ES2877538T3 - Espuma flexible con propiedades de aislamiento mejoradas - Google Patents

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Abstract

Un material polimérico expandido que consiste en al menos 200 phr, preferentemente al menos 300 phr, aunque menos de 1000 phr, preferentemente menos de 700 phr de ingredientes en total, que comprende a. 100 phr de al menos un polímero, de los cuales al menos uno es un elastómero reticulable con azufre y/u óxido metálico y b. al menos 40 phr, preferentemente al menos 55 phr de al menos un retardante de llama polimérico bromado.

Description

DESCRIPCIÓN
Espuma flexible con propiedades de aislamiento mejoradas
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un material flexible y resistente al fuego para aislamiento térmico que comprende un polímero (mezcla) expandido basado en al menos un elastómero y al menos un retardante de llama polimérico bromado, al procedimiento de fabricación de dicho material y al uso de dicho material.
Antecedentes de la invención
El documento KR-B1-10 1616938 se refiere a una espuma de caucho cuya resistencia al ozono y cuyo aislamiento térmico se mejoran y que está basada en una mezcla de poli(cloruro de vinilo), caucho de nitrilo-butadieno (NBR) y caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM) y se refiere a una espuma de caucho excelente en cuanto a su resistencia al ozono y a su aislamiento térmico.
La conductividad térmica de las espumas de aislamiento viene determinada por tres factores: la conductividad térmica de la matriz (compuesto polimérico), la conductividad térmica del gas dentro de las celdas y la radiación térmica. A la inversa, tales factores influyen en la conductividad térmica y permiten su reducción en espumas de aislamiento poliméricas.
Debido a la menor conductividad térmica del gas dentro de las celdas en comparación con la matriz de polímero, un planteamiento es reducir la proporción de dicha matriz, es decir, reducir la densidad de la espuma. Lamentablemente, este planteamiento está limitado por los materiales y procedimientos utilizados. Además, las mejoras no son factibles o no tienen un impacto significativo, ya que la proporción de la matriz polimérica ya es bastante reducida en la mayoría de las espumas elastoméricas flexibles (f Ef ) disponibles en el mercado.
Otro planteamiento sería una reducción de la conductividad térmica de la propia matriz polimérica o del gas dentro de las celdas. Desafortunadamente, el uso de gases con una conductividad térmica más baja está limitado por varias razones: muchos de estos materiales afectan a la capa de ozono y/o tienen un potencial de calentamiento global mayor, o no son capaces de conseguir espumas con densidades muy bajas. Además, las espumas resultantes han de protegerse de la desgasificación/permeación de tales gases mediante capas de barrera adicionales, por ejemplo, papel de aluminio. Para garantizar una conductividad térmica baja estable y a largo plazo, es necesario evitar todo daño de la barrera. Por lo tanto, tales materiales no se pueden seccionar o cortar después de la aplicación de la barrera. En este contexto, se deben mencionar también los paneles de aislamiento al vacío (tales como los de los documentos EP2910838 y WO2016165984). Estos materiales tienen idénticas desventajas y, además, no son flexibles.
Con respecto a la reducción de la conductividad térmica de la matriz polimérica, existen además varias limitaciones: en las espumas elastoméricas flexibles (FEF) se requieren grandes cantidades de cargas, retardantes de llama y otros aditivos inorgánicos para lograr las propiedades deseadas en combinación con una elevada resistencia al fuego. Dicha elevada resistencia al fuego, especialmente para láminas, solo se puede conseguir con espumas FEF. Por desgracia, la conductividad térmica, en particular la de las cargas inorgánicas, es significativamente más elevada en comparación con la de los polímeros. Por tanto, se podría obtener una conductividad térmica más baja aumentando la proporción de polímero, aunque de otro modo llevaría a un deterioro de la resistencia al fuego.
Por último, también se podría reducir la radiación térmica. Las propiedades de los gases dentro de las celdas, la composición de estos y el tamaño de celda de la espuma influyen en la radiación térmica. Debido a los problemas anteriormente mencionados sobre el uso de gases o mezclas de gases con baja conductividad térmica, este planteamiento no es útil para la mayoría de las aplicaciones de aislamiento donde se requieren espumas flexibles. Así pues, solo queda la reducción del tamaño de las celdas para reducir la radiación térmica. Aunque se han realizado muchas mejoras durante los últimos años, solo se puede lograr un avance significativo cuando las moléculas de gas no interactúan principalmente entre sí, sino que se mueven en línea recta entre la superficie de las celdas. Este efecto también es conocido como flujo de Knudsen o difusión de Knudsen. En cuanto el cociente entre la trayectoria libre media de las moléculas de gas y el diámetro de las células es < 0,5, la radiación térmica ya no puede tener lugar. Para conseguir tal característica, el tamaño de la celda (en detalle, dependiendo del gas y la temperatura de la celda) debe estar en el intervalo nanométrico. Debido a las dificultades en el procesamiento de tales materiales, a densidades de espuma significativamente más altas (causadas por una mayor cantidad de paredes de celda con respecto a un volumen igual, lo que da como resultado paredes de celda significativamente más finas) y a una falta de flexibilidad, estos no son una alternativa a las espumas elastoméricas flexibles (FEF). Las espumas elastoméricas flexibles (FEF) disponibles en el mercado alcanzan actualmente una conductividad térmica de < 0,033 W/m*K a 0 °C de acuerdo con la norma DIN EN ISO 8497/DIN EN 12667 (por ejemplo, AF/Armaflex®, Kaiflex®KKplus, K-Flex® ST). No hay disponibles FEF o, en general, espumas de aislamiento flexibles con menor conductividad térmica, especialmente cuando se requieren unas propiedades retardantes de llama elevadas de acuerdo con la norma EN 13501-1 ("Prueba SBI") de al menos "C-s3, d0", preferentemente de "B-s3, d0" (véanse, por ejemplo, los documentos EP2450398 y EP2261305). En el pasado se han introducido otras características basadas en el diseño a fin de mejorar la conductividad térmica, tal como la introducción de huecos adicionales (US20040126562), si bien las mejoras no han sido muy significativas.
Debido a las crecientes demandas de propiedades aislantes de las FEF, los espesores de pared y, por tanto, el espacio requerido, aumentan permanentemente. Puesto que esto conduce a un aumento de los requerimientos de espacio para las instalaciones en total y, por lo tanto, reduce el espacio disponible, especialmente dentro de barcos, instalaciones industriales, edificios, etc., existe una gran demanda de materiales de aislamiento que consigan un rendimiento de aislamiento igual para espesores de pared más finos.
Sumario de la invención
Por tanto, sería favorable tener una espuma elastomérica flexible con propiedades de aislamiento mejoradas de < 0,031 W/m*K, preferentemente < 0,030 W/m*K a 0 °C (de acuerdo con la norma DIN EN ISO 8497/DIN EN 12667) manteniendo al menos densidades de corriente bajas (< 60 kg/m3, preferentemente < 55 kg/m3, de manera especialmente preferente < 50 kg/m3 de acuerdo con la norma DIN EN ISO 845) y obtener una resistencia al fuego excelente de al menos "C-s3, d0", preferentemente al menos "B-s3, d0" de acuerdo con la norma EN 13501-1, así como una clasificación Clase A (25/450) de acuerdo con la norma ASTM E84. De manera sorprendente, se ha descubierto que dicho material versátil, que no muestra ninguna de las desventajas mencionadas anteriormente, se puede obtener expandiendo y reticulando un polímero (mezcla) que comprende al menos un elastómero y al menos un retardante de llama polimérico bromado de acuerdo con la reivindicación 1.
El material comprende, además, al menos un agente de reticulación, al menos un agente de expansión químico, al menos una carga y, opcionalmente, otros aditivos para cumplir las regulaciones y aprobaciones modernas en el campo de aplicación respectivo. Este material se puede extruir, reticular y expandir continuamente hasta una densidad de producto final de < 60 kg/m3, preferentemente < 55 kg/m3, de manera especialmente preferente < 50 kg/m3 de acuerdo con la norma DIN EN ISO 845.
El presente material comprende al menos una capa de polímero (mezcla) expandido. Todas las cantidades relativas al presente material se refieren a un total de 100 phr de contenido de polímero. El contenido de polímero de acuerdo con la presente invención no incluye el retardante de llama polimérico.
Asimismo, la cantidad total de material comprende siempre las 100 phr del polímero anteriormente mencionadas. Las cantidades totales de todos los ingredientes suman al menos 200 phr, preferentemente al menos 300 phr, aunque menos de 1000 phr, preferentemente menos de 700 phr. Tales cantidades incluyen la cantidad de agente de expansión químico, aunque este se descomponga durante el procesamiento. En otras palabras, el contenido de polímero con respecto a la cantidad total de todos los ingredientes es < 50 % en peso, preferentemente < 33,3 % en peso, aunque > 10,0 % en peso, preferentemente > 14,3 % en peso. Los porcentajes dados están redondeados a la primera cifra decimal.
Las 100 phr del contenido de polímero comprenden al menos un elastómero o una mezcla termoplástico/elastómero, de los cuales al menos uno es un elastómero reticulable con azufre y/u óxido metálico. Son preferentes las combinaciones de al menos un elastómero reticulable con azufre y/u óxido metálico y al menos un termoplástico halogenado, preferentemente clorado en una relación del termoplástico con respecto al elastómero de 3:1 a 1:10. Son especialmente preferentes las mezclas que comprenden, por un lado, caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) y/o policloropreno (CR) y/o caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM) y, por otro lado, poli(cloruro de vinilo) (PVC, incluidos sus copolímeros y terpolímeros) y/o polietileno clorado (CPE). Preferentemente, tales mezclas suman al menos 80 phr. Los mejores resultados se pueden conseguir con mezclas de NBR/PVC, NBR/CPE, CR/CPE o EPDM/CPE.
Además, el contenido de polímero del presente material puede comprender todo tipo de elastómeros o elastómeros termoplásticos, tales como ACM/AEM (elastómeros acrílicos), AU/e U (poliuretanos), BR (caucho de butadieno), BIIR (caucho de bromobutilo), CIIR (caucho de clorobutilo), (G)(E)CO (elastómeros de epiclorhidrina), EP(D)M (caucho de etileno-propileno-(dieno)), EVM (copolímeros de etileno/acetato de vinilo), SBR (caucho de estireno-butadieno), (H)NBR (caucho de nitrilo-butadieno (hidrogenado)), FKM/F(E)PM (fluoroelastómeros), GPO (caucho de óxido de propileno), IR (caucho de isopreno), IIR (caucho de isobutileno-isopreno), (V)MQ (caucho de silicona), NR (caucho natural), T (caucho de polisulfuro). Además, el presente material puede comprender otros polímeros tales como PE (polietileno), PP (polipropileno), PET (poli(tereftalato de etileno)), PBT ((poli(tereftalato de butileno)), PC (policarbonato), pS (poliestireno), PA (poliamida), PU (poliuretano), PTFe (politetrafluoroetileno), PMMA poli(metacrilato de metilo), etc. Preferentemente, se usan al menos 3 phr de polibutadieno (caucho de butadieno, BR) para mejorar la procesabilidad y el curado. El BR mejorará la estanqueidad al gas en la etapa inicial de la vulcanización y la expansión debido a su elevada velocidad de curado, especialmente cuando se utilizan calidades de CR o NBR con un alto contenido de acrilonitrilo.
El caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) tiene un contenido de acrilonitrilo del 15-50 % en peso, preferentemente del 20-35 % en peso, debido a una mejor compatibilidad con el PVC y a propiedades bien equilibradas (velocidad de curado, flexibilidad a baja temperatura, etc.) a este contenido. La viscosidad Mooney (ML (1 4) a 100 °C) es de 20 a 100, preferentemente de 40 a 80 unidades Mooney. El policloropreno (CR) se puede seleccionar entre el grupo de los tipos modificados con azufre, xantógeno o mercaptano, siendo preferentes las calidades modificadas con mercaptano. El policloropreno se puede usar con viscosidades Mooney (ML (1 4) a 100 °C) de 25 a 125 unidades Mooney, preferentemente de 35 a 70 unidades Mooney. El caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM) comprende etilideno-norborneno (ENB) como termonómero (dieno). El contenido de dieno es >2 % en peso, preferentemente > 5 % en peso. Son adecuadas viscosidades Mooney (Ml (1 4) a 100 °C) de 20 a 100, preferentemente de 20 a 80 unidades Mooney.
El PVC puede ser un homopolímero, un copolímero o un terpolímero o una mezcla de estos, por ejemplo, PVC (poli(cloruro de vinilo)), PVC/EVA (poli(cloruro de vinilo)/etileno y acetato de vinilo), PVC/vA (poli(cloruro de vinilo)/acetato de vinilo), etc. El homopolímero de polietileno clorado (CPE) muestra un contenido de cloro de al menos un 20 % en peso, preferentemente al menos un 25 % en peso, de manera especialmente preferente al menos un 35 % en peso (de acuerdo con la norma ISO 1158). Un contenido de cloro del 25 % en peso o superior lleva a un material de comportamiento elastomérico, mientras que un contenido de cloro de al menos un 35 % en peso elimina la cristalinidad de los segmentos de polietileno, lo que conduce a un material de mayor flexibilidad/elasticidad.
El presente material comprende, además, al menos 40 phr, preferentemente al menos 55 phr de al menos un retardante de llama polimérico bromado.
El retardante de llama polimérico bromado tiene preferentemente un contenido de bromo de al menos un 50 % en peso, preferentemente de al menos un 60 % en peso, de manera especialmente preferente de al menos un 70 % en peso.
Los retardantes de llama poliméricos bromados con un contenido de bromo tan elevado permiten la sustitución de retardantes de llama convencionales, por ejemplo, bromados tal como el decabromodifeniléter (Deca-BDE). Sorprendentemente, tales sustituciones no dañaron las propiedades retardantes de llama del presente material, aunque, por ejemplo, el Deca-BDE tiene un mayor contenido de bromo.
Los retardantes de llama poliméricos son preferentemente de estructura aromática (por ejemplo, un polímero epoxi bromado y polifeniléter bromado), siendo especialmente preferente el polifeniléter bromado debido a su alto contenido de bromo, su temperatura de transición vítrea y su resistencia a la temperatura, que lo hacen útil para las FEF incluso a temperaturas de aplicación superiores 100 °C.
La proporción de polímero o polímeros y el al menos un retardante de llama polimérico, con respecto a la cantidad total de todos los ingredientes, suman en total > 20 % en peso, preferentemente > 30 % en peso. Los polifeniléteres halogenados se han utilizado en el pasado para mejorar el retardo de llama de termoplásticos sólidos, tales como poliamidas (US4873276), ABS y policarbonatos (US8889770 y US4355126) y, recientemente, también para poliolefinas (US2011184107). Solo muy recientemente tales aditivos se han utilizado con éxito para aplicaciones de espumas, más específicamente en perlas espumadas a base de polietileno (US20160009888), aunque no se ha informado de ninguna mejora de la conductividad térmica antes de la presente invención. Se ha informado de un tamaño de celda mejorado solamente en el caso de espumas de estireno extruídas (US2016229970), aunque el contenido de bromo en el polímero bromado es significativamente más bajo que en la presente invención y el retardo de fuego es significativamente peor.
El presente material puede comprender además al menos 60 phr, preferentemente al menos 100 phr, de manera especialmente preferente al menos 150 phr de al menos una carga inorgánica (incluido el negro de carbón), preferentemente de carácter metálico y/o calcógeno semimetálico (es decir, un compuesto de oxígeno, azufre). La carga inorgánica puede ser un compuesto de aluminio, tal como silicatos, óxidos, hidróxidos, etc. de aluminio, por ejemplo, ATH (hidróxido de aluminio) y/o un compuesto a base de silicio, tal como silicatos, cuarzo, zeolitas, etc., o a base de un mineral acorde, por ejemplo, yeso, arcilla, huntita, hidromagnesita, perlita, vermiculita, creta, pizarra, grafito, talco/mica, etc., o cualquier mezcla de estos. Son preferentes las cargas inorgánicas que enfrían el fuego al liberar agua a temperaturas superiores a 180 °C, o que diluyen o inhiben el suministro de oxígeno de la llama mediante la liberación de dióxido de carbono, monóxido de carbono, etc. a temperaturas superiores a 180 °C. Son especialmente preferentes el hidróxido de aluminio (ATH), el hidróxido de magnesio, la huntita y la hidromagnesita debido al alto nivel de liberación de agua. Además, dichos materiales no aumentan el desarrollo de humo.
El presente material puede comprender al menos 15 phr, preferentemente al menos 25 phr, de manera especialmente preferente al menos 35 phr, con respecto al contenido de polímero, de al menos un plastificante. Los plastificantes deben tener un impacto positivo sobre el retardo de llama. Por tanto, plastificantes preferentes son plastificantes de fosfato o plastificantes clorados o mezclas de estos. Los plastificantes clorados son preferentemente cloroparafinas y/o glicerinas sustituidas con ácidos grasos clorados y/o alfa-olefinas cloradas con un contenido de cloro de al menos un 20 % en peso, preferentemente al menos un 30 % en peso, de manera especialmente preferente al menos un 40 % en peso de acuerdo con la norma DIN 53474. Son especialmente preferentes los plastificantes clorados de cadena larga de C > 7 (LCCP).
Estos materiales de cadena larga altamente clorados tienen el mayor impacto en cuanto a retardo del fuego y, a diferencia de los plastificantes clorados de cadena corta o media, no son persistentes, bioacumulativos ni tóxicos. Además, estos plastificantes siguen siendo líquidos a temperatura ambiente (19-23 °C) y, por tanto, reducen la viscosidad incluso a bajas temperaturas de procesamiento (< 80 °C). Asimismo, tales plastificantes tienen un impacto significativamente menos negativo sobre el desarrollo de humo en comparación con los retardantes de llama bromados.
Los plastificantes de fosfato pueden ser ésteres de ácido fosfórico alifáticos, cloroalifáticos o aromáticos o cualquier combinación de estos. Son preferentes los ésteres de ácido fosfórico con un alto contenido en fósforo (> 5 % en peso, preferentemente > 8 % en peso) y poco desarrollo de humo; siendo especialmente preferente el fosfato de difenil-2-etilhexilo (DPO) debido a su emisión marginal de humo, su excelente efecto plastificante y su resistencia a bajas temperaturas.
El presente material puede comprender al menos un agente sinérgico para los plastificantes/polímeros y retardantes de llama poliméricos que contienen halógeno, por ejemplo, trióxido de antimonio, estannato de zinc, hidroxiestannato de zinc, 2,3-dimetil-2,3-difenilbutano, borato de zinc, oxicloruro de bismuto, etc. Son preferentes los materiales a base de antimonio (Sb) y/o zinc (Zn), especialmente preferentes son el trióxido de antimonio y/o el estannato de zinc. Un agente sinérgico aumenta la eficacia de los retardantes de llama en la reacción al fuego en términos de supresión de humo y/o liberación de calor. Dependiendo del grado de protección contra las llamas deseado, solo las combinaciones de un agente sinérgico y retardantes del fuego convencionales pueden conseguir los resultados deseados. Cuando se usa trióxido de antimonio en combinación con retardantes de llama halogenados se puede lograr el nivel más alto de retardo de llama, mientras que el uso de estannato de zinc conduce a un menor desarrollo de humo. La relación en peso entre el retardante de llama polimérico halogenado y el agente sinérgico es de 10:1 a 1:1, preferentemente de 7:1 a 2:1. Esta relación proporciona el mejor equilibrio entre el retardo de llama y los costes. El presente material, además, puede comprender al menos un sistema de reticulación tal como peróxidos, cianurato de trialilo, isocianurato de trialilo, fenilmaleimida, tiadiazoles, amida de ácido graso, agentes de hidrosililación, activadores de radiación (para curado mediante radiación o UV), sistemas de azufre, bisfenólicos, óxidos metálicos, etc. Son preferentes los sistemas de reticulación con azufre y/u óxido metálico debido a su fácil procesabilidad y al mejor equilibrio entre las propiedades mecánicas y los costes.
El presente material puede comprender, adicionalmente, al menos un agente de expansión químico (por ejemplo, que libera dióxido de carbono, nitrógeno u oxígeno) seleccionado entre las clases de agentes de expansión orgánicos y/o agentes de expansión inorgánicos. Son preferentes los agentes de expansión orgánicos de tipo nitroso, de tipo azo y/o de tipo hidrazida aromática, siendo especialmente preferentes los agentes de expansión de tipo azo tal como la azodicarbonamida.
Además, el presente material puede comprender un sistema estabilizante de la reversión y/o un sistema termoestabilizante. Los estabilizantes se pueden seleccionar entre las clases de los negros de carbón, óxidos metálicos (por ejemplo, óxido de hierro) e hidróxidos (por ejemplo, hidróxido de magnesio), complejos orgánicos metálicos, captadores de radicales (por ejemplo, derivados de tocoferol), silicatos complejos (por ejemplo, perlita, vermiculita) y combinaciones de estos.
El presente material puede comprender además ingredientes como biocidas, estabilizantes (por ejemplo, frente a UV, ozono, reversión, etc.), colores, etc., de cualquier tipo en cualquier proporción, incluidos aditivos para mejorar su fabricación, aplicación y rendimiento, tales como inhibidores, retardantes, aceleradores, etc. El presente material puede comprender, adicionalmente, aditivos para la carbonización y/o aditivos intumescentes, como el grafito expandible, con fines de protección general y/o para cerrar y proteger, por ejemplo, penetraciones en paredes y mamparos. Además, el presente material puede comprender sustancias que conduzcan a un efecto de autoceramificación en caso de incendio, tales como compuestos que contienen silicio y/o promotores de adhesión internos a fin de asegurar propiedades autoadhesivas en aplicaciones de coextrusión y colaminación, tales como ésteres de silicato, silanos funcionales, polioles, etc.
Todos los ingredientes anteriormente mencionados muestran una facilidad de mezcla y una buena dispersión en un amplio intervalo de dosis.
El presente material se puede mezclar mediante métodos convencionales muy extendidos en la industria del caucho, por ejemplo, en una mezcladora interna (Banbury®), en una extrusora de un solo tornillo o de doble tornillo o en un molino, siendo preferentes las mezcladoras internas. El conformado del presente material se puede realizar en extrusoras, prensas, calandrias, etc. Son preferentes las extrusoras debido a las posibilidades de formar fácilmente láminas y tubos y de vulcanizar y expandir estos de manera continua dentro de un horno de aire caliente, un horno microondas, un baño de sal, etc. Son preferentes los hornos de aire caliente y los hornos microondas porque, entre otras cosas, no son necesarias etapas de limpieza adicionales.
El presente material se puede expandir y reticular hasta una densidad < 60 kg/m3, preferentemente < 55 kg/m3, de manera especialmente preferente < 50 kg/m3 de acuerdo con la norma DIN En ISO 845. Son preferentes densidades de < 55 kg/m3 o incluso < 50 kg/m3 ya que llevan a una menor conductividad térmica y a menores costes debido a un menor consumo de material.
Una ventaja muy importante del presente material es la excelente idoneidad para aplicaciones de aislamiento térmico y acústico. De acuerdo con la norma DIN EN ISO 8497/DIN EN 12667, el material alcanza una conductividad térmica (valor A) de < 0,031 W/m*K a 0 °C. Debido a las bajas densidades que se pueden obtener, la conductividad térmica se puede reducir hasta < 0,030 W/m*K a 0°C cuando se consiguen densidades < 50 kg/m3. Estas conductividades térmicas más bajas permiten reducir el espacio requerido para el aislamiento, en comparación con las FEF convencionales, en más de un 10 %.
Una ventaja destacada del presente material es su idoneidad para aplicaciones donde se requiere una baja propagación de la llama. El presente material está clasificado como Clase A (25/450) de acuerdo con la norma ASTM E84/CAN ULC S 102.
Se pueden alcanzar varios niveles de clasificación de acuerdo con la norma EN ISO 13823 (prueba SBI), dependiendo del uso y de la proporción de cargas, retardantes de llama, agentes sinérgicos, etc. El presente material se clasifica al menos como Cl-s3, d0/C-s3, d0, aunque también son factibles las clasificaciones Bl-s3, d0/B-s3, d0, así como B-s2, d0 y Bl-s2, d0/BL-s1, d0. Todas las clasificaciones mencionadas anteriormente se pueden lograr sin recubrimientos, revestimientos o tratamientos posteriores adicionales.
Una ventaja asociada al presente material es que puede lograr tales clasificaciones sin el uso de retardantes de llama que contienen boro o bromados convencionales tal como el decabromodifeniléter (Deca-BDE), que aún están muy extendidos y son convencionales en la industria. Muchos de estos retardantes de llama son presuntamente persistentes, bioacumulativos y tóxicos tanto para los seres humanos como para el medio ambiente.
Una ventaja destacada del presente material es que la viscosidad disminuye significativamente durante la vulcanización/expansión debido al reblandecimiento del CPE, el PVC y los retardantes de llama poliméricos y, por tanto, absorbe el exceso de entalpia creado por el proceso de expansión exotérmica. Esto conduce a un procedimiento de fabricación muy estable, tolerante y robusto. Además, el CPE, el PVC y los retardantes de llama poliméricos estabilizan la espuma cuando se enfría, lo que mejora la resistencia y reduce la contracción.
Otra ventaja del presente material es la posibilidad de utilizar grandes cantidades de PVC y/o uno o varios copolímeros y/o terpolímeros de este, que están disponibles en grandes cantidades a bajo coste y que mejoran el retardo de llama.
Otra ventaja del presente material es que no son necesarios plastificantes convencionales, tales como plastificantes de ftalato, cloroparafinas de cadena corta o media (C < 18), que presuntamente son, por ejemplo, persistentes, bioacumulativos, tóxicos, etc.
Una ventaja adicional del presente material es la excelente flexibilidad, capacidad de corte y unión que llevan a una aplicabilidad rápida y fácil durante la instalación.
Una ventaja destacada del presente material es que se puede pegar fácilmente con adhesivos de contacto basados en policloropreno convencionales, adhesivos sensibles a la presión (PSA) basados en copolímeros de bloques de acrilato y/o estireno y/o adhesivos de fusión en caliente que conducen a sellados herméticos al aire y al agua.
El presente material proporciona valores elevados de transmisión de vapor de agua (WVT) de > 5000, preferentemente > 7000, de manera especialmente preferente > 10000, de acuerdo con la norma EN 13469/EN 12086. Dichos valores de WVT aumentan cuando se utilizan retardantes de llama poliméricos bromados en lugar de retardantes de llama bromados convencionales tal como el Deca-BDE o clorados como las cloroparafinas. Por esta razón, el espesor de pared más fino que se puede aplicar debido a la menor conductividad térmica de la espuma muestra propiedades de barrera al vapor de agua iguales o incluso mejores, determinadas por un aumento del valor de WVT.
Por lo tanto, el material se puede utilizar para aislamiento de baja temperatura (< 0 °C), ya que el objeto que se ha de aislar está bien protegido de la corrosión bajo aislamiento (UIC) mediante condensación de la humedad.
Una ventaja asociada al material es que tiene un alto grado de celdas cerradas, determinado por una absorción de agua en vacío < 5,0 %, preferentemente < 2,5 %, de acuerdo con la norma ASTM D 1056.
Otra ventaja del presente material es su versatilidad con respecto al equipo de producción. Se puede producir de manera económica en un proceso continuo, por ejemplo, mediante extrusión o coextrusión. El material también se puede laminar, moldear, comoldear, sobremoldear, soldar, etc., directamente como un sistema monocapa o multicapa y, por tanto, se puede aplicar en el conformado sin restricciones sobre varias superficies en automoción, transporte, aeronáutica, edificación y construcción, marina y alta mar, muebles, ingeniería de maquinaria y muchas otras industrias, incluso mediante termoformado u otros métodos de conformado. El presente material se puede fabricar, en particular, en forma de tubos y láminas en un proceso continuo con varios espesores de pared y diámetros internos; siendo los más adecuados espesores de pared entre 3 y 50 mm.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos de acuerdo con la presente invención y los ejemplos comparativos se fabricaron en un proceso de tres etapas: en primer lugar, mezcla del compuesto, después extrusión (conformado) y, finalmente, expansión y reticulación.
Los compuestos se mezclaron en una mezcladora interna con un tiempo de mezcla promedio de 10 minutos y una temperatura de descarga promedio de 145 °C para compuestos que comprenden PVC y de 120 °C para compuestos sin PVC. Los compuestos se homogeneizaron adicionalmente en un molino de rodillos y se añadieron el sistema de reticulación y la azodicarbonamida como agente de soplado (expansión) durante dicha etapa.
La extrusión se realizó en una extrusora de vacío de un solo tornillo con alimentación de tiras que proporciona láminas y tubos sin expandir. Estos se reticularon y expandieron simultáneamente en una cascada de hornos de aire caliente de cinco hornos para obtener láminas de 25 mm de espesor de pared y tubos de 25 mm de espesor de pared y 22 mm de diámetro interior. La tabla 1 enumera las materias primas usadas para los compuestos. La tabla 2 proporciona una visión de conjunto de las fórmulas de los compuestos evaluados y las tablas 3 y 4 comprenden las propiedades técnicas del material espumado y reticulado.
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continuación
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La tabla 3 presenta la densidad (de acuerdo con la norma DIN EN ISO 845), la conductividad térmica a 0 °C (de acuerdo con la norma DIN EN ISO 8497/DIN EN 12667) y la transmisión de vapor de agua (WVT, de acuerdo con la norma EN 13469/EN 12086).
Esta indica claramente que los retardantes de llama poliméricos tienen un impacto significativo sobre la conductividad térmica de las espumas de aislamiento expandidas y reticuladas. Además, el valor WVT también aumenta, lo que significa que disminuye la transmisión de vapor de agua a través del material.
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La tabla 4 muestra que el comportamiento de combustión tampoco se ve afectado de manera negativa si se usa una cantidad suficiente de retardante de llama polimérico bromado. El desarrollo de humo se puede reducir bastante cuando este sustituye a retardantes de llama bromados convencionales como el decabromodifenil éter.
Tabla 4: Resultados del ensa o de inflamabilidad
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continuación
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Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Un material polimérico expandido que consiste en al menos 200 phr, preferentemente al menos 300 phr, aunque menos de 1000 phr, preferentemente menos de 700 phr de ingredientes en total, que comprende
a. 100 phr de al menos un polímero, de los cuales al menos uno es un elastómero reticulable con azufre y/u óxido metálico y
b. al menos 40 phr, preferentemente al menos 55 phr de al menos un retardante de llama polimérico bromado.
2. El material de acuerdo con la reivindicación 1, donde el elastómero comprende al menos 50 phr de caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) y/o policloropreno (CR) y/o caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM).
3. El material de acuerdo con la reivindicación 1, donde las 100 phr de polímero comprenden 80 phr de una mezcla de al menos un polímero termoplástico, preferentemente un termoplástico halogenado, y al menos un elastómero reticulable con azufre y/u óxido metálico en una relación del termoplástico con respecto al elastómero de 3:1 a 1:10.
4. El material de acuerdo con la reivindicación 3, donde las 80 phr de una mezcla consisten en
a. caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) y poli(cloruro de vinilo) (PVC, incluidos sus copolímeros y terpolímeros) o
b. caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR) y polietileno clorado (CPE) o
c. policloropreno (CR) y polietileno clorado (CPE) o
d. caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM) y polietileno clorado (CPE).
5. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la conductividad térmica (valor A) es < 0,031 W/m*K a 0 °C, preferentemente < 0,030 W/m*K a 0 °C de acuerdo con la norma DIN EN ISO 8497/DIN EN 12667.
6. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el retardante de llama polimérico bromado tiene un contenido de bromo de al menos un 50 % en peso, preferentemente de al menos un 60 % en peso, de manera especialmente preferente de al menos un 70 % en peso.
7. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el retardante de llama polimérico bromado tiene una estructura aromática, siendo preferentemente polifeniléter bromado.
8. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la proporción de polímero y retardante de llama polimérico, con respecto a la cantidad total de todos los ingredientes, suman en total > 20 % en peso, preferentemente > 30 % en peso.
9. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende al menos 60 phr, preferentemente al menos 100 phr, de manera especialmente preferente al menos 150 phr de al menos una carga inorgánica.
10. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende al menos un plastificante que está presente en la formulación en al menos 15 phr, preferentemente al menos 25 phr, de manera especialmente preferente al menos 35 phr.
11. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que se reticula con al menos un sistema de reticulación con azufre y/u óxido metálico.
12. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende al menos un agente sinérgico para los retardantes de llama poliméricos, preferentemente materiales a base de antimonio (Sb) y/o zinc (Zn), de manera especialmente preferente trióxido de antimonio y/o estannato de zinc.
13. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que se expande a una densidad < 60 kg/m3, preferentemente < 55 kg/m3, de manera especialmente preferente < 50 kg/m3, de acuerdo con la norma DIN EN ISO 845.
14. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que tiene una estructura de celda cerrada de < 5,0 %, preferentemente < 2,5 %, determinada por una absorción de agua en vacío de acuerdo con la norma ASTM D 1056.
15. El material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que está clasificado como retardante de llama de Clase A de acuerdo con la norma ASTM E84/CAN ULC S 102 y/o clasificado como Cl-s3, d0/C-s3, d0, preferentemente Bl-s3, d0/B-s3, d0, de manera especialmente preferente Bl-s2, d0 de acuerdo con la norma EN ISO 13823.
16. Un procedimiento para fabricar el material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1a 15, donde el material polimérico se expande por descomposición de un agente de expansión químico, preferentemente de tipo nitroso, de tipo azo y/o de tipo hidrazida aromática, siendo especialmente preferente la azodicarbonamida.
17. El uso del material de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 15 para aislamiento térmico y/o acústico.
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