ES2617072T3 - Espuma de aislamiento flexible con baja emisión de humos - Google Patents
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Abstract
Material polimérico expandido obtenido a partir de un material polimérico expandible que consiste en al menos 300 pcc, preferentemente al menos 400 pcc, pero menos de 1000 pcc, preferentemente menos de 850 pcc, de forma especialmente preferente menos de 700 pcc de ingredientes en total, que comprende un total de 100 pcc de al menos dos polímeros, de los cuales 1) al menos 55 pcc, preferentemente al menos 65 pcc, son cloruro de polivinilo (PVC) o copolímero de cloruro de vinilo o terpolímero de cloruro de vinilo o una mezcla de los mismos, y 2) al menos 15 pcc, preferentemente al menos 25 pcc, son al menos un polímero 10 orgánico clorado adicional, y al menos 80 pcc, preferentemente al menos 120 pcc, de forma especialmente preferente al menos 160 pcc, de al menos un material de carga inorgánico, estando reticulados el o los polímeros orgánicos clorados adicionales con azufre y/u óxidos metálicos y/o tiadiazoles.
Description
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DESCRIPCION
Espuma de aislamiento flexible con baja emision de humos Campo de la invention
La presente invencion se refiere a un material de aislamiento termico y/o acustico que comprende un pollmero expandido (mezcla) basado en PVC (cloruro de polivinilo) y/o su(s) copollmero(s) y/o su(s) terpollmero(s), y al menos un pollmero organico clorado adicional, al proceso para la production de dicho material y al uso del mismo.
Antecedentes de la invencion
La resistencia a la llama y la supresion de humos juegan un papel importante para los productos de aislamiento, en especial cuando dichos productos se utilizan en casas, en particular en edificios publicos. Ademas, el foco en la supresion de humos adquirio todavla mas importancia para el material de aislamiento cuando se implemento el ensayo del elemento unico de combustion (single burning item test - ensayo SBI) y este se hizo obligatorio dentro de la Union Europea. Este ensayo clasifica principalmente tres aspectos del comportamiento de combustion: propagation de la llama/desprendimiento de calor, produccion de humo y partlculas /gotas inflamadas. El ensayo SBI (EN ISO 13823) sustituyo a los antiguos ensayos nacionales para evaluar el comportamiento frente al fuego de los productos de construction. Con frecuencia, los ensayos nacionales no cubrlan la medida de la formation de humo de los productos de construccion (por ejemplo DIN 4102, BS 476). En consecuencia, la reduction de la formacion de humos de muchos productos de construccion (incluyendo espumas elastomericas flexibles - flexible elastomeric foams (FEF)) no era uno de sus principales focos de desarrollo.
Las espumas elastomericas flexibles (FEF) se utilizan mucho para el aislamiento termico y acustico. Estos materiales se basan mas o menos exclusivamente en dos cauchos diferentes: caucho de nitrilo-butadieno (nitrile butadiene rubber - NBR, frecuentemente mezclado con PVC) o caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM). Las FEF basadas en NBR y NBR/PVC son los pollmeros mas generalizados como FEF estandar, mientras que el EPDM se utiliza principalmente para aplicaciones que requieren una mayor resistencia a la temperatura, por ejemplo aplicaciones solares. Por desgracia, los productos de FEF basados en cada uno de los cauchos arriba mencionados tienen desventajas significativas en cuanto al comportamiento frente al fuego y/o la formacion de humo. Las FEF basadas en EPDM, por ejemplo Kaiflex® EPDM plus (DIN EN 13501-1), Aeroflex® KKS (DIN EN 13501-1) o HT/Armaflex® (DIN EN 13501-1: Dl-s3, d0 / D-s3, d0) no alcanzan ni una alta resistencia a la llama ni una baja formacion de humo. Algunos productos comerciales basados en NBR, por ejemplo Aeroflex® FIRO (DIN EN 13501-1: BL-s3, d0 / B-s3, d0) pueden alcanzar una alta resistencia a la llama (clase B), pero solo llegan a una clasificacion s3 en cuanto a la formacion de humo (la peor clasificacion).
Ya se han realizado varios intentos de mejorar la formacion de humo de las espumas elastomericas flexibles (FEF). La mayor parte de los metodos se centran en revestir el aislamiento o en modificar las formulas de los materiales actuales basados en NBR.
El documento EP2345535 reivindica un sistema de revestimiento que comprende una capa de lamina metalica y una capa de fibra de vidrio o dos capas de fibras de vidrio para revestir FEF comunes con el fin de alcanzar la mejor clasificacion posible para productos basados en materiales organicos (DIN EN 13501-1: B-s1, d0). Otro metodo es utilizar una lamina intumescente y una capa de tejido sobre una FEF, pero este sistema solo llega a una clasificacion "B-s2, d0" para laminas (laminas Kaiflex® KKplus s2). Ademas, la FEF debajo de este revestimiento tambien debe tener un alto nivel de resistencia a la llama.
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Aparte de eso, en general estos revestimientos presentan varias desventajas: son dificiles de cortar y menos flexibles en comparacion con las espumas FEF sin revestimiento, lo que conduce a dificultades y retrasos durante la instalacion. Ademas, es incluso mas diflcil cerrar las juntas lo suficiente para impedir que se abran en caso de incendio. De lo contrario, el revestimiento no puede evitar con seguridad durante un perlodo de tiempo suficiente que la FEF desprenda grandes cantidades de humo.
La modification de la formula de los materiales actuales basados en NBR es otro metodo para reducir la formation de humo de las FEF. Por desgracia, estos productos solo logran una mejora de la clasificacion de tubos de "BL-s3, d0" a "BL-s2, d0", y las laminas no mejoran, solo llegan (sin un revestimiento adicional) a una clasificacion "B-s3, d0" (por ejemplo K-Flex® ST, Kaiflex® KKplus). Ademas, con frecuencia, estos niveles de retardo de la llama se logran utilizando grandes cantidades de retardantes de la llama bromados. Estos retardantes de la llama son crlticos en cuanto a su impacto medioambiental y por ello ya estan parcialmente prohibidos. Por otro lado, estos retardantes de la llama producen grandes cantidades de humo negro, lo que hace imposible reducir mas la formacion de humo dentro de estos compuestos. Ademas, el NBR genera cianuro de hidrogeno en caso de incendio.
La US 4082876 A describe un material polimerico expandido y un metodo para estampar una composition espumada sin blanquear ni agrietar la superficie mediante la adicion de azufre y caucho sintetico a una preparation de resina de cloruro de vinilo, utilizandose por ejemplo un caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR).
La US 4692475 describe una composicion polimerica expandible que comprende al menos un pollmero y/o monomero o correactivo expandible y una cantidad efectiva de una composicion de agente de hinchamiento, por ejemplo un caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) y cloruro de polivinilo (PVC) utilizados en una relation en peso de 50 pcc:50 pcc.
Ademas de estos metodos, la EP2261305 reivindica un material elastomerico expandido que comprende al menos un 50% en peso (50 por ciento en peso) de policloropreno (CR) basado en el contenido total de pollmeros. Este material alcanza una clasificacion "B-s2, d0" para laminas y una clasificacion "BL-s1, d0" para tubos sin revestimiento adicional (Armaflex® Ultima).
En lo que respecta al comportamiento al fuego y la formacion de humo, este material deberla ser el producto preferido, pero debido a la mayor conductividad termica (de acuerdo con EN 12667) en comparacion con las FEF basadas en NBR arriba mencionadas (Armaflex® Ultima: < 0,040 W/m*K a 0°C; AF/Armaflex®: < 0,033 W/m*K a 0°C), la menor resistencia de transmision de vapor de agua (valor WVT (water vapour transmission) de acuerdo con EN 12086: Armaflex® Ultima: > 7.000; AF/Armaflex® > 10.000) y los mayores costes (entre otras cosas debido a mayores densidades), el campo de aplicacion esta limitado.
Sumario de la invention
Por consiguiente, un objeto principal de la presente invencion es proporcionar una FEF que no presente las desventajas arriba mencionadas, es decir, que combine una baja conductividad termica (< 0,037 W/m*K a 0°C) con una alta resistencia a la llama y baja formacion de humo para tubos y/o laminas (BL-s2, d0 / B-s2, d0 de acuerdo con EN ISO 13823), por un coste y con unas densidades comparables a las FEF basadas en NBR arriba mencionadas sin utilizar retardantes de la llama bromados.
Para resolver los problemas arriba mencionados, la presente invencion proporciona un material polimerico expandido tal como se describe en la revindication 1. En las reivindicaciones 2 a 13 se indican realizaciones preferentes.
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Sorprendentemente se ha comprobado que es posible obtener dicho material de FEF versatil expandiendo y reticulando una mezcla polimerica de, por un lado, al menos 55 pcc (partes por cien de caucho), preferentemente al menos 65 pcc de cloruro de polivinilo (PVC) y/o copollmero de cloruro de vinilo (PVC) y/o terpollmero de cloruro de vinilo (PVC) y, por otro lado, al menos 15 pcc, preferentemente al menos 25 pcc de al menos un pollmero organico clorado adicional que se puede reticular con azufre y/o oxidos metalicos y/o tiadiazoles.
El uso de copollmero de PVC o terpollmero de PVC puede mejorar la flexibilidad y en consecuencia la procesabilidad del material, en especial cuando se utiliza terpollmero de PVC/EVA. Debido a la mayor cantidad de cloro dentro del PVC en comparacion con el CPE (chlorinated polyethylene - polietileno clorado), para lograr los niveles exigidos de retardo de la llama y baja formacion de humo se requiere menos o incluso no se requiere retardante de la llama adicional (en especial bromado o basado en boro).
La sigla "pcc" (partes por ciento de caucho) en el contexto de la presente invencion describe la cantidad total de todos los pollmeros, sin limitarse a los cauchos.
Preferentemente, el copollmero de cloruro de vinilo y/o el terpollmero de cloruro de vinilo comprenden grupos de acetato o acrilato.
Preferentemente, el terpollmero de cloruro de vinilo es un terpollmero de cloruro de vinilo-etileno- acetato de vinilo (terpollmero PVC/EVA).
El pollmero clorado adicional preferentemente es policloropreno (CR) y/o polietileno clorosulfonado (CSM) y/o caucho de clorobutilo (CIIR), preferentemente policloropreno (CR) debido al mayor nivel de cloro y el mejor equilibrio entre coste, procesabilidad y propiedades tecnicas.
El material reivindicado comprende ademas al menos un material de carga y puede comprender adicionalmente al menos un plastificante, al menos un sistema reticulante y al menos un agente de hinchamiento qulmico. Ademas, el material puede comprender retardantes de la llama adicionales y aditivos para satisfacer demandas y regulaciones especiales definidas por el area de aplicacion.
Todas las cantidades relativas al material reivindicado se refieren a un total de 100 pcc de contenido de pollmero. La cantidad total tambien comprende siempre las 100 pcc del pollmero arriba mencionadas. Las cantidades totales de todos los ingredientes suman al menos 300 pcc, preferentemente al menos 400 pcc, pero menos de 1.000 pcc, preferentemente menos de 850 pcc, de forma especialmente preferente menos de 700 pcc. Dicho de otro modo, el contenido de pollmero en relacion con la cantidad total de todos los ingredientes es < 33,3% en peso (por ciento en peso), preferentemente < 25,0% en peso, pero > 10,0% en peso, preferentemente > 11,8% en peso, de forma especialmente preferente > 14,3% en peso (los porcentajes indicados estan redondeados a la primera cifra decimal). Un contenido mayor de pollmero conduce a un peor comportamiento al fuego, mientras que un contenido menor de pollmero conduce a un material de mayor densidad y a peores propiedades mecanicas y de aislamiento.
El contenido de pollmero puede incluir al menos 3 pcc, preferentemente al menos 5 pcc de polibutadieno (caucho de butadieno, butadiene rubber BR) para mejorar la procesabilidad y la velocidad de endurecimiento. El uso de BR mejorara la estanqueidad al gas en la primera etapa de vulcanizacion y en especial la expansion debido a su alta velocidad de endurecimiento. Ademas, ayuda a utilizar grandes cantidades de PVC y/o su(s) copollmero(s) y/o terpollmero(s) durante un proceso de vulcanizacion y expansion continuas sin contrapresion. Por la misma razon, el uso de BR puede reducir la densidad del material reivindicado. Adicionalmente, el contenido de pollmero del material reivindicado puede incluir cualquier tipo de pollmero, por ejemplo (pero no exclusivamente) ACM/AEM, AU/EU, BR, BIIR, CIIR, (G)(E)CO, EPM/EPDM, EVM, SBR, (H)NBR,
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FKM/F(E)PM, GPO, IR, IIR, (V)MQ, NR, T, PE, PP, PET, PBT, PC, PS, PA, PU, PTFE, PMMA, etc.
Para asegurar suficiente resistencia al fuego y reducir la formation de humo, el uso de pollmeros no halogenados se deberla limitar a menos de 30 pcc, preferentemente menos de 20 pcc, de forma especialmente preferente menos de 10 pcc. La cantidad viable de pollmeros no halogenados depende del comportamiento al fuego y la formacion de humo requeridos y de las dimensiones y densidades requeridas del material, debido al impacto en la carga de fuego.
El material reivindicado comprende ademas al menos 80 pcc, preferentemente al menos 120 pcc, de forma especialmente preferente al menos 160 pcc de material de carga inorganico, preferentemente de naturaleza de calcogeno-metalica y/o metaloide (es decir, compuesto de oxlgeno, azufre). El material de carga inorganico puede ser un compuesto de aluminio, como silicatos de aluminio, oxidos, hidroxidos, etc., por ejemplo ATH (hidroxido de aluminio), y/o un compuesto basado en silicio, como silicatos, cuarzo, zeolitas, etc., o basado correspondientemente en minerales, por ejemplo yeso, arcilla, huntita, hidromagnesita, perlita, vermiculita, creta, pizarra, grafito, talco/mica, etc., o cualquier mezcla de estos. Son preferentes los materiales de carga inorganicos que enfrlan el fuego mediante la liberation de agua a temperaturas por encima de 180°C, o diluyen o inhiben el suministro de oxlgeno de la llama mediante la liberacion de dioxido de carbono, monoxido de carbono, etc., a temperaturas por encima de 180°C. Son especialmente preferentes el hidroxido de aluminio (ATH), el hidroxido de magnesio, la huntita y la hidromagnesita debido al alto nivel de liberacion de agua. Ademas, estos materiales no aumentan la formacion de humo.
El material reivindicado puede comprender al menos 15 pcc, preferentemente al menos 30 pcc, de forma especialmente preferente al menos 50 pcc (en relation con el contenido de pollmero) de al menos un plastificante. Los plastificantes deben tener un impacto positivo en el retardo de la llama y la supresion de humos. Por tanto, los plastificantes preferentes son plastificantes de fosfato o plastificantes clorados, o mezclas de los mismos. Los plastificantes clorados preferentemente son parafinas cloradas y/o glicerinas sustituidas con acido graso clorado y/o alfaolefinas cloradas con un contenido en cloro de al menos un 20% en peso con respecto al peso del plastificante clorado, preferentemente al menos un 30% en peso, de forma especialmente preferente al menos un 45% en peso, de acuerdo con DIN 53474, de forma especialmente preferente son plastificantes clorados de cadena larga de C > 17.
Estos materiales de cadena larga altamente clorados tienen el mayor impacto de retardo del fuego y, a diferencia de los plastificantes clorados de cadena corta o media, no son persistentes, bioacumulativos ni toxicos. Ademas, estos plastificantes siguen siendo llquidos a temperatura ambiente (19 - 23°C) y, por tanto, reducen la viscosidad incluso a bajas temperaturas de procesamiento (< 80°C). Ademas, estos plastificantes tienen considerablemente menos impacto negativo en la formacion de humo en comparacion con los retardantes de la llama bromados.
Los plastificantes de fosfato pueden ser esteres de acido fosforico alifaticos, cloroalifaticos o aromaticos o cualquier combination de estos. Son preferibles los esteres de acido fosforico con un alto contenido en fosforo y una baja formacion de humo; siendo especialmente preferente el fosfato de difenil-2-etilhexilo (DPO) debido a su formacion marginal de humo, baja viscosidad y resistencia a las bajas temperaturas.
El material reivindicado puede incluir al menos un agente sinergico para los plastificantes/pollmeros que contiene halogeno o los retardantes de la llama halogenados (si estan presentes). Un agente sinergico aumenta la eficacia de los retardantes de la llama en la reaction al fuego en terminos de supresion de humos y/o desprendimiento de calor. Dependiendo del nivel deseado de retardo del fuego, unicamente las combinaciones de un agente sinergico y retardantes del fuego convencionales permiten obtener los resultados deseados. Agentes sinergicos
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preferentes son materiales basados en antimonio (Sb), zinc (Zn), molibdeno (Mo), estano (Sn), tungsteno (W), bismuto (Bi), arsenico (As), vanadio (V) y/o circonio (Zr), por ejemplo trioxido de antimonio, pentoxido de antimonio, estannato de zinc, hidroxiestannato de zinc, borato de zinc, hidroxiborato de zinc, molibdato de zinc, oxido de molibdeno, octamolibdato de amonio, oxido de estano, oxido de tungsteno, oxido de bismuto, oxicloruro de bismuto, trioxido de arsenico, pentoxido de arsenico, oxido de vanadio, oxido de circonio, etc., siendo especialmente preferentes el trioxido de antimonio y el borato de zinc. Dentro del material reivindicado, el mejor equilibrio de supresion de humos y retardo de la llama se puede lograr en cantidades por debajo de 10 pcc, preferentemente por debajo de 6 pcc, de forma especialmente preferente por debajo de 4 pcc.
El material reivindicado puede comprender ademas al menos un sistema reticulante, por ejemplo peroxidos, cianurato de trialilo, isocianurato de trialilo, fenilmaleimida, tiadiazoles, amida de acido graso, agentes de hidrosililacion, activadores de radiacion (para el endurecimiento por radiacion o UV), sistemas de azufre, bisfenoles, oxidos metalicos, etc. Son preferentes los sistemas reticulantes basados en azufre y/u oxido metalico y/o tiadiazol.
El material reivindicado puede comprender ademas al menos un agente de hinchamiento qulmico (por ejemplo un agente que desprende dioxido de carbono, nitrogeno u oxlgeno) seleccionado entre las clases de agentes de hinchamiento organicos y/o inorganicos. Son preferentes los agentes de hinchamiento organicos de tipo nitroso, tipo azo y/o tipo hidrazida aromatica, de forma especialmente preferente agentes de hinchamiento de tipo azo como azodicarbonamida.
El material reivindicado puede comprender ademas al menos 10 pcc, preferentemente al menos 20 pcc, de forma especialmente preferente al menos 30 pcc de retardantes de la llama, preferiblemente retardantes de la llama clorados, siendo especialmente preferentes parafinas cloradas de cadena larga (C > 17) que son solidas a temperatura ambiente (19 - 23°C) y que tienen un contenido en cloro de al menos un 60% con respecto al peso del retardante de la llama clorado (de acuerdo con DIN 53474) y/o decloranos (compuestos cicloalifaticos clorados) como Dechlorane A (Dechlorane Plus®), Dechlorane 602 y/o Dechlorane 603. Mientras que se aumenta la cantidad de retardantes de la llama clorados dentro del material, la cantidad de agentes sinergicos se puede reducir, conduciendo a un material con la misma resistencia a la llama y una menor emision de humos.
El material reivindicado puede comprender ademas un sistema estabilizador de calor y/o de reversion. Los estabilizadores se pueden elegir entre las clases de negros de carbon, oxidos metalicos (por ejemplo oxido de hierro) e hidroxidos metalicos (por ejemplo oxido de magnesio), complejos organicos metalicos, limpiadores de radicales (por ejemplo derivados de tocoferol), silicatos complejos (por ejemplo perlita, vermiculita) y combinaciones de los mismos.
El material reivindicado puede comprender ademas ingredientes tales como biocidas, estabilizadores (por ejemplo contra UV, ozono, reversion, etc.), colorantes, etc., de cualquier tipo y en cualquier proportion, incluyendo aditivos para mejorar su production, aplicacion y rendimiento, como inhibidores, retardantes, aceleradores, etc. El material reivindicado puede comprender ademas aditivos para carbonization y/o aditivos intumescentes, como grafito expandido, para fines de protection general y/o para cerrar y proteger por ejemplo penetraciones de paredes y mamparos. Ademas, el material reivindicado puede incluir sustancias que conducen a un efecto de autoceramificacion en caso de incendio, como compuestos que contienen silicio y/o promotores de adhesion internos para asegurar propiedades autoadhesivas en aplicaciones de coextrusion y colaminacion, como esteres de silicato, silanos funcionales, polioles, etc.
El material reivindicado se puede mezclar mediante metodos estandar muy extendidos en la industria del caucho, por ejemplo en una mezcladora (Banbury®), una extrusora de husillo simple o doble o en un molino. No es necesario ningun equipo especializado para lograr una dispersion suficiente. La conformation del material reivindicado se puede llevar a cabo en extrusoras,
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prensas, calandrias, etc. Son preferibles las extrusoras debido a las posibilidades de conformar facilmente laminas y tubos y de expandirlo continuamente dentro de un horno de aire caliente, horno de microondas, bano de sal, etc. Son preferibles los hornos de aire caliente y de microondas, entre otros motivos porque no se requiere ningun paso de limpieza adicional.
El material reivindicado se puede expandir y reticular hasta una densidad inferior a 80 kg/m3, preferentemente inferior a 60 kg/m3, de forma especialmente preferente inferior a 50 kg/m3, de acuerdo con DIN EN ISO 845. Son preferibles densidades por debajo de 70 kg/m3 y en particular por debajo de 50 kg/m3, ya que conducen a una menor conductividad termica.
El material reivindicado proporciona altos valores de transmision de vapor de agua (WVT), > 7.000 o incluso > 10.000 de acuerdo con EN 13469 / EN 12086. Gracias a ello es posible una aplicacion a bajas temperaturas (< 0°C), ya que el objeto a aislar esta bien protegido contra corrosion bajo aislamiento (CBA) por condensation de humedad. Los altos valores WVT se deben, entre otras razones, a una alta proportion de celulas cerradas, determinada por una absorcion de agua en vaclo < 10,0%, preferentemente < 5,0%, de forma especialmente preferente < 2,5%, de acuerdo con ASTM D 1056.
Una ventaja principal del material reivindicado es su idoneidad para aplicaciones donde se requiere una baja propagacion de la llama y una baja generacion de humo. El material reivindicado puede obtener una clasificacion B-s2, d0 / BL-s2, d0 fiable de acuerdo con DIN EN 13501-1 / EN ISO 13823 (prueba SBI) y logra al menos una clasificacion 25/50 fiable de acuerdo con CAN ULC S 102 / ASTM E84.
Una ventaja del material reivindicado es que puede obtener estas clasificaciones sin el uso de retardantes de la llama adicionales, en especial retardantes de la llama bromados o que contienen boro, todavla muy extendidos y corrientes en la industria. El material reivindicado tampoco requiere ninguna cubierta, revestimiento o similar adicionales para lograr estas clasificaciones.
Otra ventaja del material reivindicado es la posibilidad de utilizar grandes cantidades de PVC y/o su(s) copollmero(s) y/o terpollmero(s), que estan disponibles en grandes cantidades a bajo coste y mejoran el retardo de la llama y la supresion de humos, aunque el PVC normalmente es conocido como un material que produce grandes cantidades de humo negro.
Una ventaja del material reivindicado es que el alto nivel de PVC no reticulado y/o su(s) copollmero(s) y/o terpollmero(s) previene la formation de ampollas y fisuras en el material debido a una relation inapropiada entre expansion y vulcanization. Los niveles reivindicados de pollmeros no reticulados y pollmeros reticulados arriba mencionados (el pollmero organico clorado adicional) toleran mas o menos una separation de vulcanizacion y expansion incluso en procesos de fabrication sin contrapresion. Esto significa que el material reivindicado se puede vulcanizar en un primer paso y despues expandir en un segundo paso.
Otra ventaja del material reivindicado es el amplio espectro de resistencia (a la compresion) y flexibilidad a la que puede ajustarse el material reivindicado, dependiendo -por un lado- del nivel y la relacion entre plastificantes y PVC (incluyendo sus homopollmeros y terpollmeros) y -por otro lado- de la relacion entre el PVC y sus homopollmeros y/o terpollmeros. Si se utilizan altos niveles de PVC y bajos niveles de copollmeros de PVC, terpollmeros de PVC y plastificantes, se puede lograr una alta resistencia y rigidez. Un material de este tipo es favorable para aplicaciones como sistemas multicapa, aislamientos enterrados o aislamientos encerrados en hormigon, soleras o similares. Si se utilizan altos niveles de, terpollmero(s) de PVC y/o copollmero(s) de PVC y/o plastificantes y bajos niveles de PVC se puede obtener una alta flexibilidad. Los materiales de este tipo son preferibles para aplicaciones que requieren una alta flexibilidad, como aislamiento en edificios privados y publicos, donde la mayor parte del aislamiento se utiliza o aplica en tuberlas, codos, conductos, etc.
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Otra ventaja del material reivindicado es que permite un facil montaje con las clasificaciones en funcion del comportamiento frente al fuego requeridas debido a su alta flexibilidad y sistema monocapa en comparacion con las soluciones arriba mencionadas con revestimientos adicionales, que ademas requieren un manejo especial de las juntas.
Una ventaja principal del material reivindicado es la excelente idoneidad del material para el aislamiento termico y acustico. El material alcanza una conductividad termica < 0,037 W/m*K a 0°C (de acuerdo con DIN EN 12667 / DIN EN ISO 8497) y densidades por debajo de 63 kg/m3 (de acuerdo con DIN EN ISO 845).
Una ventaja principal en comparacion con las FEF basadas en NBR/PVC es la mejor resistencia a la intemperie y el ozono, lo que posibilita el uso del material reivindicado para aplicaciones en exteriores sin ninguna cubierta protectora adicional.
Una ventaja destacada del material reivindicado es que la viscosidad disminuye de forma significativa durante la vulcanizacion/expansion debido al ablandamiento del PVC y/o sus copollmeros y/o terpollmeros, que por tanto absorbe la energla termica liberada por el proceso de expansion exotermica. Esto conduce a un proceso de fabrication muy estable, resistente y robusto y evita la reversion del caucho vulcanizado.
Otra ventaja del material reivindicado es su versatilidad en relation con el equipo de production. Se puede producir de forma economica en un proceso continuo, por ejemplo por extrusion, colaminacion o coextrusion directa. El material tambien se puede laminar, moldear, comoldear, sobremoldear, soldar, etc. directamente como un sistema monocapa o multicapa y, por tanto, se puede aplicar en una conformation sin restricciones sobre diversas superficies en las industrias del automovil, el transporte, aeronautica, de la edification y construction, marina y off-shore, el mueble, la ingenierla mecanica y muchas otras industrias, incluso mediante termomoldeo u otros metodos de conformacion. El material reivindicado se puede producir en particular en forma de tubos y laminas en un proceso continuo con diversos espesores de pared y diametros interiores. Los espesores de pared mas adecuados oscilan entre 3 y 100 mm. Los espesores de pared de mas de 100 mm tienen a presentar algunas desventajas en relacion con sus propiedades tecnicas. La mayor parte de las FEF actualmente disponibles solo estan disponibles en espesores hasta 50 mm o tienen desventajas considerables en relacion con su clasificacion en funcion del comportamiento frente al fuego (por ejemplo Kaiflex® 60/80/100, clasificacion en funcion del comportamiento frente al fuego de acuerdo con DIN EN 13501-1: E).
Otra ventaja del material reivindicado es su alta resistencia frente a los acidos, aceites, lubricantes y agua de mar.
Otra ventaja del material reivindicado es que no requiere ningun plastificante cuestionable, como plastificantes de ftalato, parafinas cloradas de cadena corta o media (C < 18), que presuntamente son, por ejemplo, persistentes, bioacumulativos, toxicos, etc.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos se produjeron en un proceso de produccion en tres pasos: mezcla de los compuestos, proceso de extrusion y expansion y reticulacion.
Los compuestos se mezclaron en una mezcladora de carga interior (mezcladora Banbury®) con un tiempo de mezcla media de 10 minutos y una temperatura de descarga media de 140°C. Los compuestos se homogeneizaron adicionalmente en un molino de cilindros y el agente de hinchamiento y el sistema reticulante se anadieron al molino de cilindros despues de enfriar el compuesto por debajo de 90°C.
La extrusion se llevo a cabo en una extrusora de vaclo de husillo simple alimentada por tira, con lo que se obtuvieron laminas y tubos no expandidos y no vulcanizados. Estos se reticularon y expandieron despues en una cascada de 5 hornos de aire caliente para obtener laminas con un espesor de pared de 25 mm y tubos con un espesor de pared de 25 mm y un diametro interior 22 5 mm. La Tabla 1 indica las materias primas utilizadas para los compuestos. La Tabla 2 muestra una vision de conjunto de todos los materiales ensayados. La Tabla 3 muestra las composiciones de los ejemplos innovadores (compuestos) sin aditivos ni agentes reticulantes (designados como "aditivos").
Tabla 1: Materias primas
- Nombre Qulmico
- Nombre Comercial Proveedor
- Cloruro de polivinilo (PVC)
- Vinnolit® S3265 Vinnolit, Alemania
- Terpollmero de cloruro de vinilo- etileno-acetato de vinilo (terpollmero PVC/EVA)
- Vinyl Resin LC13-1 Shexian Sinfeng Chem.Co.Ltd, China
- Copollmero de cloruro de vinilo- acetato de vinilo (copollmero PVC/VA)
- Kanevinyl™ MB1008 Kaneka Corporation, Japon
- Policloropreno (CR)
- Neoprene® WM-1 DuPont®, EEUU
- Polietileno clorosulfonado (CSM)
- TOSO-C5M® TS-430 Tosoh Corporation, Japon
- Caucho de clorobutilo (CIIR)
- Exxon™ Chlorobutyl 1066 ExxonMobil Corporation, EEUU
- Caucho de butadieno (BR)
- Buna® CB 24 F Lanxess, Alemania
- Cloroparafina (CP)
- Cereclor® 46 Ineos® Chlor Ltd., Suiza
- Fosfato de difenil-2-etilhexilo (DPO)
- Disflamoll® DPO Lanxess, Alemania
- Negro de carbon (CB)
- Corax® N550 Evonik Industries, Alemania
- Hidroxido de aluminio (ATH)
- AluMill® F280 Europe Minerals, Holanda
- Mezcla de huntita / hidromagnesita (HH)
- Securoc® C10 Ankerport, Holanda
- Trioxido de antimonio (ATX)
- Triox® Produits Chimiques de Lucette, Francia
- Borato de zinc (ZB)
- Firebrake® ZB Borax, EEUU
- Azodicarbonamida (ADC)
- Unicell® D 300 K Tramaco, Alemania
- Retardantes de la llama clorado (CF)
- CP 70 XF Everkem, Italia
La Tabla 2 muestra una vision de conjunto de los materiales ensayados y sus composiciones basicas. Todos los materiales estaban disponibles en forma de laminas con un espesor de pared de 25 mm y tubos con un espesor de pared de 25 mm y un diametro interior de 22 mm. Los
materiales marcados con "*" son ejemplos comparativos. Los otros materiales son ejemplos de la invencion.
Tabla 2: Ejemplos comparativos y de la invencion
- N°
- Nombre Polimero Retardantes de la llama Diversos
- 1*
- Kaiflex® EPDM plus EPDM bromado
- 2*
- Aeroflex® FIRO NBR/PVC bromado
- 3*
- K-Flex® ST NBR/PVC bromado
- 4*
- Kaiflex® KKplus s2 sheet NBR/PVC bromado Capa adicional encima
- 5*
- Armaflex® Ultima CR clorado
- 6*
- CR/PVC ninguno
- 7
- PVC / CR ninguno
- 8
- PVC/CR/BR clorado
- 9
- PVC/EVA terpollmero / CR/BR ninguno
- 10
- PVC/EVA terpollmero / CR/BR clorado
- 11
- PVC/VA copollmero / CSM/CIIR/BR ninguno
5 Tabla 3: Composition de los ejemplos de la invencion y el ejemplo comparativo 6
- 6* 7 8 9 10 11
- Cloruro de polivinilo (PVC)
- 48,0 60,0 70,0
- Terpollmero de cloruro de vinilo-etileno- acetato de vinilo (terpollmero PVC/EVA)
- 67,0 65,0
- Copollmero de cloruro de vinilo-acetato de vinilo (copollmero PVC/VA)
- 65,0
- Policloropreno (CR)
- 52,0 40,0 25,0 30,0 25,0
- Polietileno clorosulfonado (CSM)
- 15,0
- Caucho de clorobutilo (CIIR)
- 12,0
- Caucho de butadieno (BR)
- 5,0 3,0 10,0 8,0
- Cloroparafina (CP)
- 30,0 50,0 55,0 45,0 52,0 50,0
- Fosfato de difenil-2-etilhexilo (DPO)
- 5,0 7,0 3,0 5,0 6,0
- 6* 7 8 9 10 11
- Negro de carbon (CB)
- 10,0 8,0 20,0 20,0 15,0 15,0
- Hidroxido de aluminio (ATH)
- 120,0 130,0 100,0 110,0 150,0 167,0
- Mezcla de huntita / hidromagnesita (HH)
- 30,0 40,0 70,0 90,0 40,0
- Trioxido de antimonio (ATX)
- 5,0 3,0 4,0 2,0 1,5 2,0
- Borato de zinc (ZB)
- 2,5 3,0 2,0 6,5
- Azodicarbonamida (ADC)
- 35,0 42,0 43,0 45,0 48,0 41,0
- Retardante de la llama clorado (CF)
- 20,0 30,0
- Aditivos (AD)
- 20,0 22,0 19,0 24,0 30,0 17,0
- E
- 355,0 397,5 438,0 442,0 473,5 404,5
La Tabla 4 presenta los resultados de los ensayos de inflamabilidad de todos los ejemplos de la invencion y comparativos. El SBI se realizo tanto en tubos como en laminas (excepto en el ejemplo comparativo 4, que solo esta disponible como un material en lamina), el ensayo ASTM 5 E84 se realizo solo en laminas. La Tabla 5 presenta los resultados de ensayo de las densidades
(de acuerdo con DIN EN ISO 845), las conductividades termicas (de acuerdo con DIN EN 12667) y los valores de transmision de vapor de agua (WVT, de acuerdo con EN 12086) de todos los ejemplos (limitados a laminas).
Tabla 4: Resultados de los ensayos de inflamabilidad de todos los ejemplos
- Material
- SBI (EN 13823) ASTM E 84
- laminas
- tubos
- laminas
- 1*
- E E 65/380
- 2*
- B-s3, d0 BL-s3, d0 20/320
- 3*
- B-s3, d0 BL-s2, d0 15/380
- 4*
- B-s2, d0 — 20/80
- 5*
- B-s2, d0 Bl-s1, d0 5/30
- 6*
- C-s3, d0 BL-s3,d0 25/190
- 7
- B-s3, d0 BL-s2, d0 18/60
- 8
- B-s2, d0 BL-s2, d0 20/50
- 9
- C-s2, d0 Bl-s2, d0 23/40
- 10
- B-s2, d0 Bl-s1, d0 15/30
- 11
- B-s2, d0 Bl-s2, d0 20/25
Tabla 5: Densidad, conductividad termica y WVT de todos los ejemplos
- Material
- Densidad Conductividad termica WVT
- [kg/m3]
- [W/(m*K)]
- 1*
- 68,0 0,038 4500
- 2*
- 52,0 0,033 10000
- 3*
- 50,5 0,033 10000
- 4*
- 73,0 0,033 10000
- 5*
- 70,0 0,040 7000
- 6*
- 72,0 0,041 5000
- 7
- 62,0 0,037 7000
- 8
- 53,0 0,035 9000
- 9
- 47,0 0,033 12000
- 10
- 49,0 0,034 14000
- 11
- 55,0 0,035 10000
Claims (7)
10
15
2
3
20 4
5
25 6
7
30
35 8
9
Material polimerico expandido obtenido a partir de un material polimerico expandible que consiste en al menos 300 pcc, preferentemente al menos 400 pcc, pero menos de 1000 pcc, preferentemente menos de 850 pcc, de forma especialmente preferente menos de 700 pcc de ingredientes en total, que comprende un total de 100 pcc de al menos dos pollmeros, de los cuales
1) al menos 55 pcc, preferentemente al menos 65 pcc, son cloruro de polivinilo (PVC) o copollmero de cloruro de vinilo o terpollmero de cloruro de vinilo o una mezcla de los mismos, y
2) al menos 15 pcc, preferentemente al menos 25 pcc, son al menos un pollmero organico clorado adicional,
y al menos 80 pcc, preferentemente al menos 120 pcc, de forma especialmente preferente al menos 160 pcc, de al menos un material de carga inorganico,
estando reticulados el o los pollmeros organicos clorados adicionales con azufre y/u oxidos metalicos y/o tiadiazoles.
Material segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el copollmero de cloruro de vinilo y/o el terpollmero de cloruro de vinilo comprende grupos acetato o acrilato.
Material segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el terpollmero de cloruro de vinilo es un terpollmero de cloruro de vinilo-etileno-acetato de vinilo (terpollmero PVC/EVA).
Material segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el pollmero organico clorado adicional es policloropreno (CR) y/o polietileno clorosulfonado (CSM) y/o caucho de clorobutilo (CIIR), preferentemente policloropreno (CR).
Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende al menos 3 pcc, preferentemente al menos 5 pcc de polibutadieno.
Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende al menos un plastificante que esta presente en la formulacion en una cantidad de al menos 15 pcc, preferentemente al menos 30 pcc, de forma especialmente preferente al menos 50 pcc.
Material segun la reivindicacion 6, caracterizado porque al menos un plastificante es un plastificante clorado, como parafina clorada y/o glicerina sustituida por acido graso clorado y/o alfa-olefina clorada, preferentemente un plastificante clorado que tiene un contenido en cloro de al menos un 20% en peso, preferentemente al menos un 30% en peso, de forma especialmente preferente al menos un 45% en peso, con respecto al peso del plastificante clorado, de acuerdo con DIN 53474, de forma especialmente preferente un plastificante clorado de cadena larga con una longitud de cadena minima de C > 17.
Material segun la reivindicacion 6, caracterizado porque al menos un plastificante es un plastificante de fosfato, preferentemente un ester de acido fosforico, de forma especialmente preferente fosfato de difenil-2-etilhexilo (DPO).
Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende al menos 10 pcc, preferentemente al menos 20 pcc, de forma especialmente preferente al menos 30 pcc, de al menos un retardante de la llama clorado, preferentemente una parafina clorada de cadena larga que es solida a temperatura ambiente, es decir, entre 19 y 23°C, y que tiene un contenido en cloro de al menos un 60% con respecto al peso del retardante de la llama clorado, de acuerdo con DIN 53474.
10
15
20
10. Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el material de carga inorganico es de naturaleza de calcogeno-metalica y/o metaloide, siendo preferentes los materiales de carga inorganicos que liberan agua y/o dioxido de carbono y/o monoxido de carbono a temperaturas por encima de 180°C, y siendo especialmente preferentes hidroxido de aluminio, hidroxido de magnesio, huntita y/o hidromagnesita.
11. Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende al menos un agente sinergico para los retardantes de la llama clorados y/o los plastificantes clorados y/o los pollmeros clorados, preferentemente trioxido de antimonio o borato de zinc o una mezcla de los mismos.
12. Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se expande hasta una densidad inferior a 80 kg/m3, preferentemente inferior a 60 kg/m3, de forma especialmente preferente inferior a 50 kg/m3, de acuerdo con DIN EN ISO 845.
13. Material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque tiene una estructura de celulas cerradas determinada por una absorcion de agua en vaclo < 10,0%, preferentemente < 5,0%, de forma especialmente preferente < 2,5%, de acuerdo con ASTM D 1056.
14. Proceso para producir el material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el material polimerico se expande por descomposicion de un agente de hinchamiento qulmico, preferentemente de tipo nitroso, de tipo azo y/o de tipo hidrazida aromatica, siendo especialmente preferente la azodicarbonamida.
15. Uso de un material segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 para aislamiento termico y/o acustico.
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