BR102018007233A2 - Sistema de expansão para espumas de isolamento flexíveis - Google Patents

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BR102018007233A2
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BR102018007233-1A
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Christoph ZAUNER
Miroslav BETTERMANN
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Armacell Enterprise Gmbh & Co. Kg
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Abstract

um material flexível para o isolamento térmico e acústico compreendendo um polímero expandido (mistura) com base em pelo menos um elastômero, em que a expansão é alcançada pela decomposição de uma mistura de pelo menos dois agentes de expansão químicos, compreendendo o agente de expansão químico exotérmico 4,4'-oxibis(benzenosulfonil hidrazida) (obsh) e pelo menos um agente de expansão endotérmico.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um material flexível para o isolamento térmico e acústico compreendendo um polímero expandido (mistura) com base em pelo menos um elastômero, em que a expansão é alcançada pela decomposição de uma mistura de pelo menos dois agentes de expansão químicos, compreendendo o agente de expansão químico exotérmico 4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) (OBSH) e pelo menos um agente de expansão endotérmico.
Fundamentos da invenção [0002] Materiais expandidos flexíveis compreendendo um polímero (mistura) para os isolamentos térmico e acústico são bem estabelecidos no mercado desde décadas. Eles são usados para a construção comercial e residencial bem como para aplicações industriais em várias indústrias. As razões para escolher tais materiais são várias: Eles são estanques à água e, portanto, evitam a corrosão sob isolamento, possuem excelentes propriedades de isolamento térmico e acústico e eles são fáceis de aplicar devido a sua flexibilidade, fácil capacidade de corte e ligação com adesivos de um componente.
[0003] As espumas de isolamento poliméricas usadas para tais aplicações compreendem principalmente dois grupos de materiais, espumas de polietileno (PEFs) e espumas elastoméricas flexíveis (FEFs).
[0004] Espumas de polietileno (PEFs) são feitas por um processo de expansão física (formação de espuma), usando agentes de expansão físicos. Espumas elastoméricas
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2/21 flexíveis (FEFs) são materiais de isolamento flexíveis com um alto carregamento de material de carga, alcançado por um processo de expansão química (formação de espuma). Tais materiais são quase exclusivamente baseados em uma seleção estreita de bases de polímero (elastômero). A maioria de tais materiais expandidos são com base em borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) ou NBR/poli(cloreto de vinila) (PVC) (por exemplo, NH/Armaf lex®, AF/Armaf lex®, KFlex® ST, Kaiflex® KKplus), borracha de etileno propileno dieno (EPDM) (por exemplo, HT/Armaflex®, Aerocel® AC) e policloropreno (CR) (Armaflex® Ultima). EPDM expandido é principalmente usado para isolamento em temperatura mais alta, por exemplo, aplicações solares, CR é usado para aplicações onde alta resistência à chama e baixa emissão de fumaça são requisitadas e NBR é a base de polímero mais bem espalhado para FEFs padrão, tais como em aplicações de aquecimento e encanamento e ventilação e refrigeração. Devido aos altos carregamentos factíveis com tais materiais, as propriedades de produto podem ser modificadas em uma grande faixa, por exemplo, se referindo a resistência à chama, condutividade térmica, propriedades mecânicas, resistência ao vapor de água, etc.
[0005] Desde o fim dos anos 70s do último século, a expansão de FEFs é alcançada usando azodicarbonamida (ADCA) como um agente de expansão químico. ADCA é um dos agentes de expansão mais eficazes e, portanto, bastante usado, não apenas para FEFs, mas para borracha celular e termoplástica em geral. Possui o maior rendimento de gás de todos os agentes de expansão disponíveis comercialmente (~ 220 ml/g)
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3/21 e se decompõe principalmente para nitrogênio e dióxido de carbono. A decomposição de ADCA puto inicia acima de 200°C (« 220°C), mas tal temperatura pode ser significativamente diminuída em uma grande faixa usando - dentre muitos outras - substâncias que contêm zinco, especialmente ZBS (benzenosulfinato de zinco desidratado) e ZnO (óxido de zinco) .
[0006] Em dezembro de 2012, ADCA foi adicionado pela ECHA (Agência de Produtos Químicos Européia) para a lista de candidato de substâncias de preocupação muito alta para a autorização devido ao nível equivalente de preocupação tendo efeitos sérios prováveis à saúde humana. Apesar de não haver evidência atualmente para tais efeitos, ainda existe um risco de que o uso de ADCA será limitado ou restrito. Portanto, existe uma necessidade por substitutos de desempenho igual ou comparável.
Infelizmente, a substituição de
ADCA dentro de FEFs é particularmente difícil, já que as densidades de tais espumas são muito baixas (pelo menos abaixo de 7 0 kg/m3, para a maioria das aplicações abaixo de 60 kg/m3 ou ainda abaixo
Tais densidades são inevitáveis para alcançar as propriedades necessárias, por exemplo, baixa condutividade térmica, flexibilidade, moldabilidade, etc.
[0007] Agentes de expansão químicos em geral podem ser divididos em dois grupos principais: materiais endotérmicos e exotérmicos. Agentes de expansão exotérmicos liberam uma maior quantidade de gás se comparados com agentes de expansão endotérmicos e criam uma maior pressão de gás. A temperatura de decomposição de tais produtos pode
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4/21 em muitos casos ser ajustada (quer dizer diminuída) pela adição de kickers. Agentes de expansão endotérmicos são baseados em carbonatos inorgânicos ou carbonatos de hidrogênio e liberam principalmente C02 (dióxido de carbono) e em muitos casos água, também. Eles podem ser ativados por ácidos, por exemplo, ácido cítrico, para reduzir as suas temperaturas de decomposição.
[0008] A quantidade de agentes de expansão exotérmicos comercialmente disponíveis é muito limitada. Além de ADCA, apenas cinco substâncias adicionais são de interesse comercial:
1. OBSH (4,4'-Oxobisbenzeno-solfonil hidrazida),
2. TSH (p-Toluenosulfonil-hidrazida),
3. TSS (p-Toluolsulfonil-semicarbazida),
4. 5PT (5-Fenil-lH-tetrazol) e
5. DNPT (N,Ν'-Dinitrosopentametileno-tetramina).
[0009] Com relação ao rendimento de gás (190 ml/g) e temperatura de decomposição (~ 200°C) , DNPT é o mais comparável de ADCA de todos os agentes de expansão químicos mencionados anteriormente. Infelizmente, ele libera gases nitrosos através de decomposição e, portanto, pode não ser uma alternativa, especialmente com relação aos efeitos da saúde humana.
[00010] A temperatura de decomposição de 5PT (« 240 °C) é ainda maior do que ADCA temperatura de decomposição e nenhum kicker é conhecido para tal agente de expansão. Devido a isto, 5PT também pode não ser uma alternativa a ADCA, já que FEFs não podem ser processados em tais altas
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5/21 temperaturas (por exemplo, degradação de cadeias de polímero, reticulações, retardantes de chama, etc.).
[00011] Temperatura de decomposição de TSS é ~ 220°C, mas kickers estão disponíveis (ureia, PTA e NEt3). No entanto, TSS é suspeito de ser carcinogênico em bioensaios e semicarbazidas em geral estão no foco de WHO. Devido a isto, mesmo o TSS não é uma alternativa aceitável a ADCA para FEFs.
[00012] TSH possui a temperatura de decomposição mais baixa dos agentes de expansão exotérmicos (~ 145 °C) , mas a temperatura de decomposição é adicionalmente reduzida para 100 a 130 °C quando usada dentro dos compostos de FEF. Devido a tal temperatura de decomposição, nenhuma reticulação suficiente pode ser alcançada antes da expansão, resultando em densidades significativamente maiores e células instáveis e/ou abertas. Adicionalmente, o rendimento de gás de tal agente de expansão (~ 100 ml/g) é bem baixo se comparado com ADCA.
[00013] O único agente de expansão remanescente é OBSH. Apesar de a temperatura de decomposição (~ 160 °C) e o rendimento de gás (~ 125 ml/g) serem significativamente mais baixos se comparados com ADCA, é factível a produção de FEFs usando tais agentes de expansão.
No entanto, ajustes significativos de pacote de cura e condições de processo são necessários para alcançar suficientes densidades e qualidades de produto.
Não obstante, existem várias desvantagens do uso de OBSH: os produtos resultantes são mais firmes (menos o comportamento de recuperação e elasticidade são piores.
Eles tipicamente são
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6/21 de maior densidade (US20100065173) e, portanto, possuem condutividades térmicas significativamente mais altas; ou eles não são espumas de célula fechada (CN104945746 e US8353130) e portanto possuem propriedades de barreira de vapor de água piores (WVT de acordo com EN 134 69 / EN 12086: < 1000).
[00014] Um grande número de agentes de expansão químicos endotérmicos está comercialmente disponível, apesar de a quantidade de diferentes matérias-primas ser bem limitada. A principal razão para tal grande quantidade de produtos comercialmente disponíveis é a grande variedade de misturas, razões, tamanhos de partícula, ativação etc. de tais matérias-primas, individualmente compostas para as aplicações alvo. Apesar de tais agentes de expansão serem preferidos com relação aos riscos ambientais e de saúde, as densidades necessárias não podem ser alcançadas (menores densidades alcançáveis estão acima de 200 kg/m3).
Sumário da invenção [00015] Surpreendentemente os presentes inventores descobriram que um material flexível versátil para o isolamento térmico e acústico compreendendo pelo menos uma camada de um polímero expandido (mistura) com base em pelo menos um elastômero e sem o uso de ADCA - não mostrando qualquer uma das desvantagens mencionadas anteriormente pode ser alcançado pela decomposição de uma mistura bem equilibrada de pelo menos dois agentes de expansão químicos, compreendendo 4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) (OBSH) e pelo menos um agente de expansão endotérmico.
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7/21 [00016] Todas as quantidades que se referem ao material reivindicado estão relacionadas com a mistura polimérica, que é definida como a mistura de todas as matérias-primas antes da expansão e da reticulação, o que quer dizer, que a mistura polimérica compreende todas matérias-primas usadas para a fabricação do polímero expandido (mistura). Em contraste, o polímero expandido (mistura) particularmente não compreende mais o agente de expansão, já que ele se decompõe para resultar na expansão.
[00017] Este material pode ser obtido através da contínua extrusão, reticulação e expansão para uma densidade de produto final de d 70 kg/m3, preferivelmente d 60 kg/m3, especialmente preferido d 55 kg/m3 de acordo com DIN EN ISO 845. Densidades de d 60 kg/m3 ou até d 55 kg/m3 são preferidas já que elas levam a um material tendo menor condutividade térmica e menores custos devido ao menor consumo de material.
[00018] O assunto da presente invenção é uma mistura polimérica, compreendendo d 40,0 % em peso, preferivelmente < 33,3 % em peso, mas > 10,0 % em peso, preferivelmente > 12,5 % em peso de pelo menos um elastômero ou mistura de termoplástico/elastômero, em que pelo menos 25 % em peso são pelo menos um enxofre e/ou polímero reticulável de óxido de metal e 5 a 40 % em peso, preferivelmente 10 a 30 % em peso de uma mistura de agente de expansão compreendendo em si 70 a 95 % em peso de 4,4'Oxibis (benzenosulfonil hidrazida) e 5 a 30 % em peso de pelo menos um agente de expansão endotérmico, em que a
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4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) e o pelo menos um agente de expansão endotérmico somam até 100%.
[00019] Em uma modalidade o polímero reticulável é reticulado e a mistura é expandida para material flexível pela decomposição dos agentes de expansão mencionados anteriormente.
[00020] Todas as quantidades dentro de tal mistura polimérica estão relacionadas com um total de 100 phr de conteúdo de polímero. A quantidade total sempre compreende os 100 phr de polímero mencionados anteriormente, também. As quantidades globais de todos os ingredientes somam até pelo menos 250 phr, preferivelmente pelo menos 300 phr, mas menos do que 1000 phr, preferivelmente menos do que 800 phr. Tais quantidades incluem a quantidade de agente de expansão químico, já que a mistura polimérica descreve o estado do material antes da reticulação e expansão. Em outras palavras, o conteúdo de polímero relacionado com a quantidade global de todos os ingredientes é < 40,0 % em peso, preferivelmente < 33,3 % em peso, mas > 10,0 % em peso, preferivelmente > 12,5 % em peso. As dadas porcentagens são arredondadas até a primeira casa decimal.
[00021] Os 100 phr de conteúdo de polímero compreendem pelo menos um enxofre e/ou polímero reticulável de óxido de metal e pelo menos um elastômero ou mistura de termoplástico/elastômero. Pelo menos 25 phr (igual a 25 % em peso) de tal conteúdo de polímero necessário para ser enxofre e/ou óxido de metal que pode ser reticulado. De acordo com esta invenção, plastificantes poliméricos e
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9/21 retardantes de chama poliméricos não são uma parte do conteúdo de polímero mencionado anteriormente.
[00022] Especialmente são preferidos misturas compreendendo pelo menos 80phr de borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) e/ou policloropreno (CR) e/ou borracha de etileno propileno dieno (EPDM) e/ou borracha de butila (IIR, incluindo borracha de butila clorada e bromada) e ou borracha de butadieno (BR) e/ou borracha de estireno butadieno (SBR) e/ou poli(cloreto de vinila) (PVC, incluindo os seus copolímeros e terpolímeros) e/ou polietileno (PE, incluindo os seus copolímeros e terpolímeros) e/ou polietileno clorado (CPE/CM). A escolha e a razão dos polímeros mencionados acima são dependendo das aplicações alvo.
[00023] Adicionalmente, o conteúdo de polímero do material reivindicado pode compreender todos os tipos de elastômeros, termoplásticos ou elastômeros termoplásticos, como - mas não restrito a - ACM/AEM (elastômeros arílicos), AU/EU (poliuretanos) , (G) (E)CO (elastômeros epiclorohidrina, EPM (borracha de etileno propileno),
EVA/EVM (copolímeros de etileno vinil acetato),
SBR (borracha de estireno butadieno),
HNBR (borracha de butadieno nitrila hidrogenada),
FKM/F(E)PM (fluoroelastômeros),
GPO (borrachas de óxido de propileno),
IR (borracha de isopreno), (V)MQ (borracha de silicone), NR (borracha natural), T (borracha de polissulfeto) ,
PP (polipropileno) ,
PET (polietileno tereftalato),
PBT polibutileno tereftalato),
PC (policarbonato),
PS
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10/21 (poliestireno), PA (poliamida), PU (poliuretano), PTFE (politetrafluoroetileno) , PMMA (polimetil metacrilato) .
[00024] A mistura de pelo menos dois agentes de expansão químicos compreende 4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) (OBSH) e pelo menos um agente de expansão endotérmico. O agente de expansão endotérmico é preferivelmente um carbonato ou carbonato de hidrogênio, especialmente preferido é bicarbonato de sódio. A decomposição do carbonato ou carbonato de hidrogênio pode ser realizada pela adição de substâncias ácidas, são preferidos fosfato ácido de cálcio, sódio alumínio fosfato e ácido cítrico. Todos os agentes de expansão estão presentes na forma de um pó.
[00025] O OBSH pode ter um tamanho de partícula mediano de 1 a 20 pm, preferivelmente de 1 a 12 pm, especialmente preferido de 2 a 8 pm. O pelo menos um agente de expansão endotérmico pode ter um tamanho de partícula mediano de 1 a 20 pm, preferivelmente de 1 a 12 pm, especialmente preferido de 2 a 8 pm. O tamanho de partícula é determinado por análise de tamanho de partícula de difração de laser de acordo com ISO 13320:2009. Tais tamanhos de partícula levam ao melhor equilíbrio entre por um lado - tempo de processamento e temperatura e - por outro lado - tamanho de célula da espuma, já que o tamanho de célula da espuma possui um impacto direto na condutividade térmica do material (menores células querem dizer menor condutividade térmica - em outras palavras melhores propriedades de isolamento). Os tamanhos de partícula preferidos e especialmente preferidos não
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11/21 aprimoram adicionalmente (ou seja, diminuem) o tamanho de célula do material, mas reduzem o tempo de processamento devido à decomposição mais rápida.
[00026] Para evitar a aglomeração das partículas e aprimorar a capacidade de dispersão no polímero, as partículas podem ser revestidas, por exemplo, usando ácidos graxos como ácido esteárico ou sais de metal de ácidos graxos como estearato de cálcio;
ou eles podem ser modificados em superfície, por exemplo, silanizados.
Tal capacidade de dispersão aprimorada resulta em ciclos de mistura diminuídos e menos defeitos dentro do material expandido.
[00027] Com base na hipótese de que tal mistura de agente de expansão em si adiciona até 100%, ela compreende 70 a 95 % em peso de OBSH e 5 a 30 % em peso de pelo menos um agente de expansão endotérmico. Menores quantidades de
OBSH com relação ao agente de expansão endotérmico levam às maiores densidades de produto, estrutura de célula aberta, piores propriedades de WVT (transmissão de vapor de água) e maior encolhimento. Maiores quantidades de OBSH novamente levam a uma estrutura de célula aberta, piores quantidades de WVT e adicionalmente alta rigidez, o que quer dizer pior flexibilidade e moldabilidade, resultando em problemas durante a instalação e ligação.
[00028] A mistura polimérica adicionalmente compreende pelo menos um sistema de reticulação tal como peróxidos, trialil cianurato, trialil isocianurato, fenilmaleimida, tiadiazols, amida de ácido graxo, agentes de hidrosililação, ativadores de radiação (para cura por
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12/21 radiação ou UV) , sistemas de enxofre, bisfenólicos, óxidos de metal. São preferidos sistemas de reticulação de óxido de metal e/ou enxofre devido a fácil capacidade de processamento e o melhor equilíbrio entre propriedades mecânicas e custos.
[00029] A mistura polimérica pode compreender adicionalmente pelo menos phr, preferivelmente pelo menos 100 phr de pelo menos um material de carga inorgânico (incluindo negro de de carga inorgânico pode ser um composto de alumínio, tal como silicatos de alumínio, óxidos, hidróxidos, por exemplo, ATH (hidróxido de alumínio), e/ou um composto com base em silício, tal como silicatos, quartzo, zeólitos, ou mineral baseado de maneira apropriada, por exemplo, gesso, argila, huntita, hidromagnesita, perlita, vermiculita, cal, ardósia, grafita, talco/mica, e/ou qualquer tipo de negro de carbono ou pigmento, ou quaisquer misturas dos mesmos.
São preferidos materiais de carga inorgânicos que resfriam fogo liberando água ou diluindo ou inibindo o fornecimento de oxigênio da chama pela liberação de dióxido de carbono, alumínio monóxido de carbono, etc. em temperaturas acima
Especialmente são preferidos hidróxido de (ATH), hidróxido de magnésio, huntita e hidromagnesita devido ao alto nível de liberação de água.
[00030] A mistura polimérica pode compreender pelo menos 15 phr, preferivelmente pelo menos 20 phr, especialmente preferido pelo menos 25 phr - relacionado com o conteúdo de polímero - de pelo menos um plastificante. O tipo de plastificante depende do polímero escolhido, por
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13/21 exemplo, parafina, plastificantes clorados, plastificantes de fosfato (por exemplo, difenil cresil fosfato (DPK)) , plastificantes de adipato, plastificantes poliméricos, plastificantes de ftalato. São preferidos plastificantes clorados, plastificantes de fosfato e parafinas, em que as parafinas são principalmente usadas para polímeros não polares como EPDM, já que tais polímeros não aceitam plastificantes mais polares.
[00031] A mistura polimérica pode compreender adicionalmente pelo menos um retardante de chama, por exemplo, compostos de organo halogênio (bromado e/ou clorado), por exemplo,
2,3,4,5,6-Pentabromo-l-(2,3,4,5,6pentabromofenoxi)benzeno (Deca-BDE),
2,2 ',6,6'-Tetrabromo4,4 '-isopropilidenodifenol (TBBPA),
1,2,3,4,7,8,9,10,13,13,14,14-dodecacloro
1,4,4a,5,6,6a,7,10,10a,11,12,12a-dodecahidro-l, 4,7,10 dimethanodibenzo[a,e]cicloocteno (Declorano mais), polímeros epóxi bromados, e/ou compostos de (organo)fósforo, por exemplo, fósforo vermelho, alumínio dietilfosfinato, pentaeritritol espirobis (metil fosfonato), tricresil fosfato (TCP), e/ou compostos de nitrogênio, por exemplo, melamina cianurato, sais de melamina, melamina borato, e/ou combinações das abordagens mencionadas anteriormente dentro de um dos compostos, por exemplo, amônio polifosfato (APP), melamina polifosfato,
Tris (1,3-dicloroisopropil) fosfato.
[00032]
A mistura polimérica pode compreender pelo menos um sinergista para plastificantes que contêm halogênio, polímeros e retardantes de chama, por exemplo,
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14/21 trióxido de antimônio, estanato de zinco, hidroxiestanato de zinco, 2,3-Dimetil-2,3-difenilbutano, borato de zinco. São preferidos materiais com base em antimônio (Sb) e/ou zinco (Zn), especialmente são preferidos trióxido de antimônio e/ou estanato de zinco.
[00033] A mistura polimérica pode compreender pelo menos um agente de expansão químico adicional (por exemplo, releasing dióxido de carbono, nitrogênio ou oxigênio) escolhido a partir das classes de agentes de expansão orgânicos e/ou agentes de expansão inorgânicos.
[00034] A mistura polimérica adicionalmente pode compreender um sistema estabilizador de reversão e/ou calor. Os estabilizantes podem ser escolhidos a partir das classes de negros de carbono, óxidos de metal (por exemplo, óxido de ferro) e hidróxidos (por exemplo, hidróxido de magnésio), complexos orgânicos de metal, capturadores de radical (por exemplo, derivados de tocoferol), silicatos complexos (por exemplo, perlita, vermiculita), e combinações dos mesmos.
[00035] A mistura polimérica pode compreender adicionalmente ingredientes como biocidas, estabilizantes (por exemplo, versus UV, ozônio, reversão etc.), cores etc., de qualquer tipo em qualquer razão, incluindo aditivos para aprimorar a sua fabricação, aplicação e desempenho, tais como inibidores, retardantes, aceleradores, etc. A presente mistura polimérica pode compreender adicionalmente aditivos para formação de coque e/ou aditivos de intumescimento, como grafita expandida, para propósitos de proteção geral e/ou para fechar e
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15/21 proteger, por exemplo, penetrações de parede e anteparo. Além disso, a presente mistura polimérica pode compreender substâncias que levam a um efeito de autoparafinação no caso de fogo, como silício contendo compostos e/ou promotores de adesão internos para garantir propriedades autoadesivas em aplicações de coextrusão e colaminação, tais como ésteres de silicato, silanos funcionais, polióis, etc.
[00036] Todos os ingredientes mencionados anteriormente mostram fácil misturação e boa dispersão em uma grande faixa de dosagem.
[00037] A mistura polimérica pode ser misturada por métodos padrão bem divulgados na indústria da borracha, por exemplo, em um misturador interno (Banbury®), extrusora de parafuso único ou de parafuso duplo ou em um moinho, são preferidos misturadores internos. A conformação pode ser realizada em extrusoras, prensas, máquinas de calandragem, etc. São preferidas extrusoras devido às possibilidades de vulcanizar e expandir o material continuamente dentro de um forno de ar quente, forno de micro-ondas, banho salino, etc. São preferidos fornos de ar quente e de micro-ondas, já que - dentre outras coisas - nenhuma etapa de limpeza adicional é necessária.
[00038] Uma maior vantagem do material reivindicado é a capacidade de alcançar FEFs de baixa densidade com excelentes propriedades técnicas sem o uso de ADCA, em que o uso sozinho de OBSH ou agentes de expansão químicos endotérmicos ou até a proporção errada de tais agentes de expansão possui várias desvantagens mencionadas
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16/21 anteriormente. Adicionalmente, tais densidades também não podem ser alcançadas com uma quantidade aumentada de ADCA, pelo menos não com propriedades técnicas comparáveis.
[00039]
É uma vantagem adicional que tal material seja fabricado em temperaturas de processamento mais baixas devido às temperaturas de decomposição mais baixas de
OBSH e agentes de expansão endotérmicos, assim risco de reversão significativamente reduzido.
As altas temperaturas de processamento necessárias para ADCA podem levar a um excesso de aquecimento dentro da espuma, em que descoloração degradações podem ocorrer facilmente.
[00040]
É uma vantagem proeminente do material reivindicado que os compostos usados são de baixa viscosidade e, portanto, podem ser processados facilmente (baixo cisalhamento, queima, etc.), não obstante resultando em baixas densidades e espumas estáveis mecânicas iguais ou melhores do que materiais espumados de
ADCA. Se materiais de baixa viscosidade são fabricados usando
ADCA, o desempenho mecânico é pior e as densidades são maiores.
Menores densidades são preferidas já que o acúmulo de calor durante a extrusão reduzido, portanto velocidade de extrusão pode ser aumentada de forma que o tempo de processamentos pode ser reduzido.
[00041]
Uma vantagem surpreendente do material reivindicado menor quantidade de aceleradores necessários para a reticulação do material em comparação com o uso de ADCA, adicionalmente as temperaturas de
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17/21 processamento são menores e os tempos de processamento são iguais ou ainda mais curtos.
[00042]
Uma vantagem adicional do material reivindicado é a excelente rigidez e flexibilidade simultânea, capacidade de corte e dobramento levando a uma aplicabilidade fácil e rápida durante a instalação.
[00043]
Outra vantagem do material reivindicado é o alto grau de células fechadas, determinado por uma absorção de água de vácuo de < 5,0%, preferivelmente
2,5% de acordo com ASTM D 1056.
[00044]
É uma vantagem adicional que material reivindicado proveja alto valor de transmissão de vapor de água (WVT)s de > 3.000, preferivelmente > 5.000 de acordo com EN 13469 / EN 12086 (dependendo também de outras matérias-primas uso da mistura de agente de expansão não possui um impacto negativo no valor de WVT em comparação com o ADCA usado. Portanto, o material pode ser usado para isolamento em baixa temperatura (< 0°C), já que o objeto a ser isolado é bem protegido a partir de corrosão de isolamento (UIC) através da condensação de umidade.
[00045] Outra vantagem do material reivindicado é a sua versatilidade com relação ao equipamento de produção. Ele pode ser produzido economicamente por um processo contínuo, por exemplo, por extrusão ou coextrusão. O material também pode ser laminado, moldado, comoldado, sobremoldado, soldado etc. diretamente como sistema de monocamada ou de múltiplas camadas e assim pode ser aplicado em conformação irrestrita para várias superfícies
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18/21 em indústrias automotiva, de transporte, aeronáutica, de construção e edificação, marinha e fora de costa, mobiliário, engenharia de maquinário e muitas outras, até mesmo por termoformação ou outros métodos de conformação. 0 material reivindicado pode ser particularmente fabricado na forma de tubos e folhas em um processo contínuo em várias espessuras de parede e diâmetros internos; ainda mais adequados são espessuras de parede entre 3 e 50 mm.
Exemplos [00046] Nos seguintes exemplos e exemplos comparativos um processo de fabricação em quatro etapas é usado: antes de tudo misturando os componentes da mistura polimérica (sem agentes de expansão e sistema de reticulação), a seguir com a adição do sistema de reticulação e mistura de agente de expansão em uma segunda etapa de mistura, subsequentemente a extrusão (conformação) e finalmente expansão e reticulação. Em vez de duas etapas
de mistura, o material também pode ser resfriado no
misturador ou em um moinho e o sistema de reticulação e
mistura de agente de expansão pode ser adicionado dentro da
primeira etapa de mistura.
[00047] A extrusão foi realizada em uma extrusora de
vácuo de parafuso único alimentada por tira que provê tubos e folhas não expandidos. Estes eram reticulados e expandidos simultaneamente em uma cascata de forno de ar quente de cinco fornos para folhas de 25 mm de espessura de parede e tubos de 25 mm de espessura de parede e 22 mm de diâmetro interno. A Tabela 1 lista as matérias-primas usadas para a mistura polimérica. A Tabela 2 fornece uma
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19/21 visão geral sobre a composição de tais exemplos de misturas poliméricas e A Tabela 3 compreende algumas propriedades técnicas do material espumado e reticulado.
Tabela 1: Matérias-primas
Nome químico Nome comercial Fornecedor
Borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) Europrene® N 2860 Polimeri Europe, Itália
Borracha de dieno de etileno propileno (EPDM) KEP650 Kumho Poychem, Coréia do Sul
Etileno vinil acetato (EVA) Levapren® 400 Arlanxeo, Alemanha
Polietileno clorado (CPE) Elaslen® 401AY Showa Denko, Japão
Difenil cresil fosfato (DPK) Disflamoll® DPK Lanxess, Alemanha
Óleo de parafina (PO) Sunpar® 2280 Sunoco Europe, Dinamarca
Negro de carbono (CB) Corax® N550 Evonik Industries, Alemanha
Hidróxido de alumínio (ATH) AluMill® F280 Europe Minerais, Holanda
Mistura de huntita / hidromagnesita (HH) Securoc® C10 Ankeport, Holanda
Trióxido de antimônio (ATX) Triox® Produits Chimiques de Lucette, França
Azodicarbonamida (ADC) Unicell® D 300 K Tramaco, Alemanha
Decabromodifenil éter (Deca-BDE) Saytex® 102 E Albemarle, França
4,4'-oxibis(benzenosulfonil hidrazida) (OBSH) Tracei® OBSH 160 NER Tramaco, Alemanha
Bicarbonato de sódio (SB) Bicar® Solvay®, França
Tabela 2: Composição de exemplos de misturas poliméricas
1* 2* 3* 4* 5 6 7
Borracha de acrilonitrila butadieno (NBR) 85,0 85,0 85,0 85,0 85,0
Borracha de dieno de etileno - propileno (EPDM) 80,0 80,0
Etileno vinil acetato (EVA) 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0
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20/21
Polietileno clorado (CPE) 20,0 20,0
Difenil cresil fosfato (DPK) 75,0 75,0 75,0 75,0 75,0
Óleo de parafina (PO) - - - 45,0 - - 45,0
Negro de carbono (CB) 10,0 10,0 10,0 15,0 10,0 10,0 15,0
Hidróxido de alumínio (ATH) 200,0 200,0 200,0 150,0 200,0 200,0 150,0
Mistura de huntita / hidromagnesita (HH) 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0
Trióxido de antimônio (ATX) 10,0 10,0
Azodicarbonamida (ADC) 60,0 - - 55,0 - - -
Decabromodifenil éter (Deca-BDE) 70,0 70,0
4,4' - oxibis(benzenosulfonil hidrazida) (OBSH) 130,0 80,0 110,0 95,0 90,0
Bicarbonato de sódio (SB) 50,0 20,0 35,0 30,0
Aditivos, agentes de reticulação, etc. (AD) 30,0 30,0 30,0 25,0 25,0 25,0 20,0
525,0 595,0 595,0 520,0 590,0 590,0 580,0
*exemplos comparativos apresenta a com DIN EN ISO 845) , condutividade térmica em 0°C acordo com DIN EN ISO
8497 / DIN EN de vapor de água (de acordo com ASTM D 1056) e transmissão de vapor de água (WVT, de acordo com EN 13469 / EN de exemplos comparativos 1 a 4 e exemplos inovadores a 7.
[00049] Claramente ela mostra que o equilíbrio correto entre OBSH e agente de expansão endotérmico (por exemplo, bicarbonato de pode aprimorar significativamente as propriedades técnicas da espuma resultante, enquanto o uso sozinho de OBSH ou uma maior
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21/21 parte de agente de expansão endotérmico possui o efeito oposto, especialmente com relação a WVT.
[00050] Além das propriedades técnicas listadas, um aumento na deflexão por compressão (de acordo com ASTM D 1056) para os exemplos inovadores 5 a 7 pode ser observado, também, apesar de tais amostras possuírem as menores densidades.
Tabela 3: Propriedades técnicas
Material Densidade Condutividade térmica Absorção de vapor de água WVT
[Kg/m3] [W/ (m*k) @ 0°C [%]
1* 62 0,0385 2,8 3200
2* 60 0,0392 7,0 800
3* 68 0,0412 6, 2 400
4 * 60 0,0390 2,2 4600
5 49 0,0349 1,7 6200
6 53 0,0362 2,2 5400
7 53 0,0355 1,3 7300
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Claims (15)

1. Mistura polimérica, caracterizada pelo fato de que compreende:
a. < 40,0 % em peso, preferivelmente < 33,3 % em peso, mas > 10,0 % em peso, preferivelmente > 12,5 % em peso de pelo menos um elastômero ou mistura de termoplástico/elastômero, em que pelo menos 25 % em peso são pelo menos um enxofre e/ou polímero reticulável de óxido de metal e
b. 5 a 40 % em peso, preferivelmente 10 a 30 % em peso de uma mistura de agente de expansão compreendendo em si de 70 a 95 % em peso de 4,4 '-Oxibis (benzenosulfonil hidrazida) e 5 a 30 % em peso de pelo menos um agente de expansão endotérmico, em que a 4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) e o pelo menos um agente de expansão endotérmico somam até 100%.
2. Mistura polimérica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elastômero ou mistura de termoplástico/elastômero compreende pelo menos 80 phr de borracha de acrilonitrila butadieno e/ou policloropreno e/ou borracha de etileno propileno dieno e/ou borracha de butila, incluindo borracha de butila clorada e bromada e/ou borracha de butadieno e/ou borracha de estireno butadieno e/ou poli(cloreto de vinila), incluindo os seus copolímeros e terpolímeros e/ou polietileno, incluindo os seus copolímeros e terpolímeros e/ou polietileno clorado.
3. Mistura polimérica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o agente de expansão endotérmico da mistura de agente de expansão é um carbonato
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2/4 ou carbonato de hidrogênio, preferivelmente bicarbonato de sódio.
4. Mistura polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que tanto a 4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) quanto o pelo menos um agente de expansão endotérmico possuem um tamanho de partícula médio de 1 a 20 pm, preferivelmente de 1 a 12 pm, especialmente preferido de 2 a 8 pm de acordo com a ISO 13320:2009.
5. Mistura polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a 4,4'Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) e o pelo menos um agente de expansão endotérmico são revestidos ou modificados na superfície.
6. Mistura polimérica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a 4,4'-Oxibis(benzenosulfonil hidrazida) e o pelo menos um agente de expansão endotérmico são revestidos com ácidos graxos e/ou sais de metal de ácidos graxos e/ou modificados na superfície por silanização.
7. Mistura polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos 60 phr, preferivelmente pelo menos 100 phr de pelo menos um material de carga inorgânico.
8. Mistura polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos um material de carga inorgânico é de metal e/ou metade de natureza de calcogênio de metal, preferivelmente um preenhimento inorgânico que libera água e/ou dióxido de carbono e/ou monóxido de carbono em temperaturas acima de
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3/4
180 °C, especialmente são preferidos hidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio, huntita e/ou hidromagnesita.
9. Mistura polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um plastificante que está presente na formulação em pelo menos 15 phr, preferivelmente pelo menos 20 phr, especialmente preferido pelo menos 25 phr.
10. Mistura polimérica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um retardante de chama, preferivelmente um organo halogênio (bromado e/ou clorado) e/ou composto de (organo)fósforo ou qualquer mistura dos mesmos.
11. Material flexível expandido e reticulado que pode ser obtido a partir da mistura polimérica como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que possui uma densidade de d 70 kg/m3, preferivelmente d 60 kg/m3, especialmente preferido d 55 kg/m3 de acordo com a DIN EN ISO 845.
12. Material, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que possui uma estrutura de célula fechada, determinada por uma absorção de água de vácuo de < 5,0%, preferivelmente < 2,5% de acordo com ASTM D 1056.
13. Material, de acordo com a reivindicação 11 e 12, caracterizado pelo fato de que possui um valor de transmissão de vapor de água (WVT) de ã 3.000, preferivelmente ã 5.000 de acordo com a EN 13469 / EN 12086.
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4/4
14. Uso do material como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que é para o isolamento térmico e/ou acústico.
15. Processo para fabricar o material como definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende misturar os componentes poliméricos como definidos na reivindicação 1 sem a mistura de agente de expansão e o sistema de reticulação como definido na reivindicação 1, a seguir adicionando o dito sistema de reticulação e a mistura de agente de expansão em uma segunda etapa de mistura, subsequentemente extrusando (conformando) e finalmente expandindo e reticulando.
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