ES2651451T3 - Panel con barrera contra incendios - Google Patents

Abstract

Un panel, que comprende: un primer revestimiento de metal; una capa de espuma aislante; y una capa de barrera contra incendios entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma, comprendiendo la capa de barrera contra incendios una dispersión de grafito expandible en una matriz polimérica de poliisocianurato, en donde: la matriz polimérica se forma por reacción a un índice de isocianato de más que 250 de un reaccionante que contiene isocianato y un reaccionante de poliol que incluye un poliol de cadena larga de peso equivalente de más que 300, y la cantidad de grafito expandible por unidad de área es al menos 200 g/m2.

Description

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DESCRIPCION

Panel con barrera contra incendios Campo

Las realizaciones se refieren a paneles y disposiciones de paneles que incluyen barreras contra incendios, a construcciones que incluyen tales paneles, y a metodos para formar los paneles y disposiciones de paneles.

Introduccion

Las espumas ngidas de polfmeros proporcionan un buen aislamiento termico y pueden usarse en componentes de construccion tales como paneles preaislados "sandwich". Los paneles preaislados pueden ser autosoportables y usarse, p.ej. en tabiques interiores, muros externos, fachadas y techos. El documento US2012/189838A1 describe un panel que comprende un revestimiento de metal, una capa de espuma aislante y una "capa adhesiva de poliisocianurato entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma. Se describe un ejemplo de formulacion adhesiva donde se hace reaccionar un reaccionante de isocianato con un reaccionante de poliol que tiene un numero de hidroxilo de 55, a un mdice de 300.

Compendio

Las realizaciones se pueden realizar proporcionando un panel que incluye un primer revestimiento de metal, una capa de espuma aislante y una capa de barrera contra incendios entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma. La capa de barrera contra incendios incluye una dispersion de grafito expandible en una matriz polimerica de poliisocianurato. La matriz polimerica se forma por reaccion, a un mdice de isocianato de mas que 250, de un reaccionante que contiene isocianato y un reaccionante de poliol que incluye un poliol de cadena larga de peso equivalente de mas que 300. La cantidad de grafito expandible por unidad de area es al menos 200 g/m2

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un panel 10 segun una realizacion ilustrativa. Las capas, que pueden no estar todas presentes, se ilustran en el siguiente orden: revestimiento A1 de metal, capa B de barrera contra incendios, capa C de barrera contra incendios, espuma D aislante y revestimiento A2 de metal.

La FIG. 2 ilustra una vista lateral de un panel 10 que incluye una region de union segun una realizacion ilustrativa. Los componentes, que pueden no estar todos presentes, incluyen los siguientes: revestimiento A de metal, junta E estandar y/o capa de union, capa B de barrera contra incendios, y espuma D aislante (la colocacion relativa de la junta E estandar y/o capa de union y la capa B de barrera contra incendios puede ser variada).

La FIG. 3 ilustra una vista lateral de una disposicion ilustrativa del panel 10 de la FIG. 2 montado en un panel adyacente. Se muestran tornillos autoenrroscables en los extremos de la region de la junta.

La FIG. 4 ilustra la disposicion del nucleo de espuma ("espuma PIR") y la capa de barrera contra incendios ("Capa Intum.") con relacion al fuego, mientras que la FIG. 4 (A) ilustra cuando la capa de barrera contra incendios esta en el lado del nucleo de espuma cercano al fuego ("lado caliente"), y la FIG. (B) ilustra cuando la capa de barrera contra incendios esta en el lado del nucleo de espuma alejado del fuego ("lado fno").

La FIG. 5 ilustra los resultados del analisis termogravimetrico para la capa de barrera contra incendios del Ejemplo de Trabajo 1 (que tiene un mdice de isocianato de 1.290) y una capa de barrera contra incendios comparativa (que tiene un mdice de isocianato 200), mientras que el eje x representa la temperatura (°C) y el eje y representa la masa restante (%).

Descripcion detallada

Los paneles sandwich pueden incluir un nucleo de espuma ngido de poliuretano/poliisocianurato (PUR/PIR) unido a las capas de revestimiento de metal, p.ej., de acero, aluminio o capas tensionadas de papel de metal. Las realizaciones se refieren a un panel sandwich que incluye un revestimiento de metal, una capa aislante de espuma, y una capa de barrera contra incendios entre el revestimiento de metal y la capa de espuma. La capa de barrera contra incendios incluye una dispersion de grafito expandible en una matriz polimerica de poliisocianurato, en la que la matriz polimerica se forma por reaccion a un mdice de mas que 250 de un reaccionante que contiene isocianato y un reaccionante de poliol que comprende un poliol de cadena larga de peso equivalente de mas que 300. Segun las realizaciones, la cantidad de grafito expandible por unidad de area del panel es al menos 200 g/m2. El panel puede incluir ademas otro revestimiento de metal en el lado opuesto de la capa de espuma. El panel puede ser autosoportable.

Puede estar presente o no una capa de barrera contra incendios adicional entre el otro revestimiento de metal y la espuma. Esta capa de barrera contra incendios puede ser la misma o no que la primera capa de barrera contra incendios. El panel puede incluir una capa delgada de polfmero basado en poliisocianato no expandido o ligeramente expandido formado a partir de un isocianato y un poliol, que se usa para promover la adhesion entre el

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revestimiento de metal y el nucleo de espuma y/entre el revestimiento de metal y una capa de barrera contra incendios. Esta capa delgada puede denominarse capa adicional de poliuretano/poliisocianurato o capa promotora de adhesion.

Capa de barrera contra incendios

La capa de barrera contra incendios tambien se denomina en la presente memoria capa intumescente, primera capa de barrera contra incendios y capa de barrera contra incendios que incluye grafito expandible. La capa de barrera contra incendios esta colocada entre la capa de espuma (p.ej., nucleo de espuma) y el revestimiento de metal. Por ejemplo, la capa de barrera contra incendios es continua y esta unida de forma continua (en una unica area sin espacios en la misma) al revestimiento de metal y a la capa de espuma. La capa de barrera contra incendios puede considerarse como una capa promotora de adhesion modificada. La capa de barrera contra incendios puede tener una densidad de al menos 2O0 g/l (p.ej., al menos 500 g/l). La capa de barrera contra incendios puede tener un espesor de 2 mm a 30 mm (p.ej., 2 mm a 25 mm, 3 mm a 20 mm, 5 mm a 15 mm, etc.).

La capa de barrera contra incendios proporciona propiedades de barrera termica, es decir, un gradiente de temperatura en condiciones de incendio. Esto esta destinado a mejorar el rendimiento del aislamiento durante el ensayo de resistencia al fuego. La idoneidad de un material para actuar como material de barrera termica puede evaluarse, p.ej., a escala de laboratorio usando el procedimiento de ensayo descrito a continuacion y/o midiendo el aumento de temperatura con un termopar colocado en la interfaz entre el material de barrera termica y la capa de espuma (o colocado en la capa de espuma a cierta distancia de la interfaz). Segun una realizacion ilustrativa, la capa de barrera contra incendios tiene una conductividad termica (factor k) inferior a 0,2 W/(m*K), medida a temperatura ambiente.

La capa de barrera contra incendios puede ser ngida. Por ejemplo, la capa de barrera contra incendios puede tener una temperatura de transicion vftrea de al menos 50 °C (p.ej., aproximadamente 100 °C). La capa de barrera contra incendios puede tener un modulo de Young segun UNI eN iSo 604 de al menos 30 MPa (p.ej., aproximadamente 80 MPa).

El grafito expandible se usa para proporcionar propiedades de barrera termica en la capa de barrera contra incendios. El grafito expandible (un compuesto de intercalacion de grafito tambien denominado "grafito exfoliante") es un material en partfculas que se puede expandir en condiciones de incendio. El grafito expandible puede prepararse, por ejemplo, sumergiendo grafito natural en escamas en un bano de acido cromico, despues acido sulfurico concentrado. Segun una realizacion ilustrativa, las partfculas de grafito expandibles tienen un tamano medio de partfcula de 200 pm a 300 pm. El grafito expandible puede ser capaz de expandirse a al menos 200 veces (por ejemplo, 250 a 350 veces) su volumen inicial. Los diferentes grafitos expandibles pueden tener diferentes temperaturas de expansion. De acuerdo con una realizacion ilustrativa, el grafito expandible comienza su expansion a aproximadamente 160 °C a 170 °C. Es deseable una temperatura de expansion baja donde la capa de barrera contra incendios esta en el lado opuesto del nucleo de espuma desde la fuente de fuego potencial (p.ej., vease la FIG. 4 (B)). Tipos ilustrativos de grafito expandible incluyen QUIMIDROGA Grade 250 y NORD-MlN® KP 251 (disponible en el mercado en Nordmann Rassmann).

Sin pretender estar vinculado a ninguna teona, cuando es expuesta al calor de un incendio en desarrollo, la capa de barrera contra incendios sufre una modificacion ffsica/qmmica que conduce a la formacion de un carbon carbonoso poroso altamente expandido que cuando esta en el lado de fuego del nucleo de espuma (p.ej., vease la Fig. 4 (A)) ayuda a proteger el nucleo de espuma del impacto de las llamas, y cuando esta en el lado frio (p.ej., vease la Fig. 4 (B)) ayuda sellando grietas en el nucleo de espuma y contribuye a proporcionar propiedades de barrera termica.

Segun las realizaciones, la cantidad de grafito expandible presente por unidad de area del panel se calcula en base al espesor de la capa, la densidad de la capa y el porcentaje en peso de grafito expandible en la capa de barrera contra incendios (expresado como porcentaje en peso dividido por 100, como entendena un experto en la tecnica) incorporado en los reaccionantes:

Cantidad de grafito = (% en peso de grafito expandible a componentes totales en la capa de

expandible por unidad de barrera contra incendios) /100 x (densidad de la capa de barrera contra area incendios) x (espesor de la capa de barrera contra incendios)

Se cree que la cantidad de grafito expandible por unidad de area determina la expansion alcanzable de la capa y el grado de proteccion contra incendios. La cantidad de grafito expandible por unidad de area es al menos 200 g/m2, al menos 300 g/m2, al menos 500 g/m2, al menos 600 g/m2, y/o al menos 800 g/m2. En una realizacion ilustrativa, la cantidad de grafito expandible por unidad de area es al menos 900 g/m2 (p.ej., aproximadamente 1.000 g/m2). Por ejemplo, la cantidad de grafito expandible por unidad de area puede ser de 300 g/m2 a 1.500 g/m2 (por ejemplo, 500 g/m2 a 1.250 g/m2, 600 g/m2 a 1.200 g/m2, 900 g/m2 a 1.100 g/m2, etc.)

El grafito expandible se dispersa en una matriz polimerica de poliisocianurato (PI). El termino "PI" se usa en la presente memoria para polfmeros a base de poliisocianato formados a alto mdice de isocianato. La matriz polimerica

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incluira tanto grupos isocianurato como uretano. El poUmero a base de poliisocianato tiene tfpicamente buenas propiedades adhesivas al nucleo de espuma, capas de barrera contra incendios adicionales y/o los revestimientos de metal. La matriz polimerica PI se forma a partir de un componente de poliol que incluye al menos un reaccionante de poliol y un componente de isocianato que incluye al menos un reaccionante que contiene isocianato.

El componente de poliol incluye al menos un poliol de cadena larga que tiene un peso equivalente de mas que 300, mas que 1000 y/o mas que 1200. El peso equivalente (EW) se define como el peso del compuesto por sitio reactivo. El peso equivalente se puede calcular como EW = 56,1 X 1.000/OH donde OH = numero de hidroxilo. Tambien pueden incluirse uno o mas polioles de cadena no larga en el componente de poliol. Por ejemplo, el al menos un reaccionante de poliol puede consistir en uno o mas polioles de cadena larga, es decir, no estan presentes otros polioles. Los polioles de cadena larga controlan la densidad de reticulacion y reducen la fragilidad. Tambien se cree que tales polioles promueven la union a revestimientos (por ejemplo, revestimientos de acero).

El poliol de cadena larga del componente de poliol puede ser un polieter poliol y/o un poliester poliol. La funcionalidad del poliol de cadena larga puede ser de 2 a 3. Iniciadores ilustrativos incluyen glicol, glicerina y trimetilolpropano. Polioles ilustrativos incluyen polioles VORANOL™ (polieter polioles disponibles de The Dow Chemical Company), cuyos ejemplos incluyen VORANOL™ CP 4702 (un polieter poliol formado anadiendo oxido de propileno y oxido de etileno a un iniciador de glicerina, una funcionalidad nominal de 3 y un EW de aproximadamente 1580) y VORANOL™ P1010 (un polieter poliol formado anadiendo oxido de propileno a un iniciador de propilenglicol, una funcionalidad nominal de 2, una EW de aproximadamente 508). Otros polioles ilustrativos incluyen polfmeros STEPANPOL™ (poliester polioles disponibles en Stepan Company), cuyos ejemplos incluyen STEPANPOL™ PS 70L. Pueden usarse varias combinaciones de polioles para formar el componente de poliol.

El componente de isocianato puede incluir reaccionantes que contienen isocianato que son poliisocianatos alifaticos, cicloalifaticos, alidclicos, arilalifaticos y/o aromaticos y derivados de los mismos. Los derivados ilustrativos incluyen alofanato, biuret y prepolfmero terminado en NCO. Segun una realizacion ilustrativa, el componente de isocianato incluye al menos un isocianato aromatico, p.ej., al menos un poliisocianato aromatico. Por ejemplo, el componente de isocianato puede incluir diisocianatos aromaticos tales como al menos un isomero de diisocianato de tolueno (TDI), TDI bruto, al menos un isomero de diisocianato de difenilmetileno (MDI), MDI bruto y/o metilenpolifenilpoliisocianato de mayor funcionalidad. Como se emplea en la presente memoria, MDI se refiere a poliisocianatos seleccionados de isomeros de diisocianato de difenilmetano, poliisocianatos de polifenilmetileno y derivados de los mismos que llevan al menos dos grupos isocianato. El MDI crudo, polimerico o puro se puede hacer reaccionar con polioles o poliaminas para producir MDI modificado. Tambien pueden usarse mezclas de MDI polimerico y monomerico. El MDI tiene ventajosamente una media de 2 a 3,5 (p.ej., de 2,0 a 3,2) grupos isocianato por molecula. Reaccionantes que contienen isocianato ilustrativos incluyen isocianato de PMDI VORANATE™ M229 (un diisocianato de metilendifenilo polimerico con una media de 2,7 grupos isocianato por molecula, disponible en The Dow Chemical Company).

Un mdice para formar la matriz polimerica de PI es mas que 250, mas que 300, mas que 500 y/o mas que 700. La matriz polimerica de PI puede ser menor que 2.000. El termino "mdice" se refiere al mdice de isocianato, que es el numero de equivalentes de compuesto que contiene isocianato anadido por 100 equivalentes teoricos de compuesto reactivo con isocianato. Un mdice de isocianato de 100 corresponde a un grupo isocianato por atomo de hidrogeno reactivo con isocianato presente, tal como de agua y la composicion de poliol. Un mdice mas alto indica una mayor cantidad de reaccionante que contiene isocianato. Se cree que un alto mdice de isocianato conduce a una mejor estabilidad termica (como se muestra en los ejemplos) y al comportamiento de reaccion al fuego, incluyendo una produccion de humo reducida.

Puede usarse un catalizador para formar la matriz polimerica de PI, p.ej., se puede usar un catalizador conocido en la tecnica. Catalizadores ilustrativos incluyen catalizadores de trimerizacion, que promueven la reaccion del isocianato consigo mismo. Ejemplos de catalizadores incluyen tris(dialquilaminoalquil)-s-hexahidrotriazinas (tales como 1,3,5-tris (N, N-dimetilaminopropil)-s-hexahidrotriazina), DABCO™ TMR 30, DaBCO™ K-2097 (acetato de potasio), DABCO™ K15 (octoato de potasio), POLYCAT™ 41, POLYCAT™ 43, POLYCAT™ 46, DABCO™ TMR, CURITHANE™ 52, hidroxidos de tetraalquilamonio (tales como hidroxido de tetrametilamonio), hidroxidos de metales alcalinos (tales como hidroxido de sodio), alcoxidos de metales alcalinos (tales como metoxido de sodio e isopropoxido de potasio) y sales de metales alcalinos de acidos grasos de cadena larga que tienen 10 a 20 atomos de carbono (y en algunas realizaciones, grupos hidroxilo colgantes).

Se puede usar un extensor de cadena, un compuesto de reticulacion y/o otro aditivo para formar la matriz polimerica de PI. Extensores de cadena ilustrativos incluyen dipropilenglicol, tripropilenglicol, dietilenglicol, polipropileno y polietilenglicol.

Capas de barrera contra incendios adicionales

Pueden estar presentes una o mas capas adicionales de barrera contra incendios. Puede disponerse una capa de barrera contra incendios adicional entre el revestimiento de metal y la capa de espuma en cualquiera o ambos lados de una primera capa de barrera contra incendios que incluye grafito expandible (como se discutio anteriormente) y/o puede estar entre otro revestimiento de metal y la capa de espuma. Donde esten presentes una o mas capas de

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barrera contra incendios adicionales entre el revestimiento de metal y la capa de espuma, las capas pueden formarse en cualquier orden sobre el revestimiento de metal. Si la capa de barrera contra incendios adicional no tiene propiedades adhesivas, puede ser deseable colocarla entre la primera capa de barrera contra incendios y la capa de espuma. Ademas, donde una capa de barrera contra incendios no tiene buenas propiedades adhesivas, puede usarse un adhesivo independiente. Por ejemplo, puede usarse una capa delgada de polfmero a base de poliisocianato no expandido o ligeramente expandido formado a partir de un isocianato y un poliol para promover la adhesion.

Las capas de barrera contra incendios (incluyendo la capa de barrera contra incendios que tiene grafito expandible y opcionalmente la una o mas capas de barrera contra incendios adicionales) pueden proporcionar algunas o todas las propiedades de barrera termica, propiedades de barrera de integridad estructural y propiedades endotermicas de un panel. Cuando estas propiedades son proporcionadas por la misma capa, pueden ser proporcionadas por diferentes materiales o por el mismo material dentro de esa capa. La idoneidad de un material para actuar como material de barrera de integridad estructural puede evaluarse, p.ej., colocando una muestra de dicho material aplicada sobre una capa de metal en una mufla calentada con una curva de temperatura comparable a un ensayo de resistencia al fuego, verificando la ausencia de grietas y huecos, y comprobando las propiedades mecanicas residuales. El material de barrera de integridad estructural puede formar una capa de carbon fuerte, coherente, que reducira la tendencia del nucleo de espuma subyacente a agrietarse.

Los materiales endotermicos son aquellos que estan adaptados para absorber el calor (especialmente el calor latente) a traves de un evento endotermico (p.ej., evaporacion del agua). Por ejemplo, la capa de barrera contra incendios adicional puede incluir alguna forma de agua incrustada que se libera y evapora en condiciones de incendio. Se discuten materiales ilustrativos, p.ej., en la Publicacion Internacional No. WO 2013/098859 (es decir, PCT/IT2011/000418).

Una capa de barrera contra incendios adicional ilustrativa es una capa que incluye lana mineral, que puede proporcionar propiedades de barrera termica. Por ejemplo, puede incluirse en el panel una capa de lana mineral de 30 a 50 mm de espesor. Estan disponibles en el mercado mantas y/o placas de lana mineral ilustrativas (p.ej., ROCKWOOL™ de Rockwool Italia S.p.A). La capa de lana mineral puede colocarse entre la capa de barrera contra incendios, que incluye grafito expandible y la capa nucleo de espuma.

Se discuten otros materiales de barrera contra incendios adicionales ilustrativos, p.ej., en la Publicacion Internacional No. WO 2013/053566 (es decir., PCT/EP2012/068069). Estos materiales de barrera contra incendios ilustrativos incluyen una mezcla ceramificante de compuestos inorganicos en una matriz de polfmero, un revestimiento de poliuretano/poliurea adhesivo modificado inorganico, fibras de vidrio en una matriz polimerica, sflice porosa en una matriz polimerica, y microesferas de vidrio huecas en una matriz polimerica.

Una mezcla ceramificante de compuestos inorganicos en una matriz polimerica se refiere a una dispersion de una mezcla ceramificante de compuestos inorganicos en una matriz polimerica que puede usarse como material de barrera de integridad estructural en una capa de barrera contra incendios adicional. La composicion ceramificante puede estar presente en una cantidad de 30% en peso a 70% en peso, en base al peso total de una sola capa de barrera contra incendios. El termino composicion ceramificante incluye composiciones que se descomponen y experimentan reaccion qmmica en condiciones de incendio para formar un producto ceramico poroso, autosoportable. Las mezclas ilustrativas incluyen minerales de silicato y fosfatos inorganicos. Puede estar presente una carga inorganica adicional y/o material expandible por calor. La mezcla ceramificante puede incluir, p.ej., algunos o todos de trihidroxido de aluminio, talco y polifosfato de amonio. Mezclas ilustrativas incluyen trihidroxido de aluminio (ATH)/talco/polifosfato de amonio (APP) y talco/APP/borato de zinc/grafito expandible.

La matriz polimerica, en la que se dispersa la mezcla ceramificante de compuestos inorganicos, puede ser un polfmero de poliisocianurato modificado con poliuretano. Dichos polfmeros pueden formarse a partir de un poliol (p.ej., un poliester poliol) y un isocianato (p.ej., un poliisocianato organico tal como un diisocianato de metilendifenilo polimerico que tiene una funcionalidad de aproximadamente 2,7). Puede usarse un catalizador. Un mdice apropiado es 180 o mas. Polioles ilustrativos incluyen polioles VORAMER™ (disponibles en The Dow Chemical Company). Segun otra realizacion ilustrativa, la matriz polimerica puede ser un polfmero de poliuretano (PU). Tales polfmeros pueden formarse a partir de un poliol (p.ej., un polieter poliol) y un isocianato (por ejemplo, un poliisocianato organico que tiene una funcionalidad de aproximadamente 2,7). Puede usarse un catalizador. Un mdice apropiado es de 80 a 180. Polioles ilustrativos incluyen polioles VORANOL™ (disponibles en The Dow Chemical Company).

Poliuretano/poliurea adhesivo se refiere a un revestimiento adhesivo de poliuretano/poliurea formado por la reaccion de una disolucion acuosa de silicato de sodio (nombre comun vidrio soluble) con un prepolfmero hidrofilo que puede usarse como material de barrera de integridad estructural en una capa de barrera contra incendios adicional. La Publicacion Internacional No. WO 2006/010697 (Huntsman, mencionado anteriormente) se refiere a tales revestimientos de PU/poliurea a base de vidrio soluble. Pueden dispersarse otros materiales de barrera contra incendios en el revestimiento. Un prepolfmero de poliuretano hidrofilo ilustrativo es un isocianato de clase HYPOL™ de Dow. Tal revestimiento puede actuar como un material endotermico. Puede permanecer algo de agua atrapada cineticamente en el polfmero y/o las redes inorganicas del revestimiento, ya que la viscosidad aumenta rapidamente durante la reaccion de formacion del polfmero. Por lo tanto, cuando el revestimiento se calienta, la temperatura en

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una cara no expuesta del poKmero puede permanecer a aproximadamente 100°C durante algun tiempo mientras se evapora el agua.

Fibras de vidrio se refieren a fibras que pueden usarse como un material de barrera de integridad estructural en una capa de barrera contra incendios adicional. Por ejemplo, pueden usarse fibras de vidrio cortadas de 5 mm a 75 mm de longitud y/o 10 a 13 pm de diametro. Alternativas a las fibras de vidrio incluyen, p.ej., fibras de roca, fibras de basalto y fibras de carbono. Las fibras pueden dispersarse en una matriz polimerica, p.ej., una matriz polimerica del tipo descrito con respecto a la mezcla ceramificante de compuestos inorganicos en la matriz polimerica, anteriormente.

Sflice porosa se refiere a un material a base de sflice porosa que puede usarse como material de barrera termica en una capa de barrera contra incendios adicional. La sflice porosa puede estar presente en una cantidad de 1% en peso a 10% en peso, en base al peso total de la unica capa de barrera contra incendios. Una forma ilustrativa de sflice porosa es la sflice nanoporosa y particularmente el aerogel de sflice. Puede usarse sflice porosa dispersa en una matriz polimerica. La matriz polimerica puede preformarse o puede formarse in situ. Estan disponibles en el mercado dispersiones preformadas ilustrativas de sflice nanoporosa en matriz polimerica como "mantas de aerogel" (p.ej., Cabot Thermal Wrap™). Estas pueden incluir granulos de aerogel de sflice dispersados en fibras polimericas no tejidas, p.ej., de polietileno y/o poliester. Pueden formarse in situ dispersiones de sflice nanoporosa en una matriz polimerica usando polvo de aerogel de sflice disponible en el mercado. Un polvo nanoporoso de aerogel de sflice ilustrativo disponible en el mercado es Cabot Nanogel™.

Segun realizaciones ilustrativas, puede usarse sflice porosa dispersa en una matriz polimerica hidrofila, un revestimiento adhesivo de poliuretano/poliurea con propiedades de barrera de integridad estructural del tipo descrito anteriormente, o un revestimiento de poliuretano o de poliisocianurato modificado con poliuretano del tipo discutido en "Mezcla ceramificante de compuestos inorganicos en la matriz polimerica" anteriormente.

Microesferas de vidrio huecas se refieren a un material a base de vidrio hueco que puede usarse como material hforido de barrera de integridad estructural y material de barrera termica en una capa de barrera contra incendios adicional. Se discuten materiales ilustrativos en la Publicacion Internacional No. WO 2010/065724. Estan disponibles en el mercado materiales ilustrativos (p.ej., S35 Glass Bubbles™ de 3M). Las partfculas pueden usarse en una matriz polimerica, p.ej., usando uno de los materiales polimericos discutidos anteriormente. Las microesferas de vidrio huecas pueden tener un diametro medio en el intervalo de 10 pm a 120 pm. Las microesferas de vidrio huecas pueden estar presentes en una cantidad de 5% en peso a 50% en peso, en base al peso total de una unica capa de barrera contra incendios. Por ejemplo, una matriz polimerica que forma la capa de barrera contra incendios que incluye microesferas de vidrio huecas se llena con 20% en peso de microesferas S35.

Revestimientos

Como se explico anteriormente, el panel incluye un revestimiento de metal. Puede disponerse un primer revestimiento de metal cerca de la primera capa de barrera contra incendios (que incluye grafito expandible) de modo que la primera capa de barrera contra incendios este entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma. Puede incluirse un segundo revestimiento de metal en el panel en la cara opuesta del primer revestimiento de metal. El primer y segundo revestimientos de metal pueden ser iguales o diferentes. Cada revestimiento de metal puede estar hecho independientemente de acero (por ejemplo, acero lacado, prepintado o galvanizado) o aluminio. Cada revestimiento de metal puede tener independientemente un espesor de 0,2 mm a 2 mm (p.ej., 0,3 a 0,8 mm, 0,4 a 0,6 mm, etc.). Segun una realizacion ilustrativa, el primer revestimiento de metal puede estar hecho de un mismo material y tener el mismo espesor que el segundo revestimiento de metal.

Segun una realizacion ilustrativa, un revestimiento (es decir, el revestimiento externo) esta destinado a estar orientado hacia el exterior de una construccion (es decir, un edificio u otra estructura construida) en uso. El otro revestimiento (es decir, revestimiento interno) esta orientado hacia el interior de la construccion en uso. Por consideraciones de construccion, generalmente se espera que un incendio se iniciara en el interior de un edificio (es decir, en el lado del revestimiento interno). Donde se usen los paneles en una pared interna, el termino revestimiento interno puede usarse para el revestimiento colocado hacia el lado (p.ej., una habitacion) donde el riesgo de incendio es mayor (p.ej., teniendo en cuenta el riesgo de las operaciones y/o la carga termica). El revestimiento externo puede ser corrugado, por ejemplo, cuando el panel es un panel de techo. Los revestimientos internos y externos pueden tener perfiles de union no simetricos, por ejemplo, donde se deben formar juntas ocultas entre paneles adyacentes.

Capa de espuma (nucleo de espuma)

El panel incluye una capa de espuma aislante (tambien denominada nucleo de espuma). El nucleo de espuma puede ser ngido. El nucleo de espuma puede tener un espesor de 20 mm a 250 mm. El nucleo de espuma puede incluir espuma de poliisocianurato (PIR) o espuma de poliuretano (PUR). Por ejemplo, el nucleo de espuma se puede formar a partir de un poliol (p.ej., combinado con un agente de expansion y un catalizador) y un isocianato (p.ej., un poliisocianato organico tal como un diisocianato de metilendifenilo u otro isocianato discutido en la seccion titulada "Capa de barrera contra incendios" anteriormente). El mdice de isocianato puede ser 180 o mas. Por

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ejemplo, el mdice de isocianato puede ser menos que 500. El mdice de isocianato para formar la capa de espuma puede ser menor que el mdice de isocianato para formar la capa de barrera contra incendios que incluye grafito expandible, p.ej., el mdice de isocianato para formar la capa de barrera contra incendios que incluye grafito expandible puede ser 4 a 6 veces mayor que el mdice de isocianato para formar la capa de espuma. Materiales ilustrativos para formar la capa de espuma incluyen polioles VORATHERM™, catalizadores VORATHERM™ e isocianatos VORANATE™ (todos disponibles en The Dow Chemical Company). Un agente de expansion ilustrativo es n-pentano.

El nucleo de espuma puede incluir opcionalmente componentes adicionales, p.ej., para refuerzo y/o para mejorar las propiedades de reaccion al fuego. Por ejemplo, pueden incrustarse fibras de vidrio en el nucleo de espuma.

Estructura del panel

Se muestra una estructura de panel ilustrativa en la FIG. 1, en la que un panel 10 incluye un primer revestimiento A1, una capa B de barrera contra incendios, una capa C de barrera contra incendios adicional, un nucleo D de espuma y un segundo revestimiento A2 dispuestos en ese orden. Por ejemplo, las capas B y C de barrera contra incendios estan en contacto con el primer revestimiento A1 y el nucleo D de espuma, respectivamente. El primer revestimiento A1 puede ser el revestimiento interno o el revestimiento externo. En otra disposicion ilustrativa, puede excluirse la capa C de barrera contra incendios adicional. Son posibles otras estructuras de panel ilustrativas, p.ej., pueden incluirse una o mas capas de barrera contra incendios adicionales en cualquier lado del nucleo de espuma como se discutio anteriormente.

Procedimiento de fabricacion

Un metodo ilustrativo para formar un panel como se describe en la presente memoria incluye proporcionar un primer revestimiento de metal con una capa de barrera contra incendios en la forma de una mezcla de reaccion lfquida que comprende una dispersion en una mezcla de reaccion a base de isocianato de grafito expandible, y aplicar una capa de espuma aislante en la forma de una mezcla de reaccion lfquida a la capa de barrera contra incendios. El metodo puede incluir ademas aplicar un segundo revestimiento de metal a la capa de espuma aislante. Por ejemplo, los paneles sandwich pueden fabricarse mediante un procedimiento continuo o un procedimiento discontinuo (p.ej., un procedimiento continuo o un procedimiento discontinuo conocido en la tecnica). Un procedimiento de laminacion continuo puede usar una disposicion de cinta/banda doble, por ejemplo, en la que se deposita (se vierte o se pulveriza) una mezcla de reaccion lfquida para formar un polfmero espumado sobre una lamina de revestimiento inferior, que puede ser flexible o ngida. Puede ponerse en contacto una lamina de revestimiento superior con la mezcla formadora de espuma antes de que se cure y se vuelva ngida. Como alternativa ("laminador inverso"), la mezcla de reaccion puede depositarse sobre la lamina de revestimiento superior. El procedimiento discontinuo puede usar moldes.

El metodo para fabricar el panel puede incluir una etapa de formacion de la capa de barrera contra incendios haciendo reaccionar un reaccionante de poliol que comprende un poliol de cadena larga de peso equivalente de mas que 300 con un reaccioniante que contiene isocianato a un mdice de mas que 250 para formar la matriz de PI que tiene el grafito expandible dispersado en la misma. Por consiguiente, la composicion lfquida formadora de capas de barrera contra incendios que contiene grafito expandible disperso puede proporcionarse mezclando un componente de poliol, un componente de isocianato y el grafito expandible. La composicion formadora de capas de barrera contra incendios puede ser una mezcla de reaccion lfquida a base de isocianato. Los metodos para la introduccion del grafito expandible se discuten a continuacion.

El componente de poliol y/o el componente de isocianato tambien pueden incluir uno o mas catalizadores, reticuladores, extensores de cadena, tensioactivos, retardantes de llama, supresores de humo, agentes de secado, cargas y otros aditivos (p.ej., aditivos que se conocen en la tecnica). Algunos catalizadores son solidos o cristales y pueden disolverse opcionalmente en un disolvente apropiado (p.ej., el poliol, agua, dipropilenglicol u otro vehmulo).

Pueden usarse diversos metodos para introducir grafito expandible en la mezcla de reaccion lfquida. Por ejemplo, el grafito expandible puede premezclarse con el componente de poliol (p.ej., en una cantidad de 30% en peso, tal como 30% en peso a 40% en peso) o con el componente de isocianato. El grafito expandible puede dispersarse a alta concentracion en un vehmulo que se introduce en la mezcla de reaccion. El grafito expandible puede introducirse directamente en la mezcla de reaccion. Los metodos ilustrativos que pueden implementarse son como sigue:

(1) Puede suministrarse una premezcla de grafito expandible con el poliol y/o un componente de isocianato usando una bomba de engranaje de baja presion al cabezal de mezcla, donde se mezcla con el componente parental por medio de un agitador dinamico. (2) Puede dosificarse una dispersion de grafito expandible (suspension de grafito expandible) en un vehmulo (p.ej., de poliol o un retardante de llama) por medio de una bomba de engranaje de baja presion como una corriente axial en un cabezal de mezcla de alta presion. Segun esta realizacion, la suspension de grafito expandible puede entrar en el cabezal de mezcla a traves de una boquilla ortogonal a las dos corrientes de choque a alta presion del componente de poliol y el componente de isocianato. Un aparato ilustrativo es Cannon SoliStream™. (3) El grafito expandible puede introducirse directamente en el cabezal de mezcla, p.ej., usando un

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aparato Desma™ (Desma™ Tec es un cabezal de mezcla que permite mezclar el componente de poliol Kquido, el componente de isocianato Kquido y el grafito expandible solido por medio de una unidad de tomillo de granulado). (4) Se puede anadir grafito expandible externamente despues de que la mezcla de reaccion haya salido del cabezal de mezcla.

La composicion formadora de capas de barrera contra incendios puede aplicarse sobre (por ejemplo, directamente sobre) el primer revestimiento. Por ejemplo, la capa de barrera contra incendios se forma sobre la superficie superior de un revestimiento inferior mediante la aplicacion de una mezcla de reaccion lfquida al revestimiento inferior, lo que es, por supuesto, mas facil que la aplicacion al lado inferior de un revestimiento superior. El revestimiento inferior puede ser el revestimiento externo mencionado anteriormente, es decir, el revestimiento que se va a orientar en el uso hacia el exterior de una construccion. La una o mas capas de barrera contra incendios adicionales, si estan presentes, pueden aplicarse en un metodo similar. Adicional o alternativamente, una o mas capas de barrera contra incendios adicionales pueden aplicarse en forma solida. Una capa de barrera contra incendios en forma solida puede fijarse con una composicion adhesiva. Si se usa un adhesivo, el adhesivo puede aplicarse en forma lfquida. Si se ha aplicado una capa de barrera contra incendios anterior en forma lfquida, puede que no sea necesaria una composicion adhesiva.

Puede haber un retraso entre la etapa de aplicacion de la composicion formadora de capas de barrera contra incendios y la etapa de aplicacion de la composicion formadora de capas de espuma para permitir la gelificacion de la capa de barrera contra incendios. Por ejemplo, este retraso es 10 segundos o mas.

Un procedimiento de laminacion continuo puede incluir lo siguiente: (i) transportar una lamina de revestimiento inferior, (ii) dispensar sobre la lamina de revestimiento inferior una mezcla de reaccion lfquida para formar la capa de barrera contra incendios, (iii) dejar que se solidifique la mezcla de reaccion de la capa de barrera contra incendios al menos parcialmente, (iv) dispensar una mezcla de reaccion lfquida para formar la capa de nucleo sobre la parte superior de la capa de barrera contra incendios, (v) transportar una lamina de revestimiento superior, (vi) dejar que la mezcla de reaccion de la capa central se expanda, se cure y se una al revestimiento y capa de barrera contra incendios (p.ej., bajo presion continua usando un transportador doble). Pueden formarse despues paneles independientes mediante corte.

Un procedimiento discontinuo que usa moldes puede incluir colocar los revestimientos de metal en un molde (p.ej., un molde calentado) e inyectar la mezcla de reaccion para formar la capa de espuma aislante (p.ej., usando una maquina de espumacion) para llenar el molde y adherirse a los revestimientos de metal y/o cualquier otra capa. La una o mas capas de barrera contra incendios pueden anadirse antes de que los revestimientos de metal se coloquen en el molde o mientras los revestimientos de metal esten en el molde (antes de la inyeccion de espuma).

Puede usarse una disposicion para ayudar en la distribucion uniforme de las mezclas de reaccion lfquidas a traves de la anchura del panel prospectivo. Por ejemplo, puede usarse una manguera de descarga que tenga un extremo que se desplace a traves de una anchura espedfica (p.ej., por medio de una barra oscilante) o una tubena que se extienda a lo largo de la anchura de la lmea y provista de varios orificios de descarga.

Junta de barrera contra incendios

Una disposicion de paneles puede incluir dos o mas paneles adyacentes. Segun una realizacion ilustrativa, cada panel en la disposicion incluye un revestimiento de metal y una capa de espuma aislante. Ademas, un material de barrera contra incendios situado en una region de union entre paneles adyacentes, mientras que el material de barrera contra incendios incluye una dispersion de grafito expandible en una matriz polimerica de poliisocianurato y la matriz polimerica se forma por reaccion a un mdice de mas que 250 de un reaccionante que contiene isocianato y un reaccionante de poliol que comprende un poliol de cadena larga de peso equivalente mayor que 300. La cantidad de grafito expandible por unidad de area del material de barrera contra incendios es al menos 200 g/m2. Los materiales adecuados de barrera contra incendios para juntas son los materiales de barrera contra incendios para formar la capa de barrera contra incendios discutida anteriormente. El material de barrera contra incendios puede aplicarse en la forma de una mezcla de reaccion lfquida a la region de la union, por ejemplo, por vertido o pulverizacion. La aplicacion del material de barrera contra incendios puede hacerse durante la produccion del panel, despues de la produccion del panel o en el sitio antes de la instalacion del panel. Pueden incluirse dos o mas materiales de barrera contra incendios.

Haciendo referencia a las FIGS. 2 y 3, un panel 10 puede incluir revestimientos A opuestos y un nucleo 10 de espuma. Los paneles 10 adyacentes estan montados uno a otro con partes superpuestas, p.ej., un panel que tiene una parte macho a lo largo de su borde puede montarse en un panel que tiene una parte hembra complementaria a lo largo de su borde. Los paneles pueden montarse uno a otro y/o a la estructura del edificio. Los paneles pueden unirse mediante ajuste de friccion y/o usando tornillos. Puede disponerse un material B de barrera contra incendios y, opcionalmente, otra capa E, cerca de las porciones superpuestas de los paneles 10 adyacentes de manera que se dispongan en la region de union de los paneles 10 adyacentes. La disposicion del material B de barrera contra incendios y la capa E puede variarse (p.ej., la capa B en contacto con el nucleo de espuma y la capa E encima de la capa B, o viceversa).

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Opcionalmente, puede colocarse una junta en la region de union y esta puede coincidir con la capa E. La junta puede estar formada por espuma. Por ejemplo, las uniones laterales entre paneles sandwich adyacentes pueden sellarse con juntas de espuma flexibles, p.ej., usando juntas de espuma flexibles conocidas en la tecnica. La junta puede ser alimentada desde rodillos durante la produccion del panel. La junta principal es para proporcionar un sellado hermetico al aire/agua cuando se instalan los paneles.

Aspectos adicionales

En un aspecto adicional, las realizaciones ilustrativas se refieren a una construccion (p.ej. un edificio o una estructura de edificio tal como una pared o techo) que incluye uno o mas paneles como se describio anteriormente, opcionalmente con al menos un primer revestimiento de metal orientado hacia el exterior de la construccion (lado fno en caso de incendio). Donde la construccion no forma una pared/techo exterior de un edificio, al menos un revestimiento de metal puede orientarse hacia el lado fno, es decir, lejos del lado donde el riesgo de incendio es mayor (lado caliente). Haciendo referencia a la realizacion ilustrativa en la FIG. 4 (A), la capa intumescente (primera capa de barrera contra incendios) esta dispuesta mas cerca del lado caliente en comparacion con la capa de espuma PIR. Haciendo referencia a la realizacion ilustrativa en la FIG. 4 (B), la capa intumescente esta dispuesta mas cerca del lado fno en comparacion con la capa de espuma PIR.

Por ejemplo, un panel puede describirse como que incluye un primer revestimiento de metal a ser orientado hacia el exterior de una construccion en uso, un segundo revestimiento de metal a ser orientado hacia el interior de la construccion en uso, una capa de espuma aislante entre el primer y segundo revestimiento de metal, y una capa de barrera contra incendios entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma, mientras que no esta presente ninguna capa de barrera contra incendios entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma, o mientras que cualquier capa de barrera contra incendios presente entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma tiene un peso de no mas que 1.000 g/m2 o un espesor de no mas que 2 mm. El espesor de cualquier capa de barrera contra incendios presente entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma puede ser no mas que 0,3 mm. Segun una realizacion ilustrativa, no esta presente ninguna capa de barrera contra incendios entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma. Por ejemplo, no esta presente ninguna capa de ningun tipo entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma, o una capa que no proporciona propiedades de barrera termica significativas, propiedades de integridad estructural y/o propiedades endotermicas entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma (tal capa adhesiva).

Segun las realizaciones, los paneles sandwich tienen muy buenas propiedades de resistencia al fuego, incluso cuando la capa de barrera contra incendios esta orientada lejos de la fuente de fuego. Por lo tanto, pueden obtenerse buenas propiedades de resistencia al fuego cuando se coloca una capa de barrera contra incendios entre el nucleo de espuma y el revestimiento externo de un panel y cuando la capa de barrera contra incendios se coloca entre el nucleo de espuma y el revestimiento interno del panel. Los paneles pueden tener buena estabilidad termica, buenas propiedades mecanicas y fabricarse facilmente utilizando un procedimiento continuo. El uso de PI en las barreras contra incendios puede permitir una buena adherencia al revestimiento de metal y al nucleo de espuma PIR. Estos hallazgos con respecto a las capas de barrera contra incendios tambien pueden aplicarse a los materiales de barrera contra incendios utilizados en proteccion de juntas.

A modo de resumen y revision, el rendimiento actual de la resistencia al fuego de los paneles sandwich revestidos de metal, donde la capa aislante es una espuma PIR, es, como mucho, EI 60 en un panel de 200 mm de espesor (donde "E" se refiere a integridad y "I" a aislamiento, y es seguido por el numero de minutos para los que el componente es efectivo). Los estandares de referencia son EN 1363-1/2 y EN 1364-1. Sin embargo, los materiales de nucleo de espuma polimericos son tipicamente combustibles y dejan poco residuo carbonoso al arder. Por lo tanto, proporcionan una integridad estructural limitada en condiciones de incendio. La integridad estructural es importante para prolongar la estabilidad de la construccion y para mantener barreras al paso del calor, el humo y el fuego. Ademas, se ha observado que cuando un panel sandwich tfpico se trata en condiciones de horno, el revestimiento de acero se deslamina rapidamente del nucleo de espuma y aparecen grietas en la espuma. Ademas, se ha encontrado que durante un ensayo de resistencia al fuego, las temperaturas aumentan mas rapido en las uniones entre paneles en comparacion con los cuerpos de los paneles. Como resultado, las juntas son areas debiles que afectan al rendimiento de la resistencia al fuego de todo el panel.

Se han hecho intentos para mejorar el rendimiento de resistencia al fuego, p.ej., incorporando aditivos retardantes de llama en la espuma y usando materiales de revestimiento gruesos incombustibles (por ejemplo, yeso). La solicitud europea num. eP 0891860 describe un panel compuesto resistente al fuego con una capa de alfombra intumescente (por ejemplo, material estabilizado con fibra mineral a base de grafito) interpuesta entre un nucleo de material plastico ngido expandido y una capa exterior de metal. La alfombra esta perforada con agujeros para permitir la union entre el nucleo y la capa de metal. La Publicacion No. WO 2006/010697 (Huntsman) describe composiciones de revestimiento de PU/poliurea modificadas inorganicamente que se pueden obtener haciendo reaccionar vidrio soluble (silicato de metal alcalino acuoso) y opcionalmente un poliol con un isocianato. Se describe un panel sandwich que comprende una capa de dicha composicion entre la capa aislante y el revestimiento. Las juntas dentro del panel sandwich tambien pueden sellarse con dicho revestimiento. El rendimiento al fuego del revestimiento puede mejorarse adicionalmente mediante la adicion de retardantes de llama, p.ej., grafito expandible. La publicacion de patente de EE.UU. No. 2008/0038516 (BASF) describe un material compuesto de aislamiento

termico, que comprende dos laminas de metal con un material de nucleo termicamente aislante, por lo que, entre el material de nucleo termicamente aislante y al menos una de las laminas de metal, esta dispuesta una capa intumescente de proteccion contra incendios. La composicion intumescente de la capa de proteccion contra incendios puede basarse en silicato de metal alcalino, grafito expandible o mica expandible.

5 La solicitud internacional No. WO 2013/053566 (es decir., PCT/EP2012/068069), se refiere a un panel que incluye un revestimiento de metal, una capa de espuma aislante, y al menos una capa de barrera contra incendios entre el revestimiento de metal y la capa de espuma. La capa de barrera contra incendios incluye al menos una de sflice porosa, microesferas de vidrio huecas, fibras de vidrio, una composicion ceramificante inorganica, una dispersion en una matriz polimerica de poliuretano o matriz polimerica de poliuretano/poliisocianurato o matriz polimerica de 10 poliuretano/poliurea de grafito expansible.

Todas las partes y porcentajes son en peso a menos que se indique lo contrario. Todas las descripciones de peso molecular se basan en un peso molecular medio numerico, a menos que se indique lo contrario. Las caractensticas descritas en relacion con cualquier aspecto de las diversas realizaciones discutidas en la presente memoria pueden usarse en combinacion con cualquier otro aspecto de las diversas realizaciones.

15 Ejemplos

Los paneles de muestra para los Ejemplos de Trabajo 1 a 7 y los Ejemplos Comparativos A a C se preparan usando revestimientos de acero lacado y una capa de espuma PIR que tiene una composicion segun la Tabla 1, a continuacion. En particular, para formar una mezcla de reaccion para formar la capa de espuma PIR, se forma un componente reactivo con isocianato mezclando con una agitacion mecanica el poliol VORATHERM™ CN 804, el 20 catalizador VORATHERM™ CN 626 y n-pentano.

Tabla 1

Espuma PIR

Componentes

Unidades

VORATHERM™ CN 804 (poliol)

Partes en peso 100

VORATHERM™ CN 626 (catalizador)

Partes en peso 3

VORANATE™ M 600 (isocianato)

Partes en peso 171

n-pentano

Partes en peso 11

Propiedades de la mezcla de reaccion

fndice de isocianato

290

Ejemplo de Trabajo 1

El Ejemplo de Trabajo 1 incluye un revestimiento de acero inferior, una capa de barrera contra incendios preparada 25 segun la composicion en la Tabla 2, a continuacion, una capa de espuma PlR preparada segun la composicion en la Tabla 1 anterior y un revestimiento de acero superior. En particular, el Ejemplo de Trabajo 1 es una muestra de panel de metal aislado de 700 x 700 x 80 mm que tiene un espesor total de 80 mm, que incluye revestimientos inferior y superior de acero lacado (teniendo cada revestimiento un espesor de 0,50 mm). Para formar la muestra, el revestimiento inferior de acero se trata con la composicion de la capa de barrera contra incendios. Espedficamente, 30 el tratamiento del acero inferior se lleva a cabo formando una premezcla de grafito expandible con un componente de poliol que tiene la composicion mostrada en la Tabla 2, a continuacion. La premezcla se mezcla manualmente con un mezclador giratorio Heidolph (3.000 rpm) en un cubo de plastico. Despues, la premezcla se anade a un componente de isocianato que tiene la composicion que se muestra en la Tabla 2, a continuacion, para formar una mezcla de reaccion. Despues de 15 segundos de agitacion con el agitador Heidolph, la mezcla de reaccion se vierte 35 rapidamente sobre el revestimiento de acero lacado de 700 x 700 x 80 mm, que se coloca en un molde de prensa termostatizado electricamente a 60°C.

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Capa de barrera de incendios

Grafito expandible

Unidades

Grafito Expandible Quimidroga Grado 250

Partes en peso 50,5

Componente de poliol

VORANOL™ CP 4702 (poliol)

Partes en peso 100

DABCO™ K2097 (catalizador)

Partes en peso 1

Componente de isocianato

Isocianato VORANATE™ M 229

Partes en peso 132

Propiedades de la mezcla de reaccion

fndice de isocianato

1.290

Cantidad de aditivo en el reactivo

% en peso 33

Cantidad de aditivo en la composicion de la capa de barrera contra incendios

% en peso 18

La cantidad de capa de barrera contra incendios vertida sobre el revestimiento de acero permite una concentracion de grafito expandible de aproximadamente 1.500 g/m2. La densidad de la capa de barrera contra incendios resultante es de aproximadamente 800 kg/m3 y el espesor de la capa es de aproximadamente 10 mm.

Se usa una maquina de poliuretano Cannon™ A40 de alta presion para espumar sobre la capa de barrera contra incendios (que esta sobre el revestimiento de acero colocado en el molde que esta termostatizado electricamente a 60°C). La maquina de poliuretano es una maquina de dos componentes, en la que el tanque de poliol incluye el poliol VORAtHeRM™ CN 804, el catalizador VORATHERM™ CN 626 y n-pentano, segun las cantidades en la Tabla 1. El tanque de isocianato incluye VORANATE™ M 600, segun la cantidad en la Tabla 1. El vertido de la mezcla reactiva que forma espuma sobre la capa de barrera contra incendios se lleva a cabo durante 10 segundos en el molde abierto. Despues, el revestimiento de acero superior se pone en la parte superior de la espuma durante el aumento de la espuma. A continuacion, se cierra el molde y se deja curar durante 30 minutos. Despues de 30 minutos, se desmoldea una muestra de panel sandwich revestida de acero segun el Ejemplo de Trabajo 1. La densidad moldeada del nucleo de espuma PIR D es 60 kg/m3.

Ejemplo de Trabajo 2

El Ejemplo de Trabajo 2 incluye un revestimiento de acero inferior, una capa de barrera contra incendios preparada segun la composicion en la Tabla 2, anterior, una capa de lana mineral, una capa de espuma PIR preparada segun la composicion de la Tabla 1, anterior, y un revestimiento de acero superior. El Ejemplo de Trabajo 2 se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 1, excepto que se pone una losa adicional de 700 x 700 x 20 mm de lana mineral (lana basaltica de Rockwool Italia S.p.A., densidad 100 kg/m3) encima de la capa de barrera contra incendios antes de formar la capa de espuma PIR. Posteriormente, la capa de espuma PIR se vierte sobre la capa de lana mineral, pero la cantidad de espuma PIR vertida desde la maquina Cannon™ A40 se reduce (menos espacio en el molde debido a la presencia de la capa de lana mineral) para obtener una densidad moldeada de la espuma de 60 kg/m3.

Ejemplo Comparativo A

El Ejemplo Comparativo A incluye un revestimiento de acero inferior, una capa de espuma PIR preparada segun la composicion en la Tabla 1, anterior, y un revestimiento de acero superior. En particular, el Ejemplo Comparativo A es una muestra de panel de metal aislado de 700 x 700 x 80 mm que tiene un espesor total de 80 mm, que incluye revestimientos inferior y superior de acero lacado (teniendo cada revestimiento un espesor de 0,50 mm). El Ejemplo Comparativo A se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 1, excepto que la

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etapa de formacion de la capa de barrera se excluye, de tal manera que la capa de espuma PIR se forma directamente sobre el revestimiento de acero inferior.

Ejemplo Comparativo B

El Ejemplo Comparativo B incluye un revestimiento de acero inferior, una capa de barrera contra incendios preparada segun la Publicacion Internacional No. WO 2013/053566 (es decir, una composicion formadora de poliuretano-isocianurato que funciona a un mdice NCO 200), una capa de espuma PIR preparada segun la composicion en la Tabla 1, anterior, y un revestimiento de acero superior. El Ejemplo Comparativo B es una muestra de panel de metal aislado de 700 x 700 x 80 mm que tiene un espesor total de 80 mm, que incluye revestimientos inferior y superior de acero lacado (teniendo cada revestimiento un espesor de 0,50 mm). El Ejemplo Comparativo B se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 1, excepto que se cambia la composicion de la capa de barrera.

Ejemplo de Trabajo 3

El Ejemplo de Trabajo 3 es similar al Ejemplo de Trabajo 1, excepto que se usa un metodo continuo (en lugar de un metodo discontinuo que usa moldes) para obtener las muestras que tienen un espesor de 100 mm para tener las dimensiones globales de 700 x 700 x 100 mm. Para formar el Ejemplo de Trabajo 3, se utiliza una lmea continua SAIP™ equipada con una maquina de alta presion para formar la capa de espuma PIR. El procedimiento, denominado comunmente Laminacion de Doble Banda con Revestimiento Rfgido, permite que la espuma PIR se eleve y se cure en el espacio restringido de un transportador doble calentado. La composicion formadora de espuma PIR es dispensada por el cabezal mezclador de alta presion mediante dos tubos de plastico fijos ("pokers") con agujeros centrados a una distancia de 38 mm, siendo los dos pokers colocados uno al lado del otro a traves de la anchura de la lmea (esta disposicion puede proporcionar una buena homogeneidad de la espuma). Ademas, para lograr una distribucion uniforme de la capa de barrera contra incendios sobre el revestimiento de acero inferior, se conecta un cabezal de mezcla de baja presion a una manguera de descarga que tiene un extremo que se desplaza a traves de la anchura del transportador por medio de una barra oscilante.

De manera importante, la composicion formadora de la capa de barrera contra incendios se ajusta para que tenga un tiempo de endurecimiento corto, permitiendo que la etapa del vertido de la composicion formadora de espuma PIR se produzca sobre un material curado. Este ajuste puede permitir una separacion mtida y clara de las dos capas, lo que potencialmente no podna alcanzarse cuando se vierte una mezcla de reacccion lfquida sobre la parte superior de otra mezcla de reaccion lfquida.

Tabla 3

Ejemplo de Trabajo 3 Caracteristicas del panel

Unidades

Espesor del panel

mm 100

Tipo de revestimiento

Acero

Espesor del revestimiento

mm 0,50

Espesor de la capa de barrera contra incendios

mm 8-10

Densidad de la capa de barrera contra incendios

kg/m3 730

Densidad del nucleo de espuma PIR

kg/m3 50

Resistencia de union a la traccion (acero inferior/capa de barrera contra incendios/espuma)

kPa 220

Resistencia de union a la traccion (acero inferior/capa de barrera contra incendios)

kPa 360

Cantidad de grafito expandible por unidad de area

g/m2 ~1.080

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El procedimiento de lmea continua incluye las etapas de: (i) alimentar el revestimiento de acero inferior, (ii) dispensar la composicion formadora de capa de barrera contra incendios segun la formulacion en la Tabla 2 desde la maquina de baja presion al revestimiento de acero inferior, (iii) dispensar la composicion formadora de espuma PIR segun la formulacion en la Tabla 1 por medio de la maquina dispensadora de mezcla de alta presion (HP) sobre la capa de barrera contra incendios, (iv) alimentar el revestimiento de acero superior y (v) dejar que la espuma PIR suba y se cure en el transportador calentado. Los paneles de muestra se cortan despues sucesivamente a la longitud y el tamano deseados para los ensayos de media escala y para el ensayo EN-1364. Las caractensticas de la capa de barrera contra incendios (espesor, densidad y cantidad de grafito expandible por unidad de area) y del nucleo de espuma (densidad) son como se indican en la Tabla 3, anteriormente. Los Ejemplos 3A y 3B de la Tabla 4, a continuacion, incluyen la capa de barrera contra incendios en el lado caliente y el lado fno, respectivamente.

Ejemplo de Trabajo 4

El Ejemplo de Trabajo 4 se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 3, excepto que se anade una capa de lana mineral (40 mm de espesor, densidad 100 kg/m3, y disponible en Rockwool Italia spa). En particular, se colocan manualmente losas duras de lana mineral en la parte superior de la capa de barrera contra incendios no completamente curadas, y la capa de espuma PIR se forma encima de la capa de lana mineral. Por consiguiente, la capa de lana mineral se anade despues de dispensar la composicion formadora de la capa de barrera contra incendios y antes de la dispensacion de la composicion formadora de espuma PIR. Los Ejemplos 4A y 4B de la Tabla 4, a continuacion, incluyen la capa de barrera contra incendios en el lado caliente y el lado fno, respectivamente.

Ejemplo de Trabajo 5

El Ejemplo de Trabajo 5 se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 3, excepto que el espesor total del panel se aumenta a l5o mm aumentando el espesor de la capa aislante de espuma.

Ejemplo de Trabajo 6

El Ejemplo de Trabajo 6 se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 3, excepto que se reduce el espesor de la capa de barrera contra incendios, mientras se mantiene un espesor total del panel de 100 mm, de tal manera que la cantidad de grafito expandible por unidad de area se reduce a 640 g/m2

Ejemplo de Trabajo 7

El Ejemplo de Trabajo 7 se prepara segun el procedimiento descrito con respecto al Ejemplo de Trabajo 3, excepto que el espesor del panel se vuelve a escalar a 120 mm y se incorpora un colchon de lamina de vidrio de refuerzo en el panel. El colchon de lamina de vidrio (productor: Schmelzer Industries Veils, 75 g/m2) se desenrolla despues de colar la capa de barrera contra incendios y antes de verter la mezcla de reaccion de espuma PIR. En la seccion de corte del panel final, es posible identificar fibras de vidrio dispersas a traves de la mayor parte del espesor de la capa de espuma. Los Ejemplos 7A y 7B de la Tabla 5, a continuacion, incluyen la capa de barrera contra incendios en el lado caliente y el lado fno, respectivamente.

Ejemplo Comparativo C

El Ejemplo Comparativo C es similar al Ejemplo Comparativo A, excepto que se usa el metodo continuo discutido anteriormente con respecto al Ejemplo de Trabajo 3 para formar los paneles de muestra. En particular, el Ejemplo Comparativo C incluye un revestimiento de acero inferior, una capa de espuma PIR preparada segun la composicion en la Tabla 1, anterior, y un revestimiento de acero superior.

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Resultados experimentales

Ej A Ej. B Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3A Ej. 3B Ej. 4A Ej. 4B Ej. C

Ubicacion de la capa de barrera contra incendios

* caliente caliente caliente caliente fno caliente fno *

Espesor total del panel (mm)

80 80 80 80 100 100 100 100 100

Numero de capas de barrera contra incendios

0 1 1 2 1 1 2 2 0

Tiempo promedio de falla de la muestra (minutos) f

45 56 110 90 65 52 69 73 41

* Se excluyo la capa de barrera contra incendios. f Valor dado como media de dos muestras

Los resultados de un ensayo de resistencia al fuego a media escala se reportan en la Tabla 4, anteriormente. El ensayo se llevo a cabo con un panel de muestra de 700 x 700 mmm en los paneles usando un horno capaz de seguir la curva temperatura/tiempo de la norma EN 1364-1 (en la que el fallo de resistencia del aislamiento se define como un aumento de la temperatura sobre la temperatura de la sala de 180°C medida con un termopar colocado sobre la superficie del panel externa al horno). Lado caliente se refiere a la posicion de la capa de barrera contra incendios adyacente a la cara del panel mas cercana a la fuente de calor, vease la FIG. 4 (A). Lado fno se refiere a la posicion de la capa de barrera contra incendios adyacente al lado del panel lejos de la fuente de calor, vease la FlG. 4 (B). Los Ejemplos de Trabajo 1, 2, 3A y 4A se ensayan con la capa de barrera contra incendios colocada en el lado caliente y los Ejemplos de Trabajo 3B y 4B se ensayan con la capa de barrera contra incendios en el lado fno. Se ensayan dos muestras independientes para cada uno de los Ejemplos de Trabajo 1 a 4 y el Ejemplo Comparativo A a C, y el resultado del tiempo de falla de la muestra se registra como una media en la Tabla 4.

Haciendo referencia a la Tabla 4, una capa de barrera contra incendios de grafito expandible en una matriz de polfmero PI de alto mdice mejora el rendimiento de resistencia al fuego (medido como tiempo de falla medio) cuando se coloca en el lado caliente o el lado fno en comparacion con cuando no esta presente una capa de barrera contra incendios. Ademas, cuando se usa la matriz PI de alto mdice para la capa de barrera contra incendios en el lado caliente (veanse los Ejemplos de Trabajo 1, 2, 3A y 4A), los resultados se mejoran con respecto a cuando se usa un poliuretano-isocianurato de mdice mas bajo en el lado caliente (vease el Ejemplo Comparativo B). Tambien se han observado mejoras donde la capa de barrera contra incendios de PI de alto mdice se combina con una capa de lana mineral adicional (veanse los Ejemplos de Trabajo 2, 4A y 4B).

Haciendo referencia a la Tabla 5, a continuacion, se realiza el ensayo EN 1364 (a gran escala) en las muestras de los Ejemplos de Trabajo 4 a 7 y en el Ejemplo Comparativo C. Para cada tipo de panel, se evalua en el ensayo un ensamblaje de pared de tres paneles; Los paneles, segun el estandar EN 1364, se ensamblan en un marco de 3x3 metros. Los termopares utilizados en el ensayo EN 1364 se dividen en secciones y cinco termopares centrales situados lejos de los bordes/juntas del panel representan el comportamiento de aislamiento de los cuerpos de los paneles. Segun EN 1364, hay dos criterios de falla de aislamiento para los cinco termopares de nucleo, y los criterios son los siguientes: (i) lectura de termopar unico superior a 180°C mas la media de temperatura al comienzo del ensayo ("temperatura ambiente"), y (ii) media de la temperatura del termopar superior a 140°C mas la temperatura ambiente. La integridad del ensamblaje, con el uso de la proteccion de junta/borde, se puede asegurar durante un penodo de tiempo igual o mayor que el tiempo de falla para los dos criterios de aislamiento citados.

Ej. 4A Ej.5 Ej.6 Ej. 7A Ej. 7B Ej.C

Ubicacion de la capa de barrera contra incendios

caliente fno fno caliente fno -

Espesor total (mm)

100 150 100 120 120 100

Numero de capas de barrera contra incendios

2 1 1 1 1 0

Cantidad 2de grafito expandible p°r unidad de area (g/m )

1.080 1.080 640 1.080 1.080 0

Falla del punto de aislamiento simple* (180°C + temperatura ambiente) (min)

60 >90 70 >67f >76 40

Falla de aislamiento de temperatura media* (140°C + temperatura ambiente) (min)

64 81 69 >67f 76 39

* No hubo fallas de integridad dentro del tiempo de ensayo de la falla de aislamiento. f La falla de integridad ocurre a los 67 minutos, que es antes de que ocurra una falla de aislamiento

El ensamblaje del marco incluye una proteccion de las uniones consistentes en tapajuntas de acero atomilladas a las superficies de los paneles, asf como la proteccion de los bordes del ensamblaje entre los paneles y el marco de 5 cemento de la plataforma de ensayo. Estos metodos son de uso comun y estan dirigidos a mejorar la integridad duradera del ensamblaje del panel durante el ensayo, algunas directrices con respecto a estos ensamblajes se pueden encontrar en eGolf Recommendation Bulletins (Grupo Europeo de Organizaciones para Ensayos, Inspeccion y Certificacion de Incendios).

Haciendo referencia a la FIG. 5, el analisis termogravimetrico se lleva a cabo en la matriz de polfmero PI usada para 10 la capa de barrera contra incendios del Ejemplo de Trabajo 1 (que tiene un mdice de isocianato de 1.290) y una matriz polimerica de capa de barrera contra incendios comparativa que tiene un mdice de isocianato 200 (como en el Ejemplo 2-6 de la publicacion internacional No. WO 2013/053566 o el Ejemplo Comparativo B de la presente descripcion). Se usa una rampa de temperatura de 30 a 800 °C a 10 °C por minuto. Se usa un flujo de nitrogeno. Como se muestra en la FIG. 5, a traves de la mayona de intervalos de temperatura, el polfmero Pi de alto mdice 15 tiene una perdida de peso mas baja, de modo que el polfmero es mas estable termicamente.

Haciendo referencia a la Tabla 6, se ensayan las propiedades ffsicas de cinco muestras de capas de barrera contra incendios preparadas de acuerdo con el proceso descrito para el Ejemplo de trabajo 3.

Numero de especimen

Modulo Deformacion de cedencia Tension de cedencia Deformacion a la rotura Tension a la rotura Tension max. Comentarios

(MPa) (%) (kPa) (%) (kPa) (kPa) ^Integridad mantenida durante la ensayo?(sf/no)

1

90,7 22,2 11.700 70,4 53.000 53.200 Sf

2

96,3 24,1 11.900 72,0 52.200 52.400 Sf

3

93,5 21,3 11.700 70,4 52.100 52.200 Sf

4

65,1 23,9 9.760 77,5 53.100 53.100 Sf

5

68,6 26,8 11.500 74,8 53.200 53.200 Sf

Media

82,8 23,7 11.300 73,0 52.700 52.900

La temperatura de transicion vftrea de la capa de barrera contra incendios se ensaya usando calorimetna de barrido diferencial (25-250° C, 10° C/min, nitrogeno, cacerola de aluminio). El inicio de la transicion es a 102° C. El 5 comportamiento de compresion de la capa de barrera contra incendios se mide en muestras de dimensiones 50 x 10 x 4 mm segun la norma UNI EN ISO 604. La carga de compresion se aplica en la direccion de la dimension principal (seccion transversal 10x4 mm). La baja fragilidad se refleja en la relativamente alta deformacion a la rotura.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Un panel, que comprende:

   un primer revestimiento de metal; una capa de espuma aislante; y

   una capa de barrera contra incendios entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma, comprendiendo la capa de barrera contra incendios una dispersion de grafito expandible en una matriz polimerica de poliisocianurato, en donde:

   la matriz polimerica se forma por reaccion a un mdice de isocianato de mas que 250 de un reaccionante que contiene isocianato y un reaccionante de poliol que incluye un poliol de cadena larga de peso equivalente de mas que 300, y

   la cantidad de grafito expandible por unidad de area es al menos 200 g/m2
2. 2. El panel segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un segundo revestimiento de metal en el lado opuesto de la capa de espuma desde el primer revestimiento de metal y que opcionalmente comprende ademas una capa de barrera contra incendios adicional entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma.
3. 3. El panel segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en donde la capa de barrera contra incendios es continua y esta unida de forma continua al primer revestimiento de metal y a la capa de espuma aislante.
4. 4. El panel segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la matriz polimerica de la capa de barrera contra incendios se forma mediante reaccion a un mdice de mas que 700.
5. 5. El panel segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el poliol de cadena larga es un polieter poliol o un poliester poliol.
6. 6. El panel segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la cantidad de grafito expandible por unidad de superficie es al menos 500 g/m2.
7. 7. El panel segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende ademas otra capa de barrera contra incendios entre el primer revestimiento de metal y la capa de espuma.
8. 8. El panel segun la reivindicacion 7, en donde la otra capa de barrera contra incendios incluye lana mineral.
9. 9. El panel segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 8, que comprende ademas: un segundo revestimiento de metal adaptado para ser orientado hacia el interior de una construccion en uso, en donde:

   el primer revestimiento de metal esta adaptado para ser orientadohacia el exterior de una construccion en uso,

   la capa de espuma esta entre el primer y el segundo revestimientos de metal, y

   no esta presente ninguna capa de barrera contra incendios entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma o cualquier capa de barrera contra el fuego presente entre el segundo revestimiento de metal y la capa de espuma tiene un peso de no mas que 1.000 g /2 o un espesor de no mas que 0,3 mm.
10. 10. Una construccion que comprende uno o mas paneles segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, y opcionalmente un primer revestimiento de metal de cada uno de los uno o mas paneles esta orientado hacia un exterior de la construccion.
11. 11. Un metodo para formar un panel segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

    proporcionar sobre un primer revestimiento de metal, una capa de barrera contra incendios en la forma de una primera mezcla de reaccion lfquida que incluye una dispersion de grafito expandible en una mezcla de reaccion a base de isocianato; y

    aplicar sobre la capa de barrera contra incendios, una capa de espuma aislante en la forma de una segunda mezcla de reaccion lfquida.
12. 12. El metodo segun con la reivindicacion 11, que comprende ademas aplicar un segundo revestimiento de metal sobre la capa de espuma aislante.

    10

    15
13. 13. El metodo segun la reivindicacion 11 o la reivindicacion 12, revestimiento inferior y la primera mezcla de reaccion Kquida se inferior.
14. 14. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 continuo.
15. 15. Una disposicion de panel, que comprende:

    dos o mas paneles adyacentes, opcionalmente segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo cada panel un revestimiento de metal y una capa de espuma aislante, y

    un material de barrera contra incendios situado en una region de union entre paneles adyacentes,

    en donde el material de barrera contra incendios incluye una dispersion de grafito expandible en una matriz polimerica de poliisocianurato, en donde:

    la matriz polimerica se forma por reaccion a un mdice de mas que 250 de un reaccionante que contiene isocianato y un reaccionante de poliol que comprende un poliol de cadena larga de peso equivalente mas que 300 y

    la cantidad de grafito expandible por unidad de area es al menos 200 g/m2

    en donde el primer revestimiento de metal es un aplica a una superficie superior del revestimiento

    a 13, en donde el metodo es un procedimiento