior a 0,58 g/cm3, de forma más preferida de como máximo 0,55 g/cm3, lo de forma más preferida de como máximo 0,5 g/cm3 o de como máximo 0,45 g/cm3. En algunas formas de realización en las que una espuma de PVC se fabrica a partir de una composición de PVC espumable que contiene un bicarbonato particulado funcionalizado con al menos un aditivo, la espuma de PVC tiene una densidad de 0,3 a 0,65 g/cm3, preferentemente una densidad de 0,33 a 0,58 g/cm3, de forma más preferida una densidad de 0,33 a 0,5 g/cm3 o incluso una densidad de 0,33 a 0,45 g/cm3. El aditivo se selecciona preferentemente del grupo que consiste en cera de abejas, cera de carnauba, monoestearato de glicerol, poli(met)acrilato, aceite de soja epoxidado, goma arábiga, ácido linoleico, maltodextrina, poli(alcohol vinílico), ácido láurico, ácido de colofonia o cualquier derivado de los mismos, almidón, ácido esteárico, un compuesto de polioxietileno (como BIK3155, polietilenglicol, por ejemplo, PEG400, PEG4000), leucina y cualquier combinación de dos o más de los mismos.

EJEMPLOS

Molienda conjunta

La molienda se realizó de forma continua en un instrumento UltraRotor III de Jackering, equipado con un clasificador. Se cargaron partículas de bicarbonato de sodio en el fondo del molino de 10 a 300 kg/h bajo inyección de aire a temperatura ambiente. El aditivo de funcionalización se añadió en el nivel medio del molino con el fin de alcanzar el contenido en peso deseado de aditivo de funcionalización en la mezcla. La velocidad de rotación del molino y la velocidad de rotación del clasificador se seleccionaron para alcanzar la distribución de tamaño de partícula deseada.

Extrusión-mezclado

El proceso de extrusión-mezclado se realizó de forma continua en un instrumento UCP25 del Grupo HASLER que tenía un punto de entrada y paletas. Se cargaron partículas de bicarbonato de sodio en el punto de entrada del UCP25 de 1 a 2 kg/h. El aditivo de funcionalización se cargó unos pocos centímetros después del punto de entrada principal, de 0,1 a 1 kg/h. La velocidad de rotación de las paletas fue de 50 rpm. La temperatura del instrumento se mantuvo a temperatura ambiente.

Molienda después de extrusión-mezclado

El producto de bicarbonato de sodio funcionalizado que salió del proceso de extrusión-mezclado se inyectó en continuo en la parte superior de un molino UPZ100 de Hosokawa Alpine a una velocidad de carga de 0,5 a 10 kg/h. El molino tiene una velocidad de rotor seleccionada entre 10.000 y 17.000 rpm y el molino se hizo funcionar a temperatura ambiente.

Aglomeración (=> Aglomeración FB - molienda)

El producto del proceso de aglomeración en lecho fluido se inyectó en la parte superior de un molino UPZ100 de Hosokawa Alpine. Se cargó bicarbonato de sodio formulado de 0,5 a 10 kg/h y la velocidad del rotor del molino se seleccionó entre 10.000 y 17.000 rpm. La temperatura del proceso fue la temperatura ambiente.

Revestimiento por pulverización en lecho fluido (=> Recubrimiento FB - molienda)

El recubrimiento por pulverización se realizó en un mini instrumento WFP de lecho fluidizado discontinuo de DMR Prozesstechnologie que comprendía una cámara de fluidización, medios para cargar partículas, medios para inyectar el aditivo de funcionalización generalmente en forma líquida, y medios para inyectar un gas de fluidización en el fondo de esa cámara. Inicialmente se cargaron partículas de bicarbonato de sodio de 100 g a 1 kg en la cámara de fluidización. El aire de fluidización se calentó de 10 a 100 °C y su caudal fue de entre 10 y 40 m3/h. Se pulverizó un líquido que contenía el aditivo de funcionalización desde el fondo de la cámara a una temperatura entre 20 y 90 °C. El líquido era generalmente una solución del aditivo de funcionalización en un disolvente, preferentemente una solución acuosa con una concentración entre el 1 y el 80% en peso. El líquido se pulverizó con un caudal de hasta 20 g/min con el fin de evaporar el disolvente (por ejemplo, agua) y formar un recubrimiento con el aditivo de funcionalización (generalmente mediante cristalización) sobre las partículas de bicarbonato de sodio. El contenido del aditivo de funcionalización recubierto estaba entre el 1 y el 70% en peso.

El producto obtenido después del recubrimiento por pulverización generalmente se molió. Las partículas recubiertas por pulverización que salieron del proceso de recubrimiento en lecho fluido se inyectaron en la parte superior de un molino UPZ100 de Hosokawa Alpine a una velocidad de carga de 0,5 a 10 kg/h y el molino tenía una velocidad de rotor seleccionada entre 10.000 y 17.000 rpm y se hizo funcionar a temperatura ambiente.

Preparación de plastisol de PVC

Un procedimiento para fabricar un plastisol de PVC generalmente puede seguir las siguientes etapas:

• se mide el peso de la resina de PVC en un recipiente de acero inoxidable de 2 litros y se pesa aparte el resto de la fórmula;

• El recipiente de acero inoxidable se coloca debajo de un mezclador hidráulico (Pendraulik) con una cuchilla desfloculante (diámetro de la cuchilla del rotor 70 mm)

• Agitación a 250 rpm durante la adición de la carga mineral, plastificante y agente de expansión

• Agitación a 4200 rpm durante 45 segundos, una vez que los polvos estén suspendidos (temperatura, aproximadamente 40-50 °C, si tiempo de agitación es superior, la T puede elevarse a 60-70 °C)

• Preparación al vacío para eliminar las burbujas de aire. Cuando el nivel de la preparación sube en el vaso de precipitados, el vaso de precipitados se puede golpear contra la mesa para eliminar las burbujas más rápido.

• Cuando el nivel de preparación sea estable en presencia del vacío, contar 5 minutos antes de cortar el vacío y después finalizar la eliminación de aire.

• Para evitar la formación de espuma, añadir opcionalmente un estabilizador de espuma (tal como el del proveedor BYK)

• Ajustar la temperatura en un horno Werner Mathis a una temperatura preestablecida, habitualmente T = 190,200 o 210°C

• Se instala un papel (papel de silicona en los ejemplos 1-8 y papel normal (de Claire Fontaine) en los ejemplos 9-13) y se calienta durante 10 segundos para eliminar el agua residual del papel

• La mezcla de plastisol se extiende sobre el papel en un espesor de 750 micrómetros

• El plastisol de PVC se calienta hasta 2 minutos para gelificar (habitualmente 60 s, 90 s, 120 s),

• Esperar hasta que el plastisol se enfríe para retirarlo del papel.

En l m l iliz r n l i i n r ími :

Ejemplo 1 (no de acuerdo con la invención)

La composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 1 se preparó utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Los otros componentes del plastisol del Ejemplo 1 eran al menos un polímero de poli(cloruro de vinilo) y opcionalmente uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica.

Se eligieron los componentes y cantidades específicos mencionados en la Tabla 1.

En cada uno de los ejemplos, los componentes se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y se mezclaron y desairearon al vacío.

La pasta de PVC líquida resultante (plastisol) del Ejemplo 1 se aplicó como recubrimiento por extensión con un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre papel de silicona y se calentó en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 185 °C durante 120 segundos.

La superficie y la estructura de la espuma se evaluaron visualmente. La tasa de expansión fue la relación de la diferencia entre el espesor final del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis y el espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (en este caso aproximadamente 0,75 mm) antes de que pasara el calentamiento en el horno Werner Mathis, con respecto al espesor inicial. La relación de expansión se calculó como la relación entre el espesor final del producto espumado y el espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm). Los resultados se proporcionan en la TABLA 1, en la que "PCR" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 1

Ejemplos 2- 5 (no de acuerdo con la invención)

Para los Ejemplos 3-5, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC utilizando un bicarbonato de sodio no funcionalizado en forma de polvo como agente de expansión. El bicarbonato de sodio no funcionalizado en forma de polvo se mezcló en presencia de al menos un plastificante, al menos un polímero de poli(cloruro de vinilo) y, opcionalmente, uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica. Una composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 2 se preparó utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Los otros componentes del plastisol del Ejemplo 2 fueron los mismos que los utilizados en los Ejemplos 3-5. Se eligieron los componentes y las cantidades mencionados en laTABLA 2. "PCR" en la TABLA 2 significa partes en peso de resina. En cada uno de los ejemplos 2- 5, los componentes se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y desairearon al vacío.

Las pastas líquidas de PVC obtenidas (plastisoles) de los ejemplos 2-5 se aplicaron en cada caso como recubrimiento por extensión con un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre papel de silicona y se calentaron en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado con un periodo de gelificación a 185 °C durante 120 segundos.

Los Ejemplos 3 a 5 con bicarbonatos no funcionalizados como agente de espumado dieron malos resultados de expansión en comparación con el Ejemplo 2 utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Después de la gelificación, las superficies de los plastisoles de PVC de los Ejemplos 3 a 5 tenían un aspecto muy granular que era un signo de coalescencia de la superficie de burbujas de gas en la masa fundida de polímero.

TABLA 2

Ejemplo 6 (no de acuerdo con la invención)

La composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 6 se preparó utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. Los otros componentes del plastisol del Ejemplo 6 eran al menos un plastificante, un polímero de poli(cloruro de vinilo) y, opcionalmente, uno o más aditivos poliméricos tales como una carga inorgánica. Se eligen los componentes específicos y las cantidades que se mencionan en la Tabla 3.

La pasta de PVC líquida resultante (plastisol) del Ejemplo 6 se aplicó como recubrimiento por extensión con un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre papel de silicona y se calentó en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 185 °C durante 120 segundos para el Ejemplo 6.

La superficie y estructura de la espuma se evaluaron visualmente. La tasa de expansión fue la relación de la diferencia entre el espesor final del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis y el espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (en este caso aproximadamente 0,75 mm) antes de que pasara el calentamiento en el horno Werner Mathis, con respecto al espesor inicial. La relación de expansión se calculó como la relación entre el espesor final del producto espumado y el espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm). Los resultados se proporcionan en laTABLA 3,en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 3

Ejemplo 7 (no de acuerdo con la invención)

Agente de expansión = azodicarbonamida

La composición de Plastisol de PVC del Ejemplo 7 se preparó en un aparato Dispermat utilizando azodicarbonamida como agente de expansión. El producto azodicarbonamida utilizado fue Genitron SCE (Lanxess) que consistía en el 75% en peso de azodicarbonamida y el 25% en peso de activador (óxido de zinc/estearato de zinc). Los componentes del plastisol se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas (plastisoles) resultantes del Ejemplo 7 se aplican en cada caso como recubrimiento por extensión con un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos.

La tasa de expansión fue la relación de la diferencia entre el espesor final del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis y el espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (en este caso aproximadamente 0,75 mm) antes de que pasara el calentamiento en el horno Werner Mathis, con respecto al espesor inicial. La relación de expansión se calculó como la relación entre el espesor final del producto espumado y el espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm). Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la tasa de expansión, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 4, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 4: Azodicarbonamida como a ente de expansión

Ejemplo 8 (no de acuerdo con la invención)

Con Aditivo de funcionalización = Cera de abejas

Se preparó una muestra de bicarbonato sódico funcionalizado recubriendo por pulverización partículas de bicarbonato sódico en un lecho fluidizado con cera de abejas y después moliendo. La muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado se identifica como Ejemplo 8A (20% en peso de cera de abejas).

Para el Ejemplo 8, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas líquidas de PVC obtenidas (plastisoles) del Ejemplo 14 se aplican como recubrimiento por extensión sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) en cada caso con un espesor de aproximadamente 0,75 mm y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calcula como la relación del espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 5, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 5: Aditivo de funcionalización = Cera de abe as

Ejemplos 9- 11 (no de acuerdo con la invención)

Aditivo de funcionalización = ácido de colofonia

Se prepararon tres muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante trituración conjunta (molienda conjunta) de partículas de bicarbonato de sodio con ácido de colofonia. Las muestras se identifican como Ejemplos 9A (1% en peso de ácido de colofonia), 10A (2% en peso de ácido de colofonia), 11A (10% en peso de ácido de colofonia).

Para los Ejemplos 9-11, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas resultantes (plastisoles) del Ejemplo 8 se aplican como recubrimiento por extensión en cada caso a un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre una pieza de papel (Claire Fontaine) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calculó como la relación del espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 6, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 6: Aditivo de funcionalización = ácido de colofonia

Ejemplos 12- 13 (no de acuerdo con la invención)

Con dos aditivos de funcionalización = ácido de colofonia; PEG400

Se prepararon dos muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando dos aditivos de funcionalización diferentes (ácido de colofonia, PEG400) añadidos secuencialmente usando dos procedimientos diferentes de funcionalización (trituración conjunta, extrusión). En primer lugar, las partículas de bicarbonato de sodio se funcionalizaron triturándolas conjuntamente con ácido de colofonia como aditivo de primera funcionalización, y después las partículas primeramente funcionalizadas se funcionalizaron extruyéndolas con PEG400 como segundo aditivo de funcionalización para formar partículas de segunda funcionalización. Las muestras se identifican como Ejemplo 12A (9% en peso de ácido de colofonia, 10% en peso de PEG400) y Ejemplo 13A (8% en peso de ácido de colofonia, 20% en peso de PEG400).

Para los Ejemplos 12-13 se utilizó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de Plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que describe para el Ejemplo 8. La relación de expansión se calculó como la relación del espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 7, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 7: Dos aditivos de funcionalización = ácido de colofonia, PEG400 añadidos secuencialmente

Ejemplo 14 (no de acuerdo con la invención)

Aditivo de funcionalización = ninguno

Se molió un bicarbonato de sodio comercial (SB/03 de Solvay) para reducir el tamaño de partícula. La muestra se identifica como Ejemplo 14A (sin aditivo de funcionalización).

Para el Ejemplo 14, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas (plastisoles) resultantes se aplican en cada caso como recubrimiento por extensión con un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre un trozo de papel (Claire Fontaine) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calculó como la relación del espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 8, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 8: Sin aditivo de funcionalización

EJEMPLO 15

D50, intervalo de tamaño, análisis TGA y DSC

Se realizaron un análisis termogravimétrico (TGA; 35 a 250 °C/10 °C/min) y un análisis térmico de calorimetría diferencial de barrido (DSC) en algunas muestras de bicarbonatos de sodio particulados funcionalizados y un bicarbonato de sodio no funcionalizado (Ej. 14A). Los resultados se proporcionan en la TABLA 9. El D<50>(pm) y el intervalo de tamaño de estos bicarbonatos de sodio, así como la densidad (p) más baja y la relación de expansión (%) más alta de las espumas de PVC con su tiempo de gelificación correspondiente a la temperatura del horno correspondiente obtenida con estos bicarbonatos de sodio se proporcionan en la TABLA 9.

TABLA 9

Los resultados de TGA muestran que tanto la temperatura de comienzo de liberación de CO2 como la temperatura máxima de liberación de CO2 aumentaron en la muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado que comprende un aditivo de funcionalización en comparación con un producto comercial molido de bicarbonato de sodio SOLVAY SB/03 (Ej. 14A) que no estaba funcionalizado con un aditivo.

El análisis por DSC mostró que la temperatura máxima para la muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado que comprende un aditivo de funcionalización era mayor que un producto comercial molido de bicarbonato de sodio SOLVAY SB/03 (Ej. 14A) que no estaba funcionalizado con un aditivo.

Ejemplos 16-19 (de acuerdo con la invención)

Aditivo de funcionalización = derivado de ácido de colofonia (Resigral® 52) sílice precipitada amorfa

Se prepararon cuatro muestras de bicarbonato de sodio funcionalizado mediante trituración conjunta (molienda conjunta) de partículas de bicarbonato de sodio con un derivado de ácido de colofonia (Resigral 52 de DRT que comprende al menos el 52% en peso de ácido dihidroabiético) y sílice precipitada (Tixosil® 38AB de Rhodia). Las muestras se identifican como Ejemplos 16A-19A (90% en peso de bicarbonato de sodio, 9% en peso de Resigral 52, 1% en peso de sílice).

Para los Ejemplos 16-19, se prepararon composiciones de Plastisol de PVC en un aparato Dispermat. En cada ejemplo, los componentes de los plastisoles se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. Las pastas de PVC líquidas (plastisoles) resultantes del Ejemplo 8 se aplican en cada caso como recubrimiento por extensión con un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre un trozo de papel (SAPPI) y se calientan en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calculó como la relación del espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis. Los componentes y las cantidades específicos en cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno, la relación de expansión y la densidad de las espumas de PVC se proporcionan en laTABLA 10, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 10: Aditivo de funcionalización = derivado de ácido de colofonia (ácido dihidroabiético); con sílice reci itada amorfa

Ejemplo 20 (no de acuerdo con la invención)

Con dos aditivos de funcionalización = derivado de ácido de colofonia (ácido dihidroabiético) ácido cítrico

Se preparó una muestra de bicarbonato de sodio funcionalizado aplicando dos aditivos de funcionalización diferentes: un derivado de ácido de colofonia (Resigral® 52 a partir de DRT que comprende al menos el 52% en peso de ácido dihidroabiético) y ácido cítrico. Se añadieron juntos a partículas de bicarbonato y se molieron conjuntamente para formar las partículas funcionalizadas. Esta muestra se identifica como el Ejemplo 20A (10% en peso de Resigral® 52, 20% en peso de ácido cítrico).

Para el Ejemplo 20, se usó el mismo procedimiento de preparación de las composiciones de plastisol de PVC y preparación de espumas de PVC que se describió para el Ejemplo 8. La relación de expansión se calculó como la relación del espesor del producto espumado después de calentar en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar por el horno Werner Mathis calentando a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. Se proporcionan los componentes específicos y las cantidades en cada plastisol y la mejor relación de expansión obtenida para este Ejemplo 20A en la TABLA 11, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

TABLA 11: Dos aditivos de funcionalización = derivado de ácido de colofonia (ácido dihidroabiético) ácido cítrico usados untos

Ejemplo 21 (de acuerdo con la invención)

Mezcla de ADCA y bicarbonato funcionalizado que comprende un derivado de ácido de colofonia (ácido dihidroabiético) sílice

Para el Ejemplo 21, se preparó una composición de plastisol de PVC en un aparato Dispermat usando dos agentes de expansión: el bicarbonato de sodio funcionalizado del Ejemplo 19A y ADCA en una relación en peso de 80:20 para el bicarbonato funcionalizado (ej. 19A) a Genitron® SCE (70% de ADCA 30% de activador) de Lanxess. El bicarbonato funcionalizado del Ejemplo 19A se produjo mediante trituración conjunta (molienda conjunta) de partículas de bicarbonato sódico con un derivado de ácido de colofonia (Resigral 52 de DRT que comprende al menos el 52% en peso de ácido dihidroabiético) y sílice precipitada (Tixosil® 38AB de Rhodia) para obtener un bicarbonato funcionalizado con un D90 de 22 micrómetros y que contiene el 90% en peso de bicarbonato de sodio, el 9% en peso de Resigral 52, el 1% en peso de sílice.

En este ejemplo 21, los componentes del plastisol (incluyendo los dos agentes de expansión) se dispersaron en un mezclador de alta velocidad y después se mezclaron y se desairearon al vacío. La pasta de PVC líquida resultante (plastisol) del Ejemplo 21 se aplicó como recubrimiento por extensión a un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre una pieza de papel (SAPPI) y se calentó en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 o 210 °C durante 90 o 120 segundos. La relación de expansión se calculó como la relación del espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno Werner Mathis con respecto al espesor inicial de la capa aplicada como recubrimiento por extensión (a este respecto aproximadamente 0,75 mm) antes de pasar el calentamiento en el horno Werner Mathis.

Para el Ejemplo 21C (control - no de acuerdo con la invención), se preparó una composición de plastisol de PVC en un aparato Dispermat usando solo ADCA y se aplicó como recubrimiento por extensión a un espesor de aproximadamente 0,75 mm sobre una pieza de papel (SAPPI) y se calentó en un horno Thermosol Werner Mathis ajustado a 200 °C durante 120 segundos.

Los componentes específicos y las cantidades de cada plastisol, la temperatura del horno, el tiempo de gelificación, el espesor del producto espumado después del calentamiento en el horno y la relación de expansión se proporcionan en laTABLA 12, en la que "pcr" significa partes en peso de resina de PVC.

Este ejemplo 21 ilustra que una gran parte de ADCA puede sustituirse en la formulación de plastisol de PVC por el bicarbonato funcionalizado y generar un PVC espumado con propiedades similares, tales como densidad como cuando se usa únicamente ADCA+activador en la misma formulación (véase el ejemplo de control 21C). La cantidad real de ADCA usada en la formulación del Ej. 21 era 2/3 menos que en el Ej. de control 21C.

TABLA 12: Mezcla de ADCA y bicarbonato funcionalizado (molida conjuntamente con derivado de ácido de colofonia ácido dihidroabiético sílice

Si la divulgación de cualquiera de las patentes, solicitudes de patente y publicaciones entra en conflicto con la presente memoria descriptiva en la medida en que pueda hacer que un término no esté claro, la presente memoria descriptiva tendrá prioridad.

Por consiguiente, el alcance de protección no está limitado por la descripción expuesta anteriormente, sino que está limitado únicamente por las reivindicaciones.

Todas y cada una de las reivindicaciones se incorporan en la memoria descriptiva como una forma de realización de la presente invención. Por lo tanto, las reivindicaciones son una descripción adicional y son una adición a las formas de realización preferidas de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un agente de expansión químico para espumar un precursor polimérico termoplástico, por ejemplo plastisol de PVC o una resina polimérica en un proceso de extrusión,

comprendiendo dicho agente de expansión químico un bicarbonato particulado funcionalizado,

en el que dicho bicarbonato particulado funcionalizado contiene al menos un aditivo, y

en el que dicho aditivo presente en el bicarbonato particulado funcionalizado comprende ácido de colofonia, éster de ácido de colofonia, ácido de colofonia hidrogenado, dímeros de ácido de colofonia o colofonia polimerizada, cualquier sal de los mismos o cualquier combinación de los mismos, preferentemente comprende ácido abiético, ácido dihidroabiético, ácido neoabiético, un éster de ácido de colofonia o mezclas de los mismos, de forma más preferida comprende ácido abiético, ácido dihidroabiético o mezclas de los mismos,

en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos el 50% en peso y menos del 100% en peso del componente de bicarbonato, y del 50% o menos al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos, en el que las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>-de como máximo 1 gm, o superior a 1 gm y de como máximo 250 gm, en el que la distribución de tamaño de partícula D<50>se determina de acuerdo con el procedimiento divulgado en la memoria descriptiva, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos el 0,1% en peso de sílice con respecto a la composición total del bicarbonato funcionalizado.

2. El agente de expansión químico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el agente de expansión no contiene ningún agente de expansión adicional que sea un agente de expansión exotérmico, o en el que el agente de expansión químico no contiene ningún compuesto que libere gas nitrógeno durante el calentamiento, o en el que el agente de expansión químico no contiene ningún compuesto que libere gas amoniaco durante el calentamiento.

3. El agente de expansión químico según la reivindicación 1 o 2, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos un aditivo adicional seleccionado de

- uno o más polímeros;

- uno o más aminoácidos, y sales de los mismos;

- una o más sales inorgánicas;

- uno más aceites;

- una o más grasas;

- uno o más ácidos resínicos, y sales de los mismos;

- uno o más ácidos grasos, y sales de los mismos;

- un ácido carboxílico o policarboxílico, derivado del mismo (tal como ésteres), o sales del mismo;

- uno o más jabones;

- una o más ceras; o

- cualquier combinación de los mismos;

4. El agente de expansión químico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende al menos el 65% en peso y menos del 100 % en peso del componente de bicarbonato, y del 35% o menos al 0,02% en peso de al menos uno de dichos aditivos.

5. El agente de expansión químico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las partículas del bicarbonato particulado funcionalizado tienen una distribución de tamaño de partícula de D<50>de como máximo 100 gm, preferentemente como máximo 60 gm, de forma más preferida como máximo 40 gm, de forma aún más preferida como máximo 25 gm.

6. El agente de expansión químico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el bicarbonato particulado funcionalizado se obtiene mediante al menos uno de los siguientes procesos:

- mediante secado por pulverización (también conocido como atomización), en el que el aditivo se disuelve en la solución que contiene bicarbonato.

- por trituración o trituración conjunta (también denominada molienda o molienda conjunta) con el o los aditivos en forma de emulsión o de polvo;

- mediante recubrimiento por pulverización y granulación dentro de un lecho fluidizado,

- mediante aglomeración por pulverización dentro de un lecho fluidizado,

- mediante enfriamiento por pulverización (por ejemplo, refrigeración por pulverización, congelación por pulverización),

- mediante compactación con rodillos, y/o

- mediante extrusión, incluidos mezclado/extrusión simultáneos;

opcionalmente seguido de someter el bicarbonato particulado funcionalizado así obtenido a molienda para reducir su tamaño medio de partícula; preferentemente obtenido mediante trituración, extrusión y/o recubrimiento por pulverización con el o los aditivos; de forma más preferida obtenido mediante trituración y/o extrusión con el o los aditivos.

7. El agente de expansión químico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además un segundo compuesto que libera CO<2>al calentarlo, seleccionándose dicho segundo compuesto del grupo que consiste en un ácido carboxílico o policarboxílico, derivado del mismo (tal como ésteres), o sales del mismo, en el que dicho segundo compuesto opcionalmente está funcionalizado con al menos un aditivo que es diferente o igual al del bicarbonato particulado funcionalizado, preferentemente el mismo aditivo, y en el que dicho segundo compuesto preferentemente es al menos uno de:

- ácido fumárico,

- ácido tartárico,

- ácido cítrico, citratos (tales como hidrogenocitrato de sodio, citrato disódico), o ésteres de ácido cítrico; o combinación de los mismos, y/o

en el que el bicarbonato particulado funcionalizado comprende sílice amorfa, preferentemente comprende sílice precipitada amorfa.

8. Una composición polimérica espumable, que comprende un polímero, opcionalmente un estabilizante de espumado, y el agente de expansión químico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el polímero es un PVC, un poliuretano, una poliolefina (tal como PE, PP), un polímero estirénico (tal como PS, ABS, ASA, SAN), resinas de ingeniería, un óxido de polifenileno, una poliimida, un caucho natural o sintético tal como caucho de nitrilo butadieno (NBR) o caucho de cloropreno (CR), o una poliamida.

9. La composición polimérica espumable de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además un agente de expansión químico exotérmico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en OBSH (4,4'-oxibis(bencenosulfonil hidrazida)), DNPT (dinitrosopentametilen tetramina), PTSS (p-tolueno semicarbazida), BSH (benceno-4-sulfonamida) y TSH (tolueno-4-sulfonamida), 5-PT (5-feniltetrazol).

10. La composición polimérica espumable de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, que es una composición de plastisol de PVC espumable, en la que el polímero comprende una resina de PVC,

y, que preferentemente no contiene ADCA(azodicarbonamida), BSH (bencenosulfonilhidrazida) y/o TSH (ptoluenosulfonilhidrazida).

11. Un proceso para fabricar un polímero, que comprende calentar la composición polimérica espumable de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, que comprende el bicarbonato particulado funcionalizado a una temperatura adecuada para liberar gas CO<2>y fundir el polímero durante un tiempo de gelificación a una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea Tg y/o superior a la temperatura de fusión Tm del polímero que es inferior a 130 segundos.

12. Un polímero espumado obtenido mediante el procedimiento de la reivindicación 11, en el que el polímero es un PVC, un poliuretano, una poliolefina o una poliamida.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el polímero comprende una resina de PVC, en el que el polímero de PVC se funde durante un tiempo de gelificación de 90 segundos a 120 segundos a una temperatura de 190 a 210 °C, preferentemente de 200 a 210 °C, para proporcionar un polímero de PVC espumado, en el que la composición polimérica de PVC espumable preferentemente se aplica como recubrimiento por extensión sobre una superficie antes del calentamiento y la fusión, y en el que el polímero espumado de PVC tiene una relación de expansión de al menos 270, preferentemente al menos 280, de forma más preferida al menos 300 y/o tiene una densidad inferior a 0,6 g/cm3, preferentemente inferior a 0,55 g/cm3, de forma más preferida como máximo 0,5 g/cm3.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho tiempo de gelificación con el agente de expansión químico que comprende el material particulado funcionalizado es inferior al tiempo de gelificación que se obtendría con un agente de expansión químico que libera N2, siendo iguales todos los demás componentes en la composición de plastisol de PVC espumable.

15. Un PVC espumado obtenido mediante el procedimiento de las reivindicaciones 13 o 14.