ES2695536T3

ES2695536T3 - Formulación de espuma de poliuretano en aerosol de un componente calificado B2 para aberturas de ventanas

Info

Publication number: ES2695536T3
Application number: ES15791827T
Authority: ES
Inventors: Steven P Crain; Lars Massueger; Carolin Boehm
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2019-01-08
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: CN107108835B; WO2016069356A1; CA2965506C; JP6659813B2; EP3212690A1; CA2965506A1; US20170247591A1; EP3212690B1; CN107108835A; JP2017535639A; JP2019039018A; US10519353B2

Abstract

Una formulación de espuma de poliuretano en aerosol de un componente, la formulación de espuma de poliuretano en aerosol de un componente caracterizada porque comprende: (a) un isocianato polimérico que tiene una funcionalidad nominal en un intervalo de 2,5 a 3,5 y presente en una concentración suficiente para proporcionar 10 a 20 por ciento en peso de grupos funcionales NCO sobre la base del peso total de isocianato y poliol en la formulación; (b) un componente de poliol que es al menos 85 por ciento en peso de poliéter alifático o poliéster poliol libre de funcionalidad aromática sobre la base del peso del componente de poliol total y que tiene una relación molar de poliol que tiene tres o más hidroxilos por molécula a moles totales de poliol total que está en un intervalo de 0,2 a 0,75; (c) un plastificante a una concentración en un intervalo de 15 a 30 por ciento en peso sobre la base del peso de la formulación total; (d) una concentración de fósforo en un intervalo de 1,5 a 3,5 por ciento en peso sobre la base del peso de la formulación total sin agente de soplado; (e) una concentración de halógeno en un intervalo de 5,5 a 11,5 por ciento en peso sobre la base del peso de la formulación total sin agente de soplado; (f) un agente de soplado a una concentración en un intervalo de 1,5 a 5 milimoles por gramo de peso de formulación sin agente de soplado; donde la formulación también se caracteriza por estar libre de grafito expandible y libre de poliol halogenado.

Description

DESCRIPCION

Formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente calificado B2 para aberturas de ventanas Antecedentes de la invencion

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a una formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente que logra una calificacion B2 en la prueba de DIN 4102 y que es adecuada para usar en el sellado de aberturas de ventanas.

Introduccion

Las aberturas de ventanas en estructuras de edificios ofrecen ubicaciones exigentes para el aislamiento. Las aberturas de ventanas tipicamente tienen huecos entre los marcos de ventanas y la estructura de soporte alrededor de la abertura de ventanas. Los huecos son una fuente de fugas de energfa si no estan sellados y aislados. El aislamiento/sellador de espuma polimerica en aerosol es una opcion comun y deseable para llenar estos huecos de ventanas. En particular, una espuma de poliuretano en aerosol de un componente (OCF) es una opcion deseable para aislar huecos de ventanas.

Los huecos de ventanas proporcionan desaffos tecnicos para el aislante/sellador. Para sellar el espacio de ventanas, el aislante/sellador se debe adherir a los materiales estructurales que definen el espacio y permanecer adherido a estos materiales estructurales a medida que experimentan expansion y contraccion termica con los cambios climaticos y cambios estructurales a medida que se asienta la estructura del edificio. Por lo tanto, el adhesivo estructural debe ser un material adhesivo, pero tambien debe ser un material flexible.

Por conveniencia en la aplicacion, es deseable que el aislante /sellador sea un material de espuma en aerosol, mas particularmente una formulacion de OCF para evitar las dificultades asociadas con la medicion de multiples componentes, como se requiere en las formulaciones de espuma de poliuretano en aerosol de dos componentes. Al mismo tiempo, la espuma formada por la formulacion de OCF debe ser suficientemente flexible no solo para moverse con los materiales estructurales a los que se adhiere, sino tambien para ajustarse a la separacion de la brecha sin deformar los miembros estructurales que definen la brecha. Si una formulacion de espuma en aerosol se expande con fuerza en una espuma ngida, la expansion puede mover los materiales estructurales que definen la brecha y, de ese modo, hacer que las penetraciones destinadas a ajustarse dentro de una abertura de ventanas ya no se ajusten adecuadamente en la abertura.

La OCF debe formar una estructura de espuma de celda abierta para permitir que el agente de soplado escape de la espuma y permitir que la humedad escape de los huecos de ventanas, pero al mismo tiempo inhiba el flujo de aire excesivo para no tener propiedades aislantes. Por lo tanto, es deseable que una espuma tenga una velocidad de flujo de aire entre 0,001 litros por segundo (L/s) y 0,02 L/s segun lo determinado por ASTM D3574.

Se ha realizado una gran cantidad de investigacion y desarrollo para identificar una formulacion de OCF que cumpla con estos requerimientos para usar como aislante/sellador de la brecha de ventanas. Ver, por ejemplo, los documentos WO2014/033231A1 y WO 02/12367A1 para dos solicitudes de patente publicadas que brindan soluciones propuestas para formulaciones de OCF para usar en huecos de ventanas. El documento EP2360197 describe composiciones de prepolfmero de poliisocianato, obtenidas mediante la mezcla de poliisocianatos con compuestos que tienen grupos reactivos con isocianato, propelente, retardantes de llama, catalizadores, agentes quelantes y, opcionalmente, otros aditivos, donde los poliisocianatos se usan en una cantidad, relacionada con los componentes usados, de modo que hay mas grupos isocianato contenidos que grupos reactivos con isocianato. Se incluyen reivindicaciones independientes para: (1) un recipiente a presion que contiene una composicion de prepolfmero de poliisocianato estable al almacenamiento; y (2) una espuma de poliuretano retardante de llama, obtenida al poner en contacto la composicion de prepolfmero de poliisocianato con agua.

Un desaffo adicional para los materiales aislantes/ selladores de ventanas de OCF es ahora la necesidad de lograr cierto rendimiento de retardante de llama para cumplir con la restriccion del codigo. En particular, se requiere que la OCF logre una calificacion B2 en las pruebas DlN 4102 en algunos pafses. Los ejemplos en el documento WO2014/033231A1 muestran que una calificacion B2 solo se logra cuando la espuma contiene mas de 12 por ciento en peso de halogeno (bromo mas cloro) sobre la base del peso de la formulacion de espuma. Es deseable encontrar una manera de lograr una calificacion B2 sin requerir tanto halogeno en la espuma. El documento WO2010/058036 describe una OCF que contiene grafito expandible para mejorar las propiedades retardantes de llama. Sin embargo, el grafito expandible es un material particulado solido que puede complicar la dispensacion de la formulacion de OCF al obturar las aberturas en los medios de dispensacion utilizados para aplicar la formulacion de OCF. Por lo tanto, es deseable evitar el uso de grafito expandible en una formulacion de OCF.

Es deseable y hana avanzar la tecnica de la tecnologfa OCF descubrir una formulacion de OCF que produzca una espuma flexible de celdas abiertas y logre una calificacion de resistencia al fuego B2 en la prueba DIN 4102 sin contener grafito expandible y que al mismo tiempo vez contenga menos de 12% en peso de halogeno sobre la base del peso de la formulacion.

Breve sumario de la invencion

La invencion se expone de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas. La presente invencion ofrece una solucion al problema de descubrir una formulacion de OCF pulverizable que produce una espuma de flexible, de celda abierta y que logra una calificacion de resistencia al fuego B2 en la prueba DIN 4102 sin contener grafito expandible y poliol halogenado, y al mismo tiempo que contiene menos de 12 por ciento en peso de halogeno sobre la base del peso de la formulacion.

La presente invencion es el resultado de descubrir sorprendentemente que equilibrar una relacion particular de polioles funcionales superiores (los polioles que tienen tres o mas grupos funcionales hidroxilo por molecula) a los polioles totales con un plastificante proporciona una formulacion de OCF que produce la solucion de espuma con menos de 12 por ciento en peso de halogeno sobre la base del peso de la formulacion. La relacion de polioles tiene un efecto sorprendente en la resistencia al fuego con una optima resistencia al fuego cuando la relacion de poliol establecida esta en un intervalo de 0,2 a 0,75.

La formulacion de la presente invencion es util como una formulacion de espuma de poliuretano en aerosol (OCF) de un componente, en particular para su uso como material aislante/sellador para huecos de abertura de ventanas. Descripcion detallada de la invencion

Los procedimientos de prueba se refieren al procedimiento de prueba mas reciente a la fecha de prioridad de este documento, a menos que se indique una fecha con el numero del procedimiento de prueba. Las referencias a los procedimientos de prueba contienen tanto una referencia a la sociedad de prueba como el numero del procedimiento de prueba. Se hace referencia a las organizaciones de procedimientos de prueba mediante una de las siguientes abreviaturas: ASTM se refiere a ASTM International (anteriormente conocida como American Society for Testing and Materials); EN se refiere a la norma europea; DIN se refiere al Deutsches Institute fur Normung; e ISO se refiere a la Organizacion Internacional de Estandares.

"Y/o" significa "y, o como alternativa". Todos los intervalos incluyen los puntos finales a menos que se indique lo contrario.

La formulacion de la presente invencion es una formulacion de espuma de poliuretano en aerosol (OCF) de un componente. Las formulaciones de OCF son formulaciones de poliuretano de curado por humedad, autoadhesivas y autoexpandible que se dispensan desde un recipiente presurizado unico. Las formulaciones de OCF se expanden en una espuma de poliuretano que se cura en presencia de humedad.

Las formulaciones de OCF son diferentes de las formulaciones de espuma de poliuretano en aerosol de dos componentes. Las formulaciones de espuma de poliuretano en aerosol de dos componentes comprenden dos componentes qmmicos diferentes, un componente de poliol y un componente de isocianato, que reaccionan entre sf para curar en un poliuretano. En una formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de dos componentes, el componente de poliol y el componente de isocianato se alimentan juntos en un dispositivo de dispensacion, se mezclan y se pulverizan desde el dispositivo de dispensacion donde la mezcla se espuma y se cura al reaccionar qmmicamente entre sf. Las composiciones de las formulaciones de OCF y las formulaciones de espuma de poliuretano en aerosol de dos componentes son materialmente diferentes o la formulacion de OCF se puede curar antes de usar.

La formulacion de OCF de la presente invencion esta disenada particularmente para tener propiedades deseables para sellar y aislar huecos alrededor de las aberturas de ventanas. Como tal, la espuma formada por la formulacion de OCF es una espuma flexible, lo que significa que tiene una recuperacion compresiva de mas del 45%, preferiblemente 50% o mas y puede ser 55% o mas, 60% o mas, 65% o mas, 70% o mas, 75% o mas, 80% o mas, 85% o mas, 90% o mas, 95% o mas, incluso 100% despues de la compresion en un 75% del espesor original de la espuma. Se debe evaluar la recuperacion compresiva de acuerdo con ISO 1856 despues de comprimir a 75% del espesor original durante tres dfas y dejar que transcurran 24 horas para la recuperacion. El espesor corresponde a la dimension menor de una muestra de espuma. La espuma tiene tres dimensiones mutuamente perpendiculares: espesor, ancho y largo. El espesor corresponde a la dimension que tiene la magnitud menor, mientras que la longitud corresponde a la dimension que tiene la magnitud mayor. De manera deseable, se debe analizar la flexibilidad de la espuma formada por una formulacion de OCF usando una espuma que tiene un espesor de aproximadamente 20 milfmetros.

La formulacion de OCF de la presente invencion comprende un isocianato polimerico. Los isocianatos polimericos adecuados incluyen poliisocianatos alifaticos, cicloalifaticos, arilalifaticos y preferiblemente aromaticos. Los ejemplos de isocianatos polimericos adecuados incluyen diisocianatos de alquileno que tienen de 4 a 12 atomos de carbono en el resto alquileno (tal como diisocianato de 1,12 dodecano; 1,5-diisocianato de 2-metilpentametileno; 1,4-diisocianato de tetrametileno; y 1,6-diisocianato de hexametileno), diisocianatos cicloalifaticos (tales como 1,3- y 1,4-diisocianato de ciclohexano; 1-siocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano; diisocianato de 2,4- y 2,6-hexahidrotolueno y las correspondientes mezclas de isomeros; diisocianato de 4,4'-, 2,2'- y 2,4'diciclohexilmetano y las correspondientes mezclas de isomeros) y preferiblemente diisocianatos y poliisocianatos aromaticos (tal como diisocianato de 2,4- y 2,6-tolueno y las correspondientes mezclas de isomeros; diisocianatos de 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenilmetano; isocianatos de polimetilen polifenilo; mezclas de diisocianatos de 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenilmetano; e isocianatos de polimetilen polifenilo (PMDI); cualquier diisocianato de difenilmetano o PMDI que se modifica para contener oligomeros que contienen uno o mas grupos biuret como se describe en el documento WO2011/073355; y las mezclas de ^pM^dI y diisocianatos de tolueno).

El isocianato polimerico tiene una funcionalidad nominal de 2,5 o mas y al mismo tiempo 3,5 o menos, preferiblemente 3,0 o menos. Funcionalidad nominal se refiere al numero promedio de grupos reactivos por molecula. Para el isocianato polimerico, la funcionalidad nominal se refiere a los moles de grupos funcionales -NCO por mol de moleculas de isocianato. Cuando la funcionalidad nominal es inferior a 2,5 el isocianato polimerico tiende a ser diffcil de manipular porque a menudo es un solido a 25°C y tiende a formar dfmeros. Cuando la funcionalidad nominal es mayor de 3,5 el costo es indeseablemente alto y la viscosidad tiende a ser indeseablemente alta.

El isocianato polimerico esta presente en una concentracion suficiente para proporcionar una concentracion en un intervalo de 10 por ciento en peso (% en peso) o mas, preferiblemente 12% en peso o mas y al mismo tiempo 20% en peso o menos, preferiblemente 15% en peso o menos grupos funcionales -NCO sobre la base del peso total de isocianato y poliol en la formulacion. Cuando la concentracion de los grupos funcionales -NCO es menor de 10% en peso, la formulacion experimenta un colapso excesivamente indeseable cuando se espuma para formar una espuma. Cuando la concentracion de los grupos funcionales -NCO es mayor de 20% en peso, la recuperacion elastica disminuye y puede tender a ser indeseablemente baja.

La formulacion de OCF de la presente invencion comprende un componente de poliol. El componente de poliol puede ser un tipo unico de poliol o una mezcla de mas de un tipo de poliol. Los polioles adecuados incluyen poliester polioles y poliol polieter. El componente de poliol es al menos 85% en peso, preferiblemente 90% en peso o mas y puede ser 95% en peso o mas o 100% en peso de poliol alifatico sobre la base del peso de poliol total. Si el poliol es menos del 85% en peso de alifatico, la recuperacion elastica de la espuma resultante tiende a ser indeseablemente baja. Los polioles alifaticos estan libres de funcionalidad aromatica.

Los polioles poliester incluyen aquellos que se pueden obtener a partir de medios de smtesis convencionales que usan acidos policarboxflicos y alcoholes polifuncionales que tienen de 2 a 12 atomos de carbono. Los ejemplos de acidos policarboxflicos adecuados incluyen acido glutarico, acido succmico, acido adfpico, acido sebacico, acido ftalico, acido isoftalico y acido tereftalico. Los ejemplos de alcoholes polifuncionales adecuados que se pueden combinar con cualquiera de estos acidos policarboxflicos incluyen etilenglicol, propanodiol que incluye propilenglicol, butanodiol y hexanodiol.

Los polioles polieter incluyen aquellos que se pueden obtener utilizando medios de smtesis convencionales mediante la reaccion de oxidos de alquileno (tales como los seleccionados de un grupo que consiste en oxido de etileno, oxido de propileno y oxido de butileno) con un iniciador que tiene dos atomos de hidrogeno activo para un diol y con un iniciador que tiene tres atomos de hidrogeno para un triol e iniciadores que tienen mas de tres atomos de hidrogeno activos para polioles con mas de tres grupos funcionales hidroxilo. Los ejemplos de iniciadores adecuados incluyen etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexano diol; dioles cicloalifaticos tales como 1,4-ciclohexano diol, glicerina, trimetanoilpropano, trietanolamina, iniciadores a base de sacarosa y compuestos aromaticos o mezclas de los mismos. Los polioles deseables son aquellos que se pueden obtener utilizando oxido de propileno o una combinacion de oxido de propileno y etileno. Deseablemente, el componente de poliol es o comprende una mezcla de polioles polieter. La mezcla de polioles polieter preferiblemente es o comprende una mezcla de trioles y dioles o una mezcla de trioles. Por ejemplo, una mezcla deseable de trioles y dioles tiene: (a) 50 por ciento de los grupos funcionales hidroxilo como grupos funcionales hidroxilo secundarios; (b) un peso molecular promedio numerico de triol promedio de 500 gramos por mol (g/mol) o mas, preferiblemente 600 g/mol o mas y mas preferiblemente 800 g/mol o mas mientras que al mismo tiempo 3000 g/mol o menos, preferiblemente 2500 g/mol o menos, mas preferiblemente 1500 g/mol o menos; y (c) un peso molecular promedio numerico de diol de 4000 g/mol o mas, preferiblemente 5000 g/mol o mas y mas preferiblemente 6000 g/mol o mas mientras que al mismo tiempo 12.000 g/mol o menos, preferiblemente 10.000 g/mol o menos.

Deseablemente, la formulacion de OCF de la presente invencion deseablemente contiene menos de 4% en peso, preferiblemente 3% en peso o menos, mas preferiblemente 2% en peso, incluso mas preferiblemente un% en peso o menos, aun mas preferiblemente 0,5% en peso o menos y con maxima preferencia esta libre de polioles halogenados, con% en peso con respecto al peso de la formulacion de OCF total. Cuando los polioles halogenados estan presentes a una concentracion de 4% en peso o mas sobre la base del peso de la formulacion de OCF, la espuma resultante tiende a ser indeseablemente ngida.

Sorprendentemente, la presente invencion es el resultado de descubrir un resultado sorprendente al lograr una calificacion B2 segun la prueba DIN4102 cuando el componente de poliol tiene una relacion molar de poliol que tiene tres o mas hidroxilos por molecula a moles totales de todos los polioles (una relacion denominada en la presente como "rhoB") que es 0,75 o menos. Al mismo tiempo, se logra suficiente flexibilidad para calificar como una espuma "flexible" solo cuando rhoB es 0,2 o mas. En consecuencia, el componente de poliol tiene una relacion molar de poliol que tiene tres o mas hidroxilos por molecula a moles totales de todos los polioles en la formulacion que es 0,2 o mas, preferiblemente 0,3 o mas, mas preferiblemente 0,4 o mas, aun mas preferiblemente 0,5 o mas, todavfa mas preferiblemente 0,6 o mas y al mismo tiempo es 0,75 o menos y puede ser 0,7 o menos, 0,65 o menos o incluso 0,6 o menos.

La formulacion de OCF de la presente invencion ademas comprende fosforo y halogeno a fin de lograr la calificacion de rendimiento B2 en la prueba DIN4102. El fosforo y halogeno pueden ser en la misma molecula en la formulacion de OCF o en diferentes moleculas.

En general, la formulacion de OCF contiene fosforo a una concentracion de 1,5% en peso o mas, preferiblemente 2% en peso o mas y puede ser 2,5% en peso o mas mientras que al mismo tiempo es tipicamente 3,5% en peso o menos, y mas tfpicamente 3% en peso o menos y puede ser 2,5% en peso o menos e incluso 2% en peso o menos de % en peso respecto del peso total de la formulacion de OCF sin agente de soplado. Cuando la concentracion de fosforo es menor de 1,5% en peso, el rendimiento del fuego tiende a sufrir. Cuando la concentracion de fosforo es mayor de 3,5% en peso, la espuma resultante tiende a contraerse.

Los halogenos presentes en la formulacion de OCF puede ser cualquier halogeno o combinacion de halogenos, pero se seleccionan de forma deseada de cloro y bromo. Preferiblemente, el cloro esta presente y el cloro puede ser el unico halogeno presente. La formulacion de OCF puede estar libre de bromo. En general, la formulacion de OCF contiene una concentracion de halogenos que es 5,5% en peso o mas, preferiblemente 6% en peso o mas, mas preferiblemente 6,5% en peso o mas y puede ser 7% en peso o mas, 7,5% en peso o mas e incluso 8% en peso o mas mientras que al mismo tiempo es tfpicamente 11,5% en peso o menos, y puede ser 11% en peso o menos, 10% en peso o menos, 9% en peso o menos, incluso 8% en peso o menos % en peso. Cuando la concentracion de halogeno es inferior a 5,5% en peso, el rendimiento del fuego sufre. Cuando la concentracion de halogeno supera 11,4% en peso, la espuma resultante tiende a volverse ngida. En general, es deseable usar cloro en lugar de bromo porque el bromo tiene una tendencia a inhibir la elasticidad en la espuma resultante. A este respecto, es deseable que el bromo este presente en una concentracion de 1,5% en peso o menos, preferiblemente 1,0% en peso o menos, mas preferiblemente 0,5% en peso o menos e incluso mas preferiblemente para que la formulacion de OCF este libre de bromo. El % en peso de halogeno es con respecto al peso total de la formulacion de OCF sin agente de soplado.

La formulacion de OCF de la presente invencion ademas comprende un plastificante. El plastificante puede contener fosforo, halogenos, o fosforo y halogeno. En efecto, el plastificante puede ser la unica fuente de los halogenos, fosforo o tanto fosforo como halogenos. El plastificante tambien puede estar libre de halogenos, fosforo o de halogenos y fosforo. El plastificante sirve para ablandar la espuma formada de la formulacion de OCF mediante la plastificacion de la matriz polimerica resultante de la espuma. Los plastificantes adecuados incluyen:

(a) los que contienen fosforo y halogenos tal como, por ejemplo, tris(2-cloroetil)fosfato (TCEP) y tris(2-cloroisopropil)fosfato (TCPP);

(b) los que contienen fosforo pero no halogenos tales como, por ejemplo, fosfato de dimetil propilo (DMPP), fosfato de trietilo (TEP), fosfonato de dimetil metilo (DMMP) y fosfonato de dietil etilo (DEEP);

(c) los que contienen halogeno pero no fosforo tal como, por ejemplo, parafinas cloradas, plastificantes bromados o clorados lfquidos, tal como los que se venden con el nombre comercial UNIPLEX™ FRP49 N-1, y los ftalatos bromados lfquidos, tal como los que se venden con el nombre comercial UNIPLEX™ FRP-42 (UNlPLEX es una marca registrada de Unitex Chemical Corporation); y

(d) los que no contienen fosforo ni halogenos tal como, por ejemplo, adipato de dimetilo (DMADP), ftalato de dibutilo (DBP), esteres de ftalato en general, sebacatos, adipatos, tereftalatos, dibenzoatos, gluteratos, azelatos, aceites vegetales epoxidados y polibutenos lfquidos.

Un plastificante particularmente deseable es tris(2-cloroisopropil)fosfato (TCPP). El plastificante puede ser completamente TCPP. Las concentraciones de plastificante, halogeno y fosforo se pueden cumplir usando solo TCPP.

La concentracion de plastificante en la formulacion de OCF es 15% en peso o mas, preferiblemente 17% en peso o mas y puede ser 20% en peso o mas, incluso 25% en peso o mas mientras que al mismo tiempo es tipicamente 30% en peso o menos, preferiblemente 25% en peso o menos y puede ser 20% en peso o menos e incluso 18% en peso o menos sobre la base del peso de la formulacion de OCF total. Cuando el plastificante supera el 25% en peso, la espuma resultante tiende a contraerse. El rendimiento de la llama pobre resulta cuando la concentracion de plastificante es inferior a 15% en peso.

La formulacion de OCF comprende ademas un agente de soplado. El agente de soplado sirve para espumar la formulacion en una espuma cuando se pulveriza desde un recipiente presurizado. Para lograr densidades de espuma resultantes deseables, el agente de soplado esta tfpicamente presente en una concentracion de 1,5 milimoles o mas, preferiblemente 2 milimoles o mas y puede ser 2,5 milimoles o mas, 3 milimoles o mas, incluso 4 milimoles o mas y al mismo tiempo es tipicamente 6 milimoles o menos, preferiblemente 5 milimoles o menos, mas preferiblemente 4,5 milimoles o menos y puede ser 4 milimoles o menos, 3 milimoles o menos, incluso 2 milimoles o menos sobre la base de los gramos de la formulacion de OCF sin agente de soplado. Los agentes de soplado adecuados incluyen aquellos seleccionados de un grupo que consiste en alcanos tales como heptano, hexano, npentano, iso-pentano, n-butano, iso-butano, propano, ciclohexano y ciclopentano; eteres tales como furano, dimetil eter, dietil eter, metilal y heptafluorodimetil eter; cetonas tales como acetona y metil etil cetona; carboxilatos de alquilo tales como formiato de metilo, oxalato de dimetilo y acetato de etilo; y alcanos halogenados tales como cloruro de metileno, difluoromonoclorometano, difluorometano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, difluoroetanos, 1-cloro-2,2,2, -trifluoroetano, 2,2-dicloro-2-fluoroetano, cloruro de etilo, dicloroetano, pentafluoropropano, heptafluoropropano; hidrohaloolefina y trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno; asf como dioxido de carbono, argon y nitrogeno. Deseablemente, el agente de soplado comprende o consiste en isobutano, propano y dimetil eter.

Tfpicamente, las formulaciones de OCF contienen un catalizador tal como un catalizador de amina. Los catalizadores de amina adecuados incluyen aminas primarias, secundarias y terciarias, los catalizadores de amina terciaria son particularmente deseables. Los catalizadores de amina sirven para iniciar la reaccion entre grupos funcionales hidroxilo o hidrogenos activos e isocianato. Los ejemplos de catalizadores de amina adecuados incluyen dimetil etanol amina (DMEA), Bis (N,N-dimetil-3-amino-propil) amina, N,N-dimetilciclohexil amina (CMCHA), tetraetilendiamina y mezclas de los mismos. Los catalizadores adecuados diferentes de los catalizadores de amina incluyen compuestos organometalicos tales como dimercapturo de dibutilestano y carboxilato de dibutilestano.

Un catalizador particularmente deseable es un compuesto de morfolina tal como N-etilmorfolina; N,N-dimetilaminoetil morfolina; y N,N'-dimorfolinietil eter. Los catalizadores estan deseablemente presentes en la formulacion de OCF a una concentracion de al menos 5 miliequivalentes en peso de nitrogeno por gramo de mol de grupo funcional -NCO (meqN/gmol NCO), preferiblemente 10 o mas meqN/gmol NCO o mas y mas preferiblemente 15 o mas meqN/gmol NCO y al mismo tiempo esta deseablemente presente a una concentracion de 100 meqN/gmol NCO o menos, preferiblemente 75 meqN/gmol NCO o menos y con maxima preferencia 50 meqN/gmol NCO o menos.

La formulacion de OCF comprende deseablemente al menos un tensioactivo. Los tensioactivos son utiles para proporcionar estabilidad de emulsion entre el agente de soplado y el resto de los ingredientes, asf como proporcionar estabilidad a la estructura de celda de espuma resultante durante la dispensacion y el curado. Los tensioactivos adecuados incluyen tensioactivos de polisiloxano polioxialquileno. Los tensioactivos generalmente estan presentes en una concentracion de 0,5% en peso o mas, preferiblemente 1,5% en peso o mas y mas preferiblemente 2,0% en peso o mas mientras que al mismo tiempo generalmente 5,0% en peso o menos, preferiblemente 4,0% en peso o menos y con maxima preferencia 3,0% en peso o menos sobre la base del peso de la formulacion de OCF total.

La formulacion de OCF de la presente invencion tambien puede comprender o estar libre de una cualquiera o cualquier combinacion de mas de uno de los siguientes componentes: agentes de apertura de celdas (tales como tensioactivos que contienen silicona), agentes de reticulacion y agentes de extension de cadena (tal como 1,4-butanodiol, glicerina, dietanolamina, trietanolamina, etilendiamina, xilendiamina y metilen bis (o-cloroanalina), alcoholes terminados en silano, antioxidantes y colorantes, asf como adyuvantes que proporcionan estabilidad dimensional (tal como los elastomeros de polibutadieno). Los elastomeros de polibutadieno adecuados incluyen aquellos que tienen una viscosidad de al menos 500 milipascales, preferiblemente al menos 2 Pascales (Pa) y mas preferiblemente al menos 3 Pa, medidos a 20 grados Celsius (°C). Un elastomero de polibutadieno particularmente adecuado comprende aproximadamente 75% en peso de enlaces dobles 1,4-cis, aproximadamente 24% en peso de enlaces dobles 1,4-trans y aproximadamente 1% en peso de dobles enlaces vimlicos y tiene un peso molecular (presion de vapor osmotica) de aproximadamente 3000 gramos por mol. El polibutadieno puede estar presente en una concentracion en un intervalo de 0,03 a 1,0% en peso sobre la base del peso de la formulacion de OCF total. El polioctenileno tambien, o alternativamente, puede estar presente en una concentracion en un intervalo de 0,02 a 0,5% en peso sobre la base del peso de la formulacion de OCF total. El polibutadieno y el polioctenileno preferiblemente tienen un peso molecular promedio numerico de aproximadamente 800 a 10.000 g/mol y preferiblemente un intervalo de peso molecular promedio numerico de aproximadamente 1.000 a 6.000 g/mol y, particularmente, de aproximadamente 1,500 a 4.000 g/mol.

A diferencia de la formulacion y la espuma del documento WO2010/058036, la formulacion de OCF y la espuma resultante de la presente invencion esta libre de grafito expandible. El documento WO2010/058036 usa grafito expandible para mejorar las propiedades retardantes de llama. Sin embargo, la presente formulacion de OCF no requiere grafito expandible para lograr una calificacion B2 requerida en las pruebas DIN 4012.

La presente invencion ademas incluye un procedimiento de uso de la formulacion de OCF de la presente invencion. El procedimiento comprende la dispensacion de la formulacion de OCF desde un recipiente presurizado para formar una espuma de poliuretano. Las formulaciones de OCF tfpicamente se proporcionan para usar en un recipiente presurizado (es decir, envase). Una vez liberado del envase, la formulacion de OCF se expande en una espuma y se cura en presencia de humedad en el aire que lo rodea para formar una espuma flexible. La formulacion de OCF esta particularmente bien disenada para servir como un sellador de abertura de ventanas para su uso en un procedimiento que incluye dispensar la formulacion de OCF desde un recipiente presurizado en huecos alrededor o adyacentes a una abertura de ventanas. Tfpicamente, la formulacion de OCF se dispensa en tiras dentro de una brecha de modo que la tira que se expande en la espuma tenga un espesor de 30 mi^metros (mm) o menos, preferiblemente 25 mm o menos, mas tipicamente 20 mm o menos, y puede ser 17 mm o menos, 15 mm o menos, 13 mm o menos, 12 mm o menos e incluso 10 mm o menos. A menudo, cuando se llena un espacio, tal como una brecha alrededor de la abertura de ventanas, el espesor de la espuma corresponde al ancho de la brecha porque la brecha tiene una profundidad mayor que su ancho. Por lo tanto, la formulacion de OCF de la presente invencion es util para rellenar huecos que tienen un ancho descripto anteriormente para el espesor de espuma.

La formulacion de OCF se expande en una espuma de poliuretano flexible que logra una calificacion B2 en la prueba DIN 4102. Este es un estandar particularmente diffcil de cumplir para la espuma polimerica, pero se esta convirtiendo en un requerimiento para los materiales de construccion de espuma en ciertas geograffas de todo el mundo.

La espuma de poliuretano flexible es deseablemente una espuma de celda abierta, lo que significa que tiene mas de 50%, preferiblemente 60% o mas, mas preferiblemente 70% o mas y puede tener 80% o mas, 90% o mas e incluso 100% de contenido de celda abierta segun lo determinado por la prueba ASTM D6226. El caracter de celda abierta de la espuma permite que el agente de soplado se escape de la espuma y tambien permite que algun grado de penetracion de vapor. Deseablemente, la espuma de poliuretano flexible demuestra una velocidad de flujo de aire en un intervalo de 0,05 y 1,2 litros por minuto segun lo determinado por ASTM D3574 para lograr la permeabilidad del agente de soplado y vapor sin sacrificar significativamente las propiedades de aislamiento termico.

La espuma de poliuretano flexible deseablemente tambien se caracteriza por tener una densidad de 25 kilogramos por metro cubico (kg/m3) o mas, y puede ser 30 kg/m3 o mas, 35 kg/m3 o mas e incluso 40 kg/m3 o mas mientras que al mismo tiempo es tipicamente 50 kg/m3 o menos, preferiblemente 45 kg/m3 o menos y puede ser 40 kg/m3 o menos. Se debe determinar la densidad de la espuma de acuerdo con ISO 845-95.

Ejemplos

Una descripcion de los componentes para usar en las formulaciones de OCF se halla en la Tabla 1.

Tabla 1

VORANATE, VORANOL son marcas comerciales de The Dow Chemical Company. ACCLAIM es una marca comercial de Bayer MaterialScience. REACTINT es una marca comercial de Mililiken & Company. NIAX es una marca comercial de General Electric Company. JEFFCAT es una marca comercial de JPMorgan Chase Bank. SAYTEX es una marca comercial de Albemarle Corporation. PHT4 es una marca comercial de Great Lakes Chemical Corporation.

Preparacion y caractensticas de la espuma

Para cada uno de los siguientes Ejemplos (Ej) y Ejemplos Comparativos (Ej comp), se prepara la formulacion de OCF mediante la introduccion del componente de la formulacion diferente de los componentes del agente de soplado (BA) en una lata de acero revestida de estano y se sella la lata para tener una valvula que proporciona comunicacion fluida a la lata. Se inyecta en la lata la cantidad apropiada de BA1 y posteriormente BA2.

Se obtienen las muestras de espuma de cada Ej y Ej comp dispensando desde la lata una tira de formulacion de OCF y dejando curar la espuma. Se caracteriza la espuma de las siguientes maneras:

Rendimiento de fuego. Se caracteriza una muestra de espuma de 20 mm de ancho que tiene 20 mm de espesor, 50 mm de ancho y 190 mm de largo y esta orientada en una orientacion vertical con la longitud de 190 mm que se extiende hacia arriba de acuerdo con la prueba DIN4102. La muestra se ubica entre dos paneles de yeso con una brecha nominal de 20 mm.

Densidad. Se caracteriza una muestra de perlas de espuma cilmdrica de 300 mm de longitud y un diametro de 30 mm de cada formulacion utilizando el procedimiento de volumen ISO845-95 en agua.

Recuperacion compresiva. Se caracteriza una muestra de espuma de 19 mm de espesor, 50 mm de ancho y 50 mm de largo de acuerdo con ISO 1856. Se calcula la recuperacion compresiva como 100% menos la compresion ajustada en% segun lo determinado de acuerdo con el estandar anterior despues de 75% de compresion durante 72 horas, seguida de una recuperacion de al menos 24 horas (procedimiento B)1

Contenido de celdas abiertas. Se determina el contenido de celdas abiertas de acuerdo con ASTM D6226 en muestras que tienen 19 mm de espesor, 51 mm de ancho y 51 mm de largo.

Flujo de aire. Se determina el flujo de aire a traves de la espuma usando una muestra de espuma que tiene 19 mm de espesor, 51 mm de ancho y 51 mm de largo usando el equipo TEXTEST FX3300 de TEXTEST Instruments usando su procedimiento de prueba estandar.

Efecto de relacion de funcionalidad de poliol

Los siguientes Ejemplos (Ej) y Ejemplos comparativos (Ej comp) ilustran la importancia de tener un valor rhoB que esta en un intervalo de 0,2 a 0,75. Las formulaciones y caracterizaciones se hallan en la Tabla 2. Los componentes de la formulacion se informan en % en peso con respecto al peso de la formulacion total.

Los datos en la Tabla 2 ilustran que si rhoB es menor que 0,2, entonces la espuma resultante no logra una calificacion B2 en la prueba DIN4102, y cuando rhoB es mayor que 0,75, la formulacion dispensada colapsa y no forma una espuma.

Tabla 2

*NA - La espuma colapso por lo que no se pudo caracterizar.

Efecto del poliol bromado

Los siguientes Ejemplos comparativos (Ej comp) ilustran el efecto del poliol bromado, tales Ejemplos comparativos no se hallan dentro del alcance de la invencion. Las formulaciones y caracterizaciones se hallan en la Tabla 3. Los componentes de la formulacion se informan en % en peso con respecto al peso de la formulacion total.

Los resultados en la Tabla 3 ilustran que los niveles analizados de bromo aun permiten que la espuma logre la calificacion B2, pero la espuma ya no es flexible porque tiene una recuperacion elastica menor de 45%.

Tabla 3

Efecto del Plastificante

Los siguientes Ejemplos (Ej) y Ejemplos comparativos (Ej comp) ilustran el efecto del poliol bromado. Las formulaciones y caracterizaciones se hallan en la Tabla 4. Los componentes de la formulacion se informan en % en peso con respecto al peso de la formulacion total.

Los resultados en la Tabla 4 ilustran que demasiado poco plastificante produce una espuma no flexible y demasiado plastificante produce el colapso de la espuma y el fracaso para formar una espuma significativa. Cuando se utiliza 7,5% en peso de TCPP como plastificante, la espuma resultante no es flexible, ni tampoco logra una calificacion de fuego B2 (ver Ej comp F). Cuando se usa 15% en peso y 30% en peso de TCPP, la espuma es flexible y deseable (ver ejemplos 5 y 6). Cuando se usa 40% en peso de TCpP, la formulacion colapsa (ver Ej comp G).

Tabla 4

*NM indica que esta propiedad no se midio, pero se espera que sea similar al Ej. 4.

NA *no aplicable porque no se logro una espuma significativa.

Efecto de diferentes polioles e isocianatos.

Los siguientes Ejemplos (Ej) ilustran la capacidad de preparar una formulacion de OCF de la presente invencion con polioles alifaticos o aromaticos e isocianatos. Las formulaciones y caracterizaciones se hallan en la Tabla 5. Los componentes de la formulacion se informan en% en peso con respecto al peso de la formulacion total.

El Ej 7 usa un poliol polieter aromatico con una funcionalidad mayor de 3. El Ej 8 usa un poliol polieter alifatico que tiene una funcionalidad mayor de 3. El Ej 9 usa un isocianato funcional superior que los ejemplos previos. Los Ej 10 y 11 usan diferentes niveles de NCO.

Tabla 5

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente, la formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente caracterizada porque comprende:

(a) un isocianato polimerico que tiene una funcionalidad nominal en un intervalo de 2,5 a 3,5 y presente en una concentracion suficiente para proporcionar 10 a 20 por ciento en peso de grupos funcionales NCO sobre la base del peso total de isocianato y poliol en la formulacion;

(b) un componente de poliol que es al menos 85 por ciento en peso de polieter alifatico o poliester poliol libre de funcionalidad aromatica sobre la base del peso del componente de poliol total y que tiene una relacion molar de poliol que tiene tres o mas hidroxilos por molecula a moles totales de poliol total que esta en un intervalo de 0,2 a 0,75;

(c) un plastificante a una concentracion en un intervalo de 15 a 30 por ciento en peso sobre la base del peso de la formulacion total;

(d) una concentracion de fosforo en un intervalo de 1,5 a 3,5 por ciento en peso sobre la base del peso de la formulacion total sin agente de soplado;

(e) una concentracion de halogeno en un intervalo de 5,5 a 11,5 por ciento en peso sobre la base del peso de la formulacion total sin agente de soplado;

(f) un agente de soplado a una concentracion en un intervalo de 1,5 a 5 milimoles por gramo de peso de formulacion sin agente de soplado;

donde la formulacion tambien se caracteriza por estar libre de grafito expandible y libre de poliol halogenado.

2. La formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente de la Reivindicacion 1, tambien caracterizada porque el plastificante se selecciona del grupo que consiste en tris(1-cloro-2-propil)fosfato, fosfato de trietilo y fosfonato de dimetil propilo.

3. La formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente de cualquier reivindicacion previa, tambien caracterizada porque el plastificante proporciona el total del halogeno y el fosforo en la formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente.

4. La formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente de cualquier reivindicacion previa, tambien caracterizada porque el plastificante es tris(2-cloropropil)fosfato.

5. La formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente de cualquier reivindicacion previa, tambien caracterizada porque esta libre de bromo.

6. Un procedimiento de uso de la formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente de cualquier reivindicacion previa, el procedimiento comprende dispensar la formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente de un recipiente presurizado para formar una espuma de poliuretano.

7. El procedimiento de la Reivindicacion 6, tambien caracterizada porque la espuma de poliuretano tiene un espesor menor de 30 milfmetros.

8. El procedimiento de la Reivindicacion 6 o Reivindicacion 7, tambien caracterizada porque dispensa la formulacion de espuma de poliuretano en aerosol de un componente en una abertura adyacente a una abertura de ventanas.

9. El procedimiento de cualquiera de las Reivindicaciones 6-8, tambien caracterizado porque la espuma tiene una recuperacion compresiva de mas de 45% en 24 horas despues de la compresion en 75% de su espesor original durante tres dfas segun lo determinado de acuerdo con ISO 1856, un contenido de celda abierta de 70% o mas segun lo determinado por ASTM D6226, una velocidad de flujo de aire dentro de un intervalo de 0,001 y 0,02 litros por segundo segun lo determinado por ASTM D3574 y se obtiene una calificacion B2 en una prueba DIN 4102.