ES2318792T3 - Procedimiento para la obtencion de placas de material espumado. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de cuerpos moldeados de material espumado mediante la sinterización de partículas de material espumado, sometidas a un espumado previo, que presentan un recubrimiento polímero con una temperatura de transición vítrea en el intervalo comprendido entre -60 y +60ºC, en un molde bajo presión, caracterizado porque el recubrimiento polímero contiene un compuesto orgánico anfífilo o hidrófobo.
Description
Procedimiento para la obtención de placas de
material espumado.
La invención se refiere a un procedimiento para
la obtención de cuerpos moldeados de material espumado a partir de
partículas de material espumado, sometidas a un espumado previo, que
presentan un recubrimiento polímero, así como a los cuerpos
moldeados de material espumado fabricados a partir de las mismas y a
su empleo.
Los materiales espumados, en forma de
partículas, se obtienen, de manera usual, mediante la sinterización
de partículas de material espumado, por ejemplo constituidas por
partículas de poliestireno expandibles, sometidas a un espumado
previo (EPS) o a partir de partículas de polipropileno expandidas
(EPP), en moldes cerrados mediante vapor de agua. Con el fin de que
las partículas de espuma puedan ser sometidas a una expansión
ulterior y puedan ser soldadas perfectamente entre sí para dar el
cuerpo moldeado de material espumado, deben contener, por regla
general, además pequeñas cantidades residuales de agente propulsor.
Las partículas de material espumado no pueden ser almacenadas
durante demasiado tiempo, por este motivo, tras la realización del
espumado previo. De igual modo, sólo pueden agregarse pequeñas
cantidades de materiales espumados en forma de partículas que ya no
son aptos para su utilización, como consecuencia de la ausencia de
aptitud a la expansión final de los productos reciclados de
materiales espumados desmenuzados, para la fabricación de nuevos
cuerpos moldeados de material espumado.
Se conocen materiales compuestos de partículas
de poliestireno (PS)-material espumado, que conducen
a productos resistentes a la combustión cuando se recubren las
perlas de EPS con vidrio soluble o con materiales inorgánicos
similares. En este caso constituye un inconveniente, sin embargo,
que la absorción de agua de tales productos es elevada, lo cual
conduce a un posible empeoramiento de la capacidad aislante a lo
largo del tiempo cuando se utilizan como material aislante.
La publicación WO 00/050500 describe materiales
espumados protegidos contra la llama, que están constituidos por
partículas de poliestireno, sometidas a un espumado previo, que
cuelan en un molde junto con una solución acuosa de silicato de
sodio y con un látex de un copolímero de acetato de vinilo de
elevado peso molecular, y se secan al aire bajo aplicación de
trepidaciones. En este caso, únicamente se forma una carga a granel
suelta constituida por partículas de poliestireno, que están pegadas
entre sí en un número reducido de puntos y que, por lo tanto,
presentan resistencias mecánicas únicamente insuficientes.
La publicación WO 2005/105404 describe un
procedimiento con ahorro de energía para la fabricación de cuerpos
moldeados de material espumado, según el cual se recubren las
partículas de material espumado, sometidas a un espumado previo,
con una solución de resina, que presenta una temperatura de
reblandecimiento menor con respecto a la del polímero expandible.
Las partículas de espuma recubiertas se sueldan a continuación en un
molde, mediante aplicación de una presión externa o mediante una
expansión final de las partículas de espuma, tal como es usual con
vapor de agua caliente. En este caso pueden ser arrastrados por
lavado los componentes solubles en agua del recubrimiento. Como
consecuencia de las elevadas temperaturas en los puntos de entrada
y de la refrigeración del vapor de agua durante la condensación,
puede variar considerablemente la soldadura de las partículas de
espuma y la densidad a través de todo el cuerpo de material
espumado. Por otra parte puede quedar ocluido vapor de agua
condensado en los cuadradillos comprendidos entre las partículas de
espuma.
Se conocen, por ejemplo, por las publicaciones
WO 97/4334 y EP-A 913 423 partículas de poliestireno
expandibles, que han sido sometidas a un acabado hidrófobo, para el
aislamiento perimetral. Los agentes para llevar a cabo la
hidrofobación se aplican superficialmente por adsorción en este caso
sobre las partículas de EPS inmediatamente después de la elaboración
y del secado sobre gel de sílice.
Por lo tanto, la tarea de la invención consistía
en paliar los inconvenientes citados y en encontrar un procedimiento
sencillo y con ahorro de energía para la fabricación de cuerpos
moldeados de material espumado con una menor capacidad de absorción
de agua y con buenas propiedades mecánicas, así como con una
protección contra la llama suficiente.
Como consecuencia, se ha encontrado un
procedimiento para la fabricación de cuerpos moldeados de material
espumado a partir de partículas de material espumado, sometidas a un
espumado previo, que presentan un recubrimiento polímero, en un
molde bajo presión, conteniendo el recubrimiento polímero un
compuesto orgánico anfífilo o hidrófobo.
Como partículas de material espumado pueden
emplearse poliolefinas expandidas, tales como polietileno expandido
(EPE) o polipropileno expandido (EPP) o partículas sometidas a un
espumado previo constituidas por polímeros de estireno expandibles,
de manera especial constituidas por poliestireno (EPS) expandible.
Las partículas de material espumado presentan, por regla general,
un diámetro medio de las partículas situado en el intervalo
comprendido entre 2 y 10 mm. La densidad a granel de las partículas
de material espumado se encuentra, por regla general, entre 5
y
50 kg/m^{3}, de manera preferente entre 5 y 40 kg/m^{3} y, de manera especial, entre 8 y 16 kg/m^{3}, determinada según la norma DIN EN ISO 60.
50 kg/m^{3}, de manera preferente entre 5 y 40 kg/m^{3} y, de manera especial, entre 8 y 16 kg/m^{3}, determinada según la norma DIN EN ISO 60.
Las partículas de material espumado, a base de
polímeros de estireno, pueden ser obtenidas mediante espumado
previo de EPS con aire caliente o con vapor de agua en un
dispositivo para llevar a cabo el espumado previo hasta la densidad
deseada. En este caso, pueden obtenerse densidades a granel finales
por debajo de 10 g/l por medio de un espumado previo único o
repetido en un dispositivo para llevar a cabo el espumado previo a
presión o continuo.
El recubrimiento polímero contiene, de
conformidad con la invención, un compuesto orgánico anfífilo o
hidrófobo como medio para llevar a cabo la hidrofobación. Entre los
compuestos orgánicos hidrófobos deben citarse, de manera especial,
las ceras de parafina con 10 hasta 30 átomos de carbono, los
productos de reacción a partir de N-metilolamina y
un derivado de ácido graso, los productos de reacción de un
oxoalcohol con 9 hasta 11 átomos de carbono con óxido de etileno,
con óxido de propileno o con óxido de butileno o los
(met)acrilatos de poliflúoralquilo o mezclas de los mismos,
que pueden ser empleados de manera preferente en forma de emulsiones
acuosas.
Los agentes preferentes para llevar a cabo la
hidrofobación son las ceras de parafina con 10 hasta 30 átomos de
carbono en la cadena carbonada, que presenten, de manera preferente,
un punto de fusión comprendido entre 10 y 70ºC, de manera especial
comprendido entre 25 y 60ºC. Tales ceras de parafina están
contenidas, por ejemplo, en los productos comerciales de la firma
BASF correspondientes a RAMASIT KGT, PERSISTOL E y PERSISTOL HP así
como en AVERSIN HY-N de la firma Henkel y CEROL ZN
de la firma Sandoz.
Otra clase de agentes, que son adecuados para
llevar a cabo la hidrofobación, son los productos de reacción, de
tipo resina, de una N-metilolamina con un derivado
de ácido graso, por ejemplo con una amida, con una amina o con un
alcohol de ácido graso, como han sido descritos, por ejemplo, en la
publicación US-A 2 927 090 o en la publicación
GB-A 475 170. Su punto de fusión se encuentra
situado, en general, entre 50 y 90ºC. Tales resinas están
contenidas, por ejemplo, en el producto comercial de la firma BASF
PERSISTOL HP y en ARCOPHOB EFM de la firma Hoechst.
Por último, son adecuados también los
(met)acrilatos de poliflúoralquilo, por ejemplo el acrilato
de poliperflúoroctilo. Esta substancia está contenida en el
producto comercial de la firma BASF PERSISTOL O y en OLEOPHOBOL C de
la firma Pfersee.
Como agentes anfífilos, para llevar a cabo la
hidrofobación, entran en consideración los productos antiestáticos,
tales como Emulgator K30 (mezcla constituida por alcanosulfonatos de
sodio secundarios) o los estearatos de glicerina, tal como el
monoestearato de glicerina GMS o el triestearato de glicerina.
Un procedimiento preferente abarca las etapas,
que comprenden
- a)
- el espumado previo de los polímeros de estireno expandibles, para formar partículas de material espumado,
- b)
- el recubrimiento de las partículas de material espumado con una solución polímera o con una dispersión acuosa polímera,
- c)
- la carga de las partículas de material espumado, recubiertas, en un molde y sinterización bajo presión en ausencia de vapor de agua.
Como consecuencia de su elevada capacidad de
aislamiento frente al calor se emplean, de manera especialmente
preferente, polímeros de estireno expandibles, sometidos a un
espumado previo, que contengan cuerpos sólidos atérmicos tales como
el hollín, el aluminio o el grafito, de manera especial el grafito
con un tamaño medio de las partículas situado en el intervalo
comprendido entre 1 y 50 \mum del diámetro de las partículas, en
cantidades comprendidas entre un 0,1 y un 10% en peso, de manera
especial entre un 2 y un 8% en peso, referido al EPS, y que son
conocidos, por ejemplo, por las publicaciones EP-B
981 574 y EP-B 981 575.
Las partículas de espuma polímeras están
sometidas, de manera especial, a un acabado final con agentes para
la protección contra la llama. Con esta finalidad pueden contener,
por ejemplo, entre un 1 y un 6% en peso de un compuesto orgánico
del boro, tal como el hexabromociclodecano (HBCD) y, en caso dado,
además entre un 0,1 y un 0,5% en peso de dicumilo o de un
peróxido.
De la misma manera, en el procedimiento, de
conformidad con la invención, pueden emplearse partículas
desmenuzadas de material espumado, que están constituidas por
cuerpos moldeados de material espumado reciclados. Para la
fabricación de los cuerpos moldeados de material espumado, de
conformidad con la invención, pueden emplearse los productos
reciclados constituidos por materiales espumados, desmenuzados, en
hasta un 100% o, por ejemplo, en proporciones comprendidas entre un
2 y un 90% en peso, especialmente entre un 5 y un 25% en peso junto
con producto nuevo, sin un efecto negativo considerable de la
resistencia ni de las propiedades mecánicas.
Por regla general, el recubrimiento está
constituido por una película polímera, que presenta una o varias
temperaturas de transición vítrea situadas en el intervalo
comprendido entre - 60º y + 100ºC y en la que pueden estar
incrustados, en caso dado, materiales de carga. De manera
preferente, las temperaturas de transición vítrea de la película
polímera se encuentran en el intervalo comprendido entre - 30º y +
80ºC, de manera especialmente preferente en el intervalo
comprendido entre - 10º y + 60ºC. La temperatura de transición
vítrea puede ser determinada mediante análisis por calorimetría
diferencial -Differential Scanning Calorimetrie- (DSC). El peso
molecular de la película polímera, determinado según la
cromatografía de permeación de gel (GPC), se encuentra, de manera
preferente, por debajo de 400.000 g/mol.
Para el recubrimiento de las partículas de
material espumado pueden ser empleados los procedimientos usuales,
tales como la aplicación por aspersión, la inmersión o la
humectación de las partículas de espuma con una solución polímera o
con una dispersión polímera o mediante la aplicación superficial
mediante rotación en un tambor de polímeros sólidos o de polímeros
absorbidos sobre materias sólidas, en mezcladores, en dispositivos
para la aplicación por aspersión, en dispositivos de inmersión o
bien en aparatos de tambor, usuales.
Para el recubrimiento son adecuados, por
ejemplo, los polímeros a base de monómeros tales como los monómeros
vinilaromáticos, tales como el
\alpha-metilestireno, el
p-metilestireno, el etilestireno, el
terc.-butilestireno, el vinilestireno, el viniltolueno, el
1,2-difeniletileno, el
1,1-difeniletileno, los alquenos, tales como el
etileno o el propileno, los dienos, tales como el
1,3-butadieno, el 1,3-pentadieno, el
1,3-hexadieno, el
2,3-dimetilbutadieno, el isopreno, el piperileno o
el isopreno, los ácidos carboxílicos
\alpha,\beta-insaturados, tales como el ácido
acrílico y el ácido metacrílico, sus ésteres, especialmente los
ésteres de alquilo, tales como los ésteres de alquilo con 1 hasta
10 átomos de carbono del ácido acrílico, especialmente el éster de
butilo, de manera preferente el acrilato de
n-butilo, y los ésteres de alquilo con 1 hasta 10
átomos de carbono del ácido metacrílico, especialmente el
metacrilato de metilo (MMA), o las amidas de los ácidos
carboxílicos, por ejemplo la amida del ácido acrílico y la amida
del ácido metacrílico.
Los polímeros pueden contener, en caso dado,
entre un 1 y un 5% en peso de comonómeros, tales como el
(met)acrilonitrilo, la (met)acrilamida, el ureido(met)acrilato, el (met)acrilato de 2-hidroxietilo, el (met)acrilato de 3-hidroxipropilo, el ácido acrilamidopropanosulfónico, la metilolacrilamida o la sal de sodio del ácido vinilsulfónico.
(met)acrilonitrilo, la (met)acrilamida, el ureido(met)acrilato, el (met)acrilato de 2-hidroxietilo, el (met)acrilato de 3-hidroxipropilo, el ácido acrilamidopropanosulfónico, la metilolacrilamida o la sal de sodio del ácido vinilsulfónico.
De manera preferente, los polímeros del
recubrimiento están constituidos por uno o por varios de los
monómeros formados por el estireno, el butadieno, el ácido
acrílico, el ácido metacrílico, los acrilatos de alquilo con 1
hasta 4 átomos de carbono, los metacrilatos de alquilo con 1 hasta 4
átomos de carbono, la amida del ácido acrílico, la amida del ácido
metacrílico o la amida del ácido metilolacrílico.
Como agentes aglutinantes para el recubrimiento
polímero son adecuadas, de manera especial, las resinas de
acrilato, que se aplican superficialmente, de manera preferente, en
forma de dispersiones polímeras acuosas sobre las partículas del
material espumado, en caso dado junto con agentes aglutinantes
hidráulicos a base de cemento, de cemento y cal o de yeso. Las
dispersiones polímeras adecuadas pueden ser obtenidas, por ejemplo,
mediante polimerización en emulsión por medio de radicales de
monómeros etilénicamente insaturados, tales como el estireno, los
acrilatos o los metacrilatos, como se ha descrito en la publicación
WO 00/50480.
Es especialmente preferente una serie de
acrilatos o de estireno-acrilatos, que están
constituidos a partir de los monómeros formados por el estireno, el
acrilato de n-butilo, metacrilato de metilo (MMA),
el ácido metacrílico, la acrilamida o la metilolacrilamida.
La obtención de la dispersión polímera se lleva
a cabo de forma en sí conocida, por ejemplo mediante polimerización
en emulsión, en suspensión o en dispersión, de manera preferente en
fase acuosa. De igual modo, el polímero puede ser preparado
mediante polimerización en solución o mediante polimerización en
masa, en caso dado puede ser desmenuzado y las partículas polímeras
son dispersadas a continuación en agua, de manera usual. Durante la
polimerización se emplean, de manera concomitante, los iniciadores,
los emulsionantes o bien los agentes auxiliares de la suspensión,
los reguladores o bien otros productos auxiliares, usuales para los
respectivos procedimientos de polimerización; y la polimerización
puede llevarse a cabo de manera continua o de manera discontinua a
las temperaturas y a las presiones que son usuales para el
procedimiento correspondiente, en reactores usuales.
De igual modo, el recubrimiento polímero puede
contener otros aditivos, tales como materiales de carga inorgánicos,
tales como pigmentos o agentes para la protección contra la llama.
La proporción de los aditivos depende de su tipo y del efecto
deseado y se encuentra comprendida, para los materiales de carga
inorgánicos, por regla general, entre un 10 y un 99% en peso, de
manera preferente entre un 20 y un 98% en peso, referido al
recubrimiento polímero que contiene al aditivo.
De manera preferente, la mezcla para el
recubrimiento contiene substancias enlazantes del agua tal como, por
ejemplo, el vidrio soluble. Esto conduce a que la dispersión
polímera forme película de una manera mejor o bien más rápida y,
por lo tanto, a un endurecimiento más rápido de la pieza moldeada de
material espumado.
De manera preferente, el recubrimiento polímero
contiene agentes para la protección contra la llama, tales como el
grafito expandido, los boratos, especialmente los boratos de cinc,
los compuestos de melamina o los compuestos del fósforo o masas
intumescentes, que se expandan, que se hinchen o que se espumen a
temperaturas elevadas, por regla general por encima de 80 hasta
100ºC y, en este caso, formen una espuma aislante y resistente al
calor, que proteja contra el efecto de la combustión y contra el
efecto del calor a las partículas de material espumado, aislantes
del calor, que se encuentran por debajo. La cantidad del agente para
la protección contra la llama o de las masas intumescentes se
encuentra situada, por regla general, entre un 2 y un 99% en peso,
de manera preferente entre un 5 y un 98% en peso, referido al
recubrimiento polímero.
Cuando se utilizan agentes para la protección
contra la llama en el recubrimiento polímero, es posible también
conseguir una protección suficiente contra la combustión mediante el
empleo de las partículas de material espumado, que no contengan
agentes para la protección contra llama, especialmente que no
contengan agentes para la protección contra la llama halogenados, o
bien pueden ejercer su función con menores cantidades de agente
para la protección contra la llama puesto que el agente para la
protección contra la llama se encuentra en el recubrimiento
polímero concentrado sobre la superficie de la partícula de material
espumado y forma una red estructural rígida bajo el efecto del
calor o de la combustión.
De manera especialmente preferente, el
recubrimiento polímero contiene como aditivos masas intumescentes,
que contienen agua químicamente enlazada o que disocian agua a
temperaturas por encima de los 40ºC, tales como los silicatos de
los metales alcalinos, los hidróxidos metálicos, los hidratos de
sales metálicas y los hidratos de óxidos metálicos.
Las partículas de espuma, que están dotadas con
este recubrimiento, pueden ser elaboradas para dar cuerpos
moldeados de material espumado con una elevada resistencia frente a
la combustión, que presentan un comportamiento a la combustión de
la clase B según la norma DIN 4102.
Los hidróxidos metálicos adecuados son, de
manera especial, aquellos de los grupos dos (metales
alcalinotérreos) y 13 (grupo del boro) del Sistema Periódico de los
Elementos. Son preferentes el hidróxido de magnesio y el hidróxido
de aluminio. Este último es especialmente preferente.
Como hidratos de sales metálicas son adecuadas
todas las sales metálicas, en cuya estructura cristalina esté
incorporada agua de cristalización. De manera análoga, son adecuados
como hidratos de óxidos metálicos todos los óxidos metálicos que
contengan agua de cristalización incorporada en la estructura
cristalina. En este caso, el número de moléculas de agua de
cristalización por unidad formal puede ser la máxima posible o puede
encontrarse por debajo de este valor, por ejemplo el pentahidrato,
el trihidrato o el monohidrato del sulfato de cobre. Además del
agua de cristalización, los hidratos de sales metálicas o bien los
hidratos de óxidos metálicos pueden contener también agua de
constitución.
Los hidratos de sales metálicas preferentes son
los hidratos de los halogenuros metálicos (especialmente los
cloruros), los sulfatos, los carbonatos, los fosfatos, los nitratos
o los boratos metálicos. A título de ejemplo son adecuados el
decahidrato de sulfato de magnesio, el decahidrato de sulfato de
sodio, el pentahidrato de sulfato de cobre, el heptahidrato de
sulfato de níquel, el hexahidrato de cloruro de cobalto(II),
el hexahidrato de cloruro de cromo(III), el decahidrato de
carbonato de sodio, el hexahidrato de cloruro de magnesio y los
hidratos de borato de estaño. Son especialmente preferentes el
decahidrato de sulfato de magnesio y los hidratos de borato de
estaño.
De igual modo, entran en consideración como
hidratos de sales metálicas las sales dobles o bien los alumbres,
por ejemplo aquellos de la fórmula general: M^{I}M^{III}
(SO_{4})_{2} 12 H_{2}O. Como M^{I} pueden estar
presentes, por ejemplo, los iones de potasio, de sodio, de rubidio,
de cesio, de amonio, de talio o de aluminio. Como M^{III} actúan,
por ejemplo, el aluminio, el galio, el indio, el escandio, el
titanio, el vanadio, el cromo, el manganeso, el hierro, el cobalto,
el rodio o el iridio.
Como hidratos de óxidos metálicos son adecuados,
por ejemplo, el hidrato de óxido de aluminio y, de manera
preferente, el hidrato de óxido de cinc o el hidrato de trióxido de
boro.
Un recubrimiento polímero preferente puede ser
obtenido mediante la mezcla de
desde 40 hasta 80, de manera preferente desde 50
hasta 70 partes en peso de una solución de vidrio soluble con un
contenido en agua comprendido entre un 40 y un 90, de manera
preferente entre un 50 y un 70% en peso,
desde 20 hasta 60, de manera preferente desde 30
hasta 50 partes en peso de un polvo de vidrio soluble con un
contenido en agua comprendido entre 0 y un 30, de manera preferente
entre un 1 y un 25% en peso, y
desde 5 hasta 40, de manera preferente desde 10
hasta 30 partes en peso de una dispersión polímera con un contenido
en materia sólida comprendido entre un 10 y un 60, de manera
preferente entre un 20 y un 50% en peso,
o mediante la mezcla de
desde 20 hasta 95, de manera preferente desde 40
hasta 90 partes en peso de una suspensión de hidróxido de aluminio
con un contenido en hidróxido de aluminio comprendido entre un 10 y
un 90, de manera preferente entre un 20 y un 70% en peso,
desde 5 hasta 40, de manera preferente desde 10
hasta 30 partes en peso de una dispersión polímera con un contenido
en materia sólida comprendido entre un 10 y un 60, de manera
preferente entre un 20 y un 50% en peso.
En el procedimiento, de conformidad con la
invención, la presión puede ser generada, por ejemplo, mediante la
disminución del volumen del molde por medio de un punzón móvil. Por
regla general, en este caso se ajusta una presión situada en el
intervalo comprendido entre 0,5 y 30 kg/cm^{2}. Con esta
finalidad, se carga en el molde abierto la mezcla, que está
constituida por las partículas de material espumado recubiertas.
Tras la obturación del molde se prensan con el punzón las
partículas de espuma, con lo que se escapa el aire comprendido
entre las partículas de material espumado y se reduce el volumen de
los cuadradillos. Las partículas de material espumado se unen por
medio del recubrimiento polímero para formar cuerpos moldeados de
material espumado.
El útil de moldeo se configura de acuerdo con la
geometría deseada del cuerpo de material espumado. El grado de
carga depende, entre otras cosas, del espesor deseado para la pieza
moldeada ulterior. Para placas de material espumado puede ser
empleado un simple molde en forma de caja. De manera especial, en el
caso de geometrías complicadas, puede ser necesario compactar la
carga a granel de las partículas, cargadas en el molde, y eliminar
de este modo cavidades huecas no deseadas. La compactación puede
llevarse a cabo, por ejemplo, mediante rotación del molde, mediante
movimientos basculantes o por medio de otras medidas adecuadas.
Para acelerar el fraguado puede introducirse a
presión aire caliente en el molde o puede calentarse el molde. De
conformidad con la invención no se introduce vapor de agua en el
molde con objeto de que no sean arrastrados por lavado componentes
solubles en agua del recubrimiento polímero de las partículas de
material espumado y no pueda formarse agua de condensación en los
cuadradillos. Sin embargo, para termostatar el molde, pueden
emplearse medios caloportadores de cualquier tipo, tal como aceite o
vapor. El aire caliente o bien el molde se termostatan con esta
finalidad, convenientemente, a una temperatura situada en el
intervalo comprendido entre 20 y 120ºC, de manera preferente
comprendido entre 30 bis 90ºC.
Como alternativa o, como complemento, puede
llevarse a cabo la sinterización bajo irradiación de energía por
microondas. En este caso se emplean, por regla general, microondas
en el intervalo de frecuencia comprendido entre 0,85 y 100 GHz, de
manera preferente comprendido entre 0,9 y 10 GHz y tiempos de
irradiación comprendidos entre 0,1 y 15 minutos.
Cuando se utiliza aire caliente con temperaturas
situadas en el intervalo comprendido entre 80 y 150ºC o mediante
irradiación con energía de microondas se forma, de manera usual, una
sobrepresión comprendida entre 0,1 y 1,5 bares de tal manera, que
el procedimiento puede ser llevado a cabo incluso sin presión
externa y sin reducción del volumen del molde. La presión interna,
que se forma como consecuencia de las microondas o de las
temperaturas elevadas, permite que las partículas de material
espumado sigan expandiéndose ligeramente, pudiéndose soldar éstas
adicionalmente para el pegado sobre el recubrimiento polímero
incluso mediante reblandecimiento de las partículas de espuma
propiamente dichas. En este caso, desaparecen los cuadradillos
comprendidos entre las partículas de material espumado. Para
acelerar el fraguado puede calentarse adicionalmente también en este
caso el molde tal como se ha descrito precedentemente, con un medio
caloportador.
De la misma manera, para la fabricación en
continuo de los cuerpos moldeados de material espumado, de
conformidad con la invención, son adecuadas las instalaciones de
doble banda, como las que se utilizan para la fabricación de
materiales espumados de poliuretano. De manera ejemplificativa,
pueden aplicarse de manera continua las partículas de material
espumado, que han sido sometidas a un espumado previo y que están
recubiertas, sobre la banda inferior, correspondiente a dos bandas
metálicas, que, en caso dado, pueden presentar una perforación y
pueden elaborarse con o sin compresión a través de las bandas
metálicas convergentes para formar placas continuas de material
espumado. En una realización del procedimiento se reduce cada vez
más el volumen comprendido entre ambas bandas, con lo cual se
comprime el producto entre las bandas y desaparecen los cuadradillos
entre las partículas de material espumado. Tras una zona de
endurecimiento, se obtiene una placa continua. En otra forma de
realización puede mantenerse constante el volumen entre las bandas y
puede recorrer una zona con aire caliente o con irradiación por
microondas, en la que se produce el espumado final de las partículas
de material espumado. También en este caso desaparecen los
cuadradillos y se obtiene una placa continua. De igual modo, es
posible combinar las dos realizaciones continuas del
procedimiento.
El espesor, la longitud y la anchura de las
placas de material espumado pueden variar dentro de amplios límites
y están limitados por el tamaño y por la fuerza de cierre del útil.
El espesor de las placas de material espumado se encuentra
usualmente entre 1 y 500 mm, de manera preferente entre 10 y 300
mm.
La densidad de los cuerpos moldeados de material
espumado según la norma DIN 53420 está comprendida, por regla
general, entre 10 y 120 kg/m^{3}, de manera preferente entre 20 y
70 kg/m^{3}. Con el procedimiento, de conformidad con la
invención, es posible la obtención de cuerpos moldeados de material
espumado con densidad uniforme a través de toda la sección
transversal. La densidad de las capas marginales corresponde
aproximadamente a la densidad de las regiones interiores del cuerpo
moldeado de material espumado.
El procedimiento, de conformidad con la
invención, es adecuado para la fabricación de piezas moldeadas de
material espumado simples o complejas, tales como placas, bloques,
tubos, varillas, perfiles, etc. De manera preferente se fabrican
placas o bloques, que pueden ser serrados o cortados a continuación
en forma de placas. De manera ejemplificativa, estas placas pueden
emplearse en la construcción para el aislamiento de las paredes
externas. De manera especialmente preferente, estas placas son
empleadas como capa de núcleo para la fabricación de elementos en
forma de sándwich, por ejemplo los denominados paneles estructurales
aislantes -structural insulation panels- (SIP), que son empleados
para la construcción de torres de refrigeración o de almacenes.
Otras posibilidades de aplicación son paletas de
material espumado para reemplazar a las paletas de madera, placas
con capa de cobertura, contenedores de refrigeración, casas
rodantes. Estas paletas con un acabado final protector contra la
llama son adecuadas también para el transporte aéreo.
Se añadieron en porciones, bajo agitación, 40
partes de polvo de vidrio soluble (Portil N) a 60 partes de una
solución de vidrio soluble (Woellner silicato de sodio 38/40,
proporción en materia sólida 36%, densidad 1,37 relación molar
SiO_{2}:Na_{2}O = 3,4) y se homogeneizaron durante
aproximadamente 3 hasta 5 minutos. A continuación se introdujeron,
bajo agitación, 20 partes de una dispersión de acrilato (Acronal
S790, contenido en materia sólida aproximadamente 50%) y 10 partes
de Persitol HP.
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadieron en porciones, bajo agitación, 40
partes de polvo de vidrio soluble (Portil N) a 60 partes de una
solución de vidrio soluble (Woellner silicato de sodio 38/40,
proporción en materia sólida 36%, densidad 1,37 relación molar
SiO_{2}:Na_{2}O = 3,4) y se homogeneizaron durante
aproximadamente 3 hasta 5 minutos. A continuación se introdujeron,
bajo agitación, 20 partes de una dispersión de acrilato (Acronal
S790, contenido en materia sólida aproximadamente 50%).
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadieron en porciones, bajo agitación, 40
partes de polvo de vidrio soluble (Portil N) a 60 partes de una
solución de vidrio soluble (Woellner silicato de sodio 38/40,
proporción en materia sólida 36%, densidad 1,37 relación molar
SiO_{2}:Na_{2}O = 3,4) y se homogeneizaron durante
aproximadamente 3 hasta 5 minutos. A continuación se introdujeron,
bajo agitación, 20 partes de una dispersión de acrilato (Acronal
S790, contenido en materia sólida aproximadamente 50%) y 10 partes
de Ramasit KGT.
\vskip1.000000\baselineskip
Se añadieron en porciones, bajo agitación, 40
partes de polvo de vidrio soluble (Portil N) a 60 partes de una
solución de vidrio soluble (Woellner silicato de sodio 38/40,
proporción en materia sólida 36%, densidad 1,37 relación molar
SiO_{2}:Na_{2}O = 3,4) y se homogeneizaron durante
aproximadamente 3 hasta 5 minutos. A continuación se introdujeron,
bajo agitación, 20 partes de una dispersión de acrilato (Acronal
S790, contenido en materia sólida aproximadamente 50%).
\vskip1.000000\baselineskip
Se sometió a un espumado previo a un
poliestireno expandible (Styropor® F 315 de la firma BASF
Aktiengesellschaft) en un dispositivo continuo para llevar a cabo el espumado previo, hasta una densidad de aproximadamente 12 g/l.
Aktiengesellschaft) en un dispositivo continuo para llevar a cabo el espumado previo, hasta una densidad de aproximadamente 12 g/l.
Se sometió a un espumado previo a un
poliestireno expandible, modificado de manera hidrófoba (Peripor® de
la firma BASF Aktiengesellschaft) en un dispositivo continuo para
llevar a cabo el espumado previo, hasta una densidad de
aproximadamente 15 g/l.
Las partículas de espuma de poliestireno I y II
se recubrieron en un mezclador con la mezcla de recubrimiento B1,
B2, B3 y B4 según la tabla 1 en la proporción en peso de 1:2. Las
partículas de espuma de poliestireno recubiertas se termostataron a
70ºC, se cargaron en un molde recubierto de teflón y se comprimieron
con un punzón hasta el 50% del volumen original. Tras el
endurecimiento a 70ºC durante 30 minutos se retiró del molde la
pieza moldeada de material espumado. Para un acondicionamiento
ulterior se almacenó la pieza moldeada durante varios días a la
temperatura ambiente. Las densidades de las piezas moldeadas
almacenadas están reunidas en la tabla 1.
Se investigó en un ensayo por inmersión,
respectivamente, la absorción de agua de los cuerpos moldeados de
material espumado de los ejemplos 1 hasta 3 y del ensayo
comparativo. Con esta finalidad, se sumergieron en un baño de agua
dados de los materiales correspondientes, con unas dimensiones de 40
x 40 x 40 mm. Al cabo de tiempos definidos se extrajeron los dados,
se dejaron escurrir y se determinó su peso. Todos los materiales,
de conformidad con la invención, de los ejemplos 1 a 3 se
caracterizan por una baja absorción de agua (variación en % del peso
en el ensayo por inmersión) en relación con el producto del ensayo
comparativo:
Los cuerpos moldeados de material espumado de
los ejemplos 1 hasta 3 se caracterizan porque no gotean en el
ensayo de combustión y porque no se reblandecen bajo el efecto del
calor. Estos cuerpos moldeados son autoextinguibles y cumplen los
requisitos de los ensayos de combustión B2 o bien E.
A partir de las placas de material espumado de
los ejemplos 1 hasta 3 se fabricaron elementos en forma de sándwich
con capas de cobertura metálicas: se dotaron placas con unas
dimensiones de 600 x 100 x 100 mm y con una densidad como la que ha
sido dada en los ejemplos, por ambos lados respectivamente con una
capa de 50 \mum de espesor de un pegamento de poliuretano. Sobre
el pegamento se aplicaron superficialmente placas de acero con un
espesor respectivo de 1 mm. Se dejó endurecer el pegamento durante 5
horas a 25ºC.
Para verificar el comportamiento a la combustión
en el elemento en forma de sándwich se fijó el elemento
horizontalmente (superficies metálicas arriba y abajo) y se colocó
un mechero de gas por debajo de la placa. La llama de gas del
mechero estaba dirigida hacia el centro del lado inferior de la
placa, la llama tenía aproximadamente un altura de 5 cm y tenía una
temperatura de llama de aproximadamente 600ºC. La distancia entre el
vértice de la llama y el lado inferior de la placa era de 2 cm.
El ensayo del comportamiento a la combustión
indicó que al cabo de 30 minutos de duración de la combustión de la
llama únicamente se había fundido una pequeña parte de la espuma de
poliestireno comprendida entre las placas metálicas. Se mantuvo la
estabilidad mecánica de la placa. La espuma de poliestireno no goteó
y no se inflamó. El desprendimiento de humo fue muy pequeño.
Claims (10)
1. Procedimiento para la obtención de cuerpos
moldeados de material espumado mediante la sinterización de
partículas de material espumado, sometidas a un espumado previo, que
presentan un recubrimiento polímero con una temperatura de
transición vítrea en el intervalo comprendido entre -60 y +60ºC, en
un molde bajo presión, caracterizado porque el recubrimiento
polímero contiene un compuesto orgánico anfífilo o hidrófobo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el recubrimiento polímero contiene una
cera de parafina con 10 hasta 30 átomos de carbono, un producto de
reacción constituido por N-metilolamina y por un
derivado de ácido graso o por un (met)acrilato de
poliflúoralquilo o por mezclas de los mismos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque las partículas de espuma, sometidas a
un espumado previo, se sinterizan en ausencia de vapor de agua.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como partículas
de material espumado se emplea poliolefina expandida o partículas
sometidas a un espumado previo constituidas por polímeros
expandibles de estireno.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como partículas
de material espumado se emplean partículas desmenuzadas
constituidas por cuerpos moldeados de material espumado,
reciclados.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, que abarca las etapas, que comprenden
- a)
- el espumado previo de polímeros expandibles de estireno para formar partículas de material espumado,
- b)
- el recubrimiento de las partículas de material espumado con una solución polímera o con una dispersión polímera acuosa,
- c)
- la carga de las partículas de material espumado recubiertas en un molde y sinterización bajo presión en ausencia de vapor de agua.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque como agente de recubrimiento en la etapa
b) se emplea una dispersión de acrilato y una emulsión acuosa de
una cera de parafina con 10 hasta 30 átomos de carbono, de un
producto de reacción constituido por N-metilolamina
y por un derivado de ácido graso o por un (met)acrilato de
poliflúoralquilo o por mezclas de los mismos.
8. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el polímero de estireno expandible,
empleado en la etapa a), presenta un recubrimiento con un compuesto
orgánico anfífilo o hidrófobo.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el recubrimiento
polímero contiene silicatos de metales alcalinos, hidróxidos
metálicos, hidratos de sales metálicas o hidratos de óxidos
metálicos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el recubrimiento polímero se obtiene
mediante mezcla de
- \quad
- desde 40 hasta 80 partes en peso de una solución de vidrio soluble con un contenido en agua comprendido entre un 40 y un 90% en peso,
- \quad
- desde 20 hasta 60 partes en peso de un polvo de vidrio soluble con un contenido en agua comprendido entre 0 y un 30% en peso, y
- \quad
- desde 5 hasta 40 partes en peso de una dispersión polímera con un contenido en materia sólida comprendido entre un 10 y un 60% en peso,
- \quad
- o mediante la mezcla de
- \quad
- desde 20 hasta 95 partes en peso de una suspensión de hidróxido de aluminio con un contenido en hidróxido de aluminio comprendido entre un 10 y un 90% en peso,
- \quad
- desde 5 hasta 40 partes en peso de una dispersión polímera con un contenido en materia sólida comprendido entre un 10 y un 60% en peso.
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