MX2015003863A

MX2015003863A - Espumas rigidas de poliuretano y poliisocianurato adeucados para aislamiento de techos.

Info

Publication number: MX2015003863A
Application number: MX2015003863A
Authority: MX
Inventors: George G Combs; Susan C Pigott
Original assignee: Bayer Materialscience Llc
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-07-17
Also published as: WO2014055318A1; US9522973B2; US10676582B2; US20140094530A1; CN104854156A; EP2904024A1; CA2886641A1; US20170058092A1; EP2904024B1; EP2904024A4

Abstract

Se producen espumas de poliuretano que tienen una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (Norma ASTM E-84) que aprueba el Ensayo de Calorímetro de la norma FM 4450 por reacción de: (a) un poliisocianato orgánico, (b) al menos un poliol de poliéter o poliol de poliéster con un grupo funcional hidroxilo nominal de al menos 2,0, (c) una composición de agente de soplado y (d) al menos un retardante de llama libre de halógeno. La composición de agente de soplado incluye: (1) no más de un 10 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, de uno o más hidrocarburos que tienen un inferior a un 2 % en volumen en aire, y/o (2) un hidrocarburo que tiene un LEL superior a un 2 % en volumen en aire, y (3) hasta un 1 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, de agua.

Description

ESPUMAS RÍGIDAS DE POLIURETANO Y POLIISOCIANURATO ADECUADOS PARA AISLAMIENTO DE TECHOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a espumas rígidas de poliisocianurato y poliuretano retardantes de llama (denominadas en el presente documento de forma colectiva "poliuretano(s) ), composiciones para la producción de tales espumas en las que no se incluye un retardante de llama halogenado, y a procesos para la producción y el uso de tales espumas de poliuretano retardantes de llama. Las espumas de la presente invención cumplen los criterios para una denominación de rendimiento de Clase B de acuerdo con la norma NFPA 101 del Código de Seguridad Humana, de acuerdo con los requisitos de la norma ASTM E-84 (Sociedad Americana de Materiales de Ensayo), "Metodo de Ensayo Convencional para Características Combustibles de Superficies de Materiales de Construcción" y también cumplen los criterios para denominación de Clase 1 bajo la norma FM 4450 “Norma de Aprobación para Techos de Cubierta de Acero con Aislamiento de Clase 1” de Factory Mutual.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los retardantes de llama halogenados se usan en aislamiento de espuma rígida de poliuretano para garantizar el cumplimiento de diversos protocolos de ensayo de inflamabilidad requeridos por agencias de código de construcción y urbanismo nacionales, estatales y locales. Los retardantes de llama halogenados proporcionan un medio eficaz, rentable para hacer frente a los criterios de rendimiento que se han hecho más difíciles por la sustitución de agentes de soplado de hidrocarburos para clorofluorocarbonos (CFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC), e hidrofluorocarbonos caros (HFC).

Antes de las preocupaciones sobre el potencial de agotamiento del ozono o potencial de calentamiento global de agentes de soplado halogenados que se habían usado comúnmente en materiales de aislamiento de espuma rígida, era relativamente fácil obtener una clasificación de Clase A en la norma ASTM E-84, “Método de Ensayo Convencional para Características Combustibles de Superficies de Materiales de Construcción” simplemente usando un agente de soplado halogenado.

Bajo la norma ASTM E-84, el material de ensayo debe tener un índice de propagación de llama (FSI) de 25 o inferior y un índice de generación de humo (SDI) de 450 o inferior para conseguir una denominación de Clase A de acuerdo con la norma NFPA 101 del Código de Seguridad Flumana. Para conseguir una denominación de Clase B de acuerdo con la norma NFPA 101 del Código de Seguridad Humana de acuerdo con la norma ASTM E-84, el material de ensayo debe tener un FSI menor o igual que 75 y un SDI de 450 o inferior.

Las denominaciones de Clase de acuerdo con la norma NFPA 101 del Código de Seguridad Humana para la norma ASTM-84 no se deberían confundir, sin embargo, con las denominaciones de Clase A, B, o C para la norma ASTM E-108, "Métodos de Ensayo Convencionales para Ensayos con Fuego de Cubiertas de Techo".

La norma ASTM E-108 es un ensayo diseñado para determinar la resistencia de todo un montaje de techo, no solamente la espuma de plástico, a fuego externo a partir de tres perspectivas - propagación de la llama, llama intermitente, y pavesa en llamas. Las espumas usadas para aislamiento y revestimientos de techos aplicadas a una cubierta de acero solamente necesitan ensayo de propagación de llama.

Aunque por lo general solamente se necesita una clasificación E-84 de Clase B para el aislamiento de espuma de plástico para un montaje de cubierta de acero aislado para cumplir con los requisitos de la sección 1505.1 de la norma ASTM E-108 del Código Internacional de Construcción (IBC), los montajes de cubierta de acero aislados con espuma rígida de poliuretano tambien deben pasar la parte de Calorímetro de Techo de Factory Mutual más estricta de la norma FM 4450. Una denominación de la norma FM 4450 de Clase 1 para un montaje de cubierta de techo de acero aislado se refiere a que el montaje de la cubierta cumple con los criterios de Factory Mutual para resistencia interna al fuego, levantamiento por el viento, resistencias de carga viva, corrosión de partes metálicas, y fatiga de piezas de plástico. Por lo general, la formulación de espuma desempeño un papel significativo en la aprobación del requisito del rendimiento de combustibilidad de la norma de ensayo, mientras que las especificaciones y los procedimientos de instalación del producto del fabricante de espuma determinan si el montaje del techo cumple los demás requisitos de la norma FM 4450. Se debería esperar que un producto de espuma rígida que cumple con el requisito de combustibilidad debería obtener fácilmente una clasificación de Clase 1 ya que en la industria se sabe bien cómo especificar e instalar correctamente el producto. Un Calorímetro de Techo se usa para someter al ensayo la resistencia interna al fuego. Se desea pasar el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 sin usar una barrera termica entre el aislamiento y la cubierta de acero del montaje de techo de prueba de 4 1 ft x 5 ft. (1,37 m x 1 ,52 m) o un tablero de cubierta protectora en la parte superior de la capa de aislamiento del montaje. El ensayo de Calorímetro Techo mide las contribuciones del combustible a partir de materiales combustibles (por ejemplo, asfalto) de la cubierta al fuego debajo de ella mediante la simulación de un incendio en el interior de un edificio. La contribución neta del combustible no puede superar los valores máximos predeterminados como una función del tiempo.

El método de ensayo de Túnel de norma ASTM E-84 proporciona una evaluación comparativa de propagación de llama y generación de humo para muestras de 24 pies (7,3 m) de largo por 20 pulgadas (50,8 cm) de ancho colocadas horizontalmente en un horno de túnel y expuestas a una llama de gas que proporciona 5000 Btu/min de calor. Este método se desarrolló originalmente y fue publicado por Underwriters Laboratories como UL 723 en 1950 y fue adoptado por la ASTM como un método de ensayo formal en 1961. Existe una corriente de flujo especificada para mover la llama de frente hacia el final del túnel durante el período de ensayo de 10 minutos y los valores medidos para niveles de propagación de llama y de humo se relacionan con los obtenidos para el patrón de calibración de suelos acondicionados de roble rojo red, cuyo frente de llama alcanza el final de la muestra después de 5 ½ minutos. Para muestras de espuma rígida, a menudo se observa una propagación de la llama inicial rápida para el valor máximo de la muestra de ensayo en los primeros 60 segundos seguido de un retroceso del frente de llama. Dado que el metodo de ensayo requiere que en el cálculo se use la distancia máxima del avance de llama, la inflamabilidad de agentes de soplado gaseosos y su concentración en la espuma desempeñan un papel significativo en el rendimiento de espuma rígida en este ensayo.

Históricamente se han usado retardantes se llama de organofósforo halogenado en combinación con agentes de soplado halogenados para producir espumas que superan una clasificación de Clase B de E-84 de la norma NFPA 101 en este ensayo. Estas clasificaciones se deben supuestamente a que el fósforo actúa predominantemente en la fase condensada para producir una barrera de carbón y el halógeno actúa como un neutralizador de radicales en la fase de vapor.

El uso de agentes de soplado de hidrocarburo más inflamables ha necesitado cambios en la formulación de espuma. Generalmente, el cambio de formulación ha sido aumentar el nivel de retardante de llama de organofósforo halogenado en la espuma rígida.

Las recientes preocupaciones acerca de los efectos en la salud humana y el impacto ambiental de éteres de difenilo polibromados (PBDE) llevaron a California a aprobar una lcy que impone una prohibición a nivel estatal en estos tipos de retardantes de llama bromados en 2003 y provocaron que Great Lakes Chemical Corporation eliminara voluntariamente la fabricación y la importación de PBDE en Estados Unidos en 2004. Posteriormente, todos los retardantes de llama halogenados han sido objeto de un mayor examen público y un aumenta de la presión reguladora.

El fosfato de tris (2-cloroetilo) (TCEP) ya no se produce en Europa y pronto se podría prohibir en Canadá a partir de algunos productos para el hogar y materiales basados en el Enfoque de Evaluación de Riesgos Propuestos del gobierno canadiense para TCEP publicado en 2009.

Una Evaluación de Riesgos Europea para el retardante de llama común fosfato de tris (2-cloro-1-metiletilo) (TCPP) que se publicó en 2008 llegó a la conclusión de que actualmente no existe ninguna necesidad de "información y/o ensayo adicionales y no existe necesidad de medidas de reducción de riesgos más allá de las que ya se están aplicando" con respecto a salud y seguridad humanas. Sin embargo, ya ha aparecido una serie de estudios que miden los niveles de retardantes de llama de organofósforo halogenados en productos de consumo y el polvo del hogar en revistas revisadas por pares.

En consecuencia, han aumentado los esfuerzos para desarrollar productos de espuma rígida de poliuretano que esten libres de agentes de soplado halogenados y retardantes de llama halogenados que cumplan los requisitos de inflamabilidad de las clasificaciones de Clase B del Código de Seguridad de Humana de la norma NFPA 101 en ensayos de la norma AST E-84 y que pasen el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450.

En 1994, Nicola y Weber publicaron los resultados de su evaluación de pentano, isopentano, y ciclopentano como agentes de soplado para uso en la producción de tableros laminados de espuma rígida en la 35a Conferencia Anual de Téenica/Marketing de Poliuretano en un artículo titulado “Hydrocarbon Blown Foams for U.S. Construction Applications”. En este estudio, se usó agua como un agente de cosoplado para minimizar el nivel de pentano. Se usaron esteres de fosfato de cloroalquilo y ésteres de ftalato aromático bromado en combinación con el agente de soplado de agua/pentano para formar una espuma rígida de poliisocianurato a un índice de 240. Estas espumas consiguieron alcanzaron una clasificación de Clase A pero no cumplieron los requisitos fundamentales para aplicaciones en techos en el ensayo de Calorímetro de Techo de Factory Mutual (FM 4450). Cuando las formulaciones de espuma se ajustaron para satisfacer este requisito de formación de techos mediante el aumento del índice de a 300, ninguna de las muestras sometidas a ensayo estaban libres de retardante de llama halogenado.

Singh et al. divulgan un sistema para la producción de una espuma rígida que cumple la clasificación de Clase A de la norma NFPA 101 de acuerdo con la norma ASTM E-84 en la Patente de Estados Unidos N° 6.319.962. El sistema de Singh et al. incluye un poliisocianato orgánico, una composición que reacciona con isocianato polifuncional, menos de aproximadamente un 1 % en peso (en base al peso total del sistema) de agua en combinación con un agente desatado de hidrocarburo, y al menos un material de fósforo sustituido con halógeno. El halógeno debe estar presente en una cantidad no superior a un 1 ,4 % en peso del sistema reactivo total y el fósforo está presente de un 0,3 % a un 2 % en peso del sistema reactivo total.

La solicitud de Patente de Estados Unidos N° 2006/0100295 describe un sistema de formación de espuma totalmente líquido para espuma rígida de poliuretano que incluye al menos un isocianato o poliisocianato líquido, al menos un poliol de poliéster aromático, al menos dos retardantes de llama halogenados y agua. La espuma formada a partir de este sistema tiene una densidad de al menos 5 libras por pie cúbico (pcf) (80 kg/m3) y una clasificación de Clase A de la norma ASTM E-84.

La Patente de Estados Unidos N° 4.797.428 divulga ampliamente que una espuma rígida a retardante de llama que tiene una clasificación de Clase A se forma como el producto de reacción de poliisocianato orgánico, una mezcla que reacciona con isocianato formada de un 25 % a un 75 % de un oligoéster que es el producto de reacción de un semiéster del ácido dicarboxílico y un óxido de etileno, y un agente de soplado. En la patente y ejemplos de patente solamente se divulgan compuestos halogenados como agentes de soplado/retardantes de llama.

Ninguna de las divulgaciones que se han descrito anteriormente enseñan proceso o composición para formación de espuma para la producción de una espuma rígida de poliuretano libre de halógenos añadidos que se comporta como una espuma de Clase B de la norma NFPA 101 en la norma ASTM E-84 y que también aprueba el protocolo del ensayo de Calorímetro de Techo de FM 4450.

La solicitud de Patente de Estados Unidos N° 2009/0156704 divulga composiciones de espuma rígida que incluyen ésteres de fosfato de alquil arilo libres de halógeno como retardantes de llama en combinación con mezclas de agentes de soplado de hidrocarburo y agua. Las espumas producidas a partir de estas composiciones se clasifican como B2 o “capacidad de combustión normal” de acuerdo con la norma DIN 4102.

Para satisfacer los criterios de B2 en la norma DIN 4102, la propagación de llama máxima media de 5 muestras de ensayo que miden 90 mm x 190 mm no puede superar 150 mm durante el ensayo de 20 segundos después de la exposición a una llama de 20 mm desde un quemador pequeño durante los primeros 15 segundos del ensayo. Evidentemente, estas condiciones difieren notablemente de las necesarias para el Ensayo de Túnel de la norma ASTM E-84 que se ha descrito anteriormente.

No existe una correlación entre el rendimiento en la norma DIN 4102 B2 y el rendimiento en la norma ASTM E-84. No se hacen reivindicaciones sobre que los sistemas de espuma rígida que se divulgan en la solicitud de Patente de Estados Unidos N° 2009/0156704 encuentren tanto la norma E-84 de Clase B de la norma NFPA 101 y la norma FM 4450 de Clase 1.

La solicitud de Patente de Estados Unidos N° 2009/0247657 describe aumento de la estabilidad térmica de espuma de poliisocianurato modificada con por combinación de polifosfato de amonio de alto peso molecular con retardantes de llama halogenados y no halogenados en las formulaciones de espuma. Sin embargo, la estabilidad térmica solamente se determina por análisis termogravimétrico de muestras de espuma en nitrógeno, que tiene poca influencia en el rendimiento después de la exposición a una fuente de ignición en llamas tal como en la norma ASTM E-84.

La Patente de Estados Unidos N° 5.776.992 enseña que mezclas de polioles que contienen nitrógeno y libres de nitrógeno mezcladas adecuadamente en combinación con polifosfato de amonio pueden producir espumas con una clasificación B2 en el ensayo de la norma DIN 4102 mientras que cualquier otro tipo de poliol usado separadamente con el retardante de llama se clasifica como B3. No existe ninguna indicación ni sugerencia de que estos sistemas cumplan la norma E-84 de Clase B o que los montajes de techo compuestos de espumas rígidas preparadas con estos sistemas aprobarán la norma FM 4450.

En consecuencia, todavía existe una necesidad de un sistema de espuma rígida de poliuretano que no incluya un retardante de llama halogenado o un agente de soplado halogenado y que aprobará tanto la norma ASTM E-84 con una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 como el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención que es proporcionar una composición de formación de espuma que cuando reacciona forme una espuma rígida de poliuretano que tiene una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (norma ASTM E-84) que aprueba el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 y que no incluye un retardante de llama halogenado o un agente de soplado halogenado.

También es un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para la producción de una espuma rígida de poliuretano que tenga una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (Norma ASTM E-84) que aprueba el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 a partir de un sistema de formación de espuma que no incluye un retardante de llama halogenado o un agente de soplado halogenado.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar espumas rígidas de poliuretano que tengan una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (Norma ASTM E-84) que aprueban el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 y que no incluyen un retardante de llama halogenado o un agente de soplado halogenado.

Estos y otros objetos que serán evidentes para los expertos en la materia se consiguen (a) usando agentes de soplado de hidrocarburo libres de halógeno o mezclas de los mismos y limitando la cantidad de agentes de soplado de hidrocarburo con valores de Límite de Explosión Inferior (LEL) inferiores a un 2 % en aire en la formulación y (2) usando un retardante de llama libre de halógeno. La expresión "libre de halógeno" se define en el presente documento como la propiedad o condición de una sustancia que contiene menos de un 0,3 % de cualquier elemento halógeno tal como flúor, cloro, bromo, o yodo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA La Figura 1 ilustra el diseño gráfico para paneles de aislamiento para el montaje de techo para el Ensayo de Calorímetro de la norma FM 4450 realizado en espumas producidas en los Ejemplos 8-13.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se ha encontrado de forma inesperada que el uso de 1 o más agentes de soplado de hidrocarburo menos inflamables (es decir, hidrocarburos con valores de LEL superiores a un 2 %) y mezclas de tales agentes de soplado de hidrocarburo menos inflamables con hidrocarburos más inflamables (es decir, hidrocarburos con valores de LEL inferiores a un 2 %) con retardantes de llama que no contienen halógeno en una mezcla de formación de espuma es particularmente ventajoso porque las espumas rígidas de poliuretano que pueden soportar la exposición a la fuente de calor en llamas de 5000 Btu/min aplicada al ensayo E-84 hasta el punto que se puede obtener una denominación de Clase B que se cumplen criterios de inflamabilidad en el ensayo de la norma FM 4450. Las espumas rígidas de poliuretano libres de halógeno producidas de acuerdo con la presente invención se pueden preparar con una densidad menor a la vez que aún cumplen con la Clase B de la norma NFPA 101 de la norma ASTM E-84 y aprueban el ensayo de Calorímetro de Techo de los patrones de FM 4450 para aplicaciones de formación de techos.

La presente invención se describirá ahora con fines de ilustración y no de limitación. Excepto en los ejemplos de funcionamiento, o cuando se indique de otro modo, se debe entender que todos los números que expresan cantidades, porcentajes, funcionalidades, etc., en la memoria descriptiva que se pueden modificar en todos los casos con el termino "aproximadamente".

Las composiciones de formación de espuma de la presente invención incluyen: a) al menos un 50 % en peso en base al peso total de la composición de formación de espuma, de un poliisocianato orgánico, b) al menos un poliéter o poliol de poliéster que reacciona con isocianato con una funcionalidad nominal de al menos 2,0, c) una mezcla de agente de soplado de hidrocarburo que incluye: i. no más de un 10 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, preferentemente, no más de un 8 % en peso, mas preferentemente, de un 2 a 18 % en peso, de uno o más compuestos de hidrocarburo que tienen un LEL individual inferior a un 2 % en volumen en aire, y/o ii. uno o más compuestos de hidrocarburo que tienen un LEL individual superior a un 2 % en volumen en aire, y iii. hasta un 1 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, de agua, y d) al menos un compuesto retardante de llama libre de halógeno.

Estas composiciones producen una espuma de poliuretano que tiene una densidad que varía de 1 ,60 pcf (25,6 kg/m3) a 5 pcf (80,1 kg/m3) que cumple el patrón de la norma ASTM E-84 de Clase B de la norma NFPA 101 y aprueba el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 cuando reaccionan.

El LEL para un combustible gaseoso se define como la concentración más baja de ese gas en el aire en volumen que se encenderá o se incendiará en presencia de una fuente de ignición. Los gases de hidrocarburo usados normalmente para preparar aislamiento de espuma rígida de PIR incluyen n-pentano, ¡sopentano, y ciclopentano que tienen valores de LEL de un 1 ,5 %, un 1 ,4 %, y un 1 ,1 % a 20 °C y 1 atmósfera de presión, respectivamente.

El valor de LEL para cualquier gas o vapor se puede encontrar en las Hojas de Datos de Seguridad de Materiales de los proveedores de ese material o en materiales de referencia tales como la Guía de Bolsillo NIOSH para Riesgos Químicos. La cantidad de estos compuestos usada depende de la densidad deseada para la espuma y puede variar de aproximadamente un 2 % a un 15 % en peso, en base al peso total del sistema. Aunque el agente de soplado es solamente una pequeña parte del sistema de formación de espuma total, ejerce un efecto desproporcionado en el rendimiento de inflamabilidad en ensayos en los que se usa una fuente de ignición en presencia de una corriente controlada tal como en el ensayo de Túnel de la norma ASTM E-84.

En la presente invención, la cantidad de material o combinación de materiales extremadamente inflamables con un LEL inferior a un 2 % se debe limitar a una cantidad no superior a un 10 %, preferentemente, inferior a un 8 %, lo más preferentemente, de un 2 a 18 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma. Los ejemplos de hidrocarburos adecuados que tienen un LEL inferior a un 2 % que son adecuados como agentes de soplado en las mezclas de reacción de formación de espuma de la presente invención incluyen: n-pentano, isopentano, ciclopentano, butano, hexano, 2,2-dimetilbutano, 2-metilpentano, butenos, hexenos, y pentenos. Los compuestos de hidrocarburo extremadamente inflamable más preferentes son n-pentano, isopentano, ciclopentano y mezclas de los mismos con valores de LEL inferiores a un 2 %.

Se incluye una cierta cantidad de agua en la mezcla de formación de espuma en una cantidad necesaria para conseguir la densidad deseada ya que el dióxido de carbono generado por reacción del agua con el isocianato actúa como un agente de cosoplado.

Por supuesto, es posible usar una combinación de material o materiales extremadamente inflamables que tienen un LEL inferior a un 2 % con una cierta cantidad de un material ligeramente menos inflamable que tiene un LEL superior a un 2 % en volumen en aire. La cantidad del hidrocarburo menos inflamable variará dependiendo de las propiedades buscadas para la espuma, por ejemplo, densidad. Ejemplos de hidrocarburos adecuados que tienen un LEL superior a un 2 % en volumen en aire incluyen: acetona, acetaldehído, carbonato de dimetilo, eter de dimetilo, metilal, formiato de etilo, acetato de metilo, y formiato de metilo. El formiato de metilo es el más preferente.

Además de la gente de soplado de hidrocarburo, se incluye una cierta cantidad de agua en la composición de agente de soplado. La cantidad apropiada de agua se determina en base a la densidad deseada de la espuma a generar con el agente de cosoplado de dióxido de carbono gaseoso.

La cantidad de agua incluida en la mezcla de reacción de formación de espuma por lo general variará de aproximadamente un 0,05 % a aproximadamente un 1 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma, preferentemente de aproximadamente un 0,10 % a aproximadamente un 0,80 %, lo más preferentemente, de aproximadamente un 0,10 % a aproximadamente un 0,40 % en peso.

La composición de agente de soplado de la presente invención reduce la necesidad de neutralizadores de radicales en fase vapor altamente eficientes de modo que se pueden usar retardante de llama en fase condensada libres de halógeno para producir sistemas de espuma rígida de Clase B.

Para espumas de densidad más elevada (es decir, espumas que tienen una densidad de al menos 1,80 libras por pie cúbico (28,8 kg/m3), preferentemente, de 1 ,80 pcf (28,8 kg/m3) a 5 pcf (80,1 kg/m3), lo más preferentemente, de 1,85 pcf (29,6 kg/m3) a 3 pcf (48,1 kg/m3)) que cumplen la norma ASTM E-84 de Clase B de la norma NFPA 101 y que aprueban el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450, la composición de agente de soplado solamente incluye (i) hasta un 1 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma, preferentemente, de un 0,10 % a un 0,80 % en peso, lo más preferentemente, de un 0,10 % a un 0,40 % en peso, de agua para producir dióxido de carbono (CO2) como un agente de cosoplador y (ii) menos de un 10 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, preferentemente, de un 2 % a un 10 % en peso, lo más preferentemente, de un 2 % a un 8 % en peso, de uno o más compuestos de hidrocarburo que tienen valores de LEL inferiores a un 2 %.

Generalmente, no se requiere agente de soplado de hidrocarburo con un LEL superior a un 2 % para preparar espumas que tienen densidades superiores a aproximadamente 1,85 pcf (29,6 kg/m3) con un retardante de llama libre de halógeno. Sin embargo, la inclusión de un agente de soplado de hidrocarburo con un LEL superior a un 2 % en cantidades de hasta un 5 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma está dentro del alcance de la presente invención. Los expertos en la materia pueden determinar fácilmente la cantidad óptima de agente de soplado de hidrocarburo con un valor de LEL superior a un 2 % en volumen en aire para conseguir un equilibrio deseado de rendimiento de inflamabilidad, conductividad térmica, resistencia a la compresión, y estabilidad dimensional.

Para espumas de densidad menor en el extremo más elevado del intervalo de Clase B de FSI (es decir, espumas que tienen una densidad inferior a 1,80 pcf (28,8 kg/m3), preferentemente de 1 ,50 pcf (24 kg/m3) a 1 ,85 pcf (29,6 kg/m3), lo más preferentemente, de 1 ,60 pcf (25,6 kg/m3) a 1 ,80 pcf (28,8 kg/m3)), solamente es necesario que la composición de agente de soplado usada para producir espumas de acuerdo con la presente invención incluya (i) uno o más compuestos de hidrocarburo que tengan un LEL individual inferior a un 2 % en volumen en aire y (ii) no más de un 1 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma, preferentemente, de un 0,10 % a un 0,80 % en peso, lo más preferentemente, de un 0,10 % a un 0,40 % en peso, de agua. Aunque en la composición de agente de soplado se pueden incluir uno o más hidrocarburos que tengan un valor de LEL superior a un 2 % en volumen en aire para espumas de densidad menor en cantidades de hasta un 5 % en peso, es preferente que no se incluya más de un 2 % en peso y lo más preferente que no se incluya ningún hidrocarburo que tenga un valor de LEL superior a un 2 % en volumen en aire en tal composición de agente de soplado.

Para espumas de densidad menor con mejor rendimiento de propagación de llama (es decir, espumas que tienen una densidad inferior a 1,80 pcf (28,8 kg/m3), preferentemente de 1 ,50 pcf (24 kg/m3) a 1,85 pcf (29,6 kg/m3), lo más preferentemente, de 1,60 pcf (25,6 kg/m3) a 1,80 pcf (28,8 kg/m3)), solamente es necesario que la composición de agente de soplado usada para producir espumas de acuerdo con la presente invención incluya (i) uno o más compuestos de hidrocarburo que tienen un LEL individual superior a un 2 % en volumen en aire y (ii) no más de un 1 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma, preferentemente, de un 0,10 % a un 0,80 % en peso, lo más preferentemente, de un 0,10 % a un 0,40 % en peso, de agua. Aunque en la composición de agente de soplado se puede incluir uno o más hidrocarburos que tengan un valor de LEL inferior a un 2 % en volumen en aire, para espumas de densidad menor en cantidades de hasta un 7 % en peso, es preferente que no se incluya más de un 5 % en peso y lo más preferente, que no se incluya más de un 2 % de hidrocarburo que tenga un valor de LEL inferior a un 2 % en volumen en aire en tal composición de agente de soplado.

La cantidad óptima de hidrocarburo depende del LEL para el compuesto o mezclado. Los valores de LEL más elevados permiten que se use más agente de soplado en la producción de espuma rígida a la menor densidad o aumento del índice de isocianato.

Cualquiera de los isocianatos polifuncionales conocidos se puede usar en la práctica de la presente invención. Ejemplos de poliisocianatos adecuados incluyen: compuestos de poliisocianato aromático, alifático, y cicloalifático sustituidos o sin sustituir que tienen al menos dos grupos isocianato.

Los isocianatos aromáticos polifuncionales son particularmente preferentes para preparar aislamiento de espuma rígida de poliuretano. Ejemplos de isocianatos aromáticos adecuados incluyen: diisocianato de 4,4'-difenilmetano (MDI), MDI polimerico (PMDI), diisocianato de tolueno, isocianatos modificados con alofanato, prepolímeros terminados con ¡socianato e isocianatos modificados con carbodiimida. El MDI polimérico que tiene un grupo funcional NCO medio de 2,2 a 3,3 y una viscosidad que 25 a 2000 mPas y prepolímeros de tal MDI polimérico preparados con poliol es u otros oligómeros copolímeros tales como as polioles de poliéter de polléster que contienen átomos de hidrógeno activos. El PMDI más preferente tiene un grupo funcional de 2,2 a 3,0 y una viscosidad inferior a aproximadamente 800 mPas a 25 °C. El poliisocianato orgánico usado en el sistema de formación de espuma de la presente invención puede ser, por supuesto, una mezcla de tales poliisocianatos.

El poliisocianato o poliisocianatos orgánicos se incluyen en el sistema de formación de espuma en una cantidad de al menos un 50 %, preferentemente, de aproximadamente un 55 % a aproximadamente un 75 %, lo más preferentemente, de aproximadamente un 55 % a aproximadamente un 67 % en peso, en base al peso total del sistema de formación de espuma.

Cualquier material que tenga al menos dos grupos reactivos capaces de reaccionar con un grupo isocianato es adecuado para uso en las mezclas de reacción de formación de poliuretano de la presente invención. Los materiales que reaccionan con isocianato particularmente preferentes incluyen polioles de poliéster y poliéter que tienen al menos dos grupos terminales que reaccionan con isocianato, preferentemente, de 2 a 8 grupos terminales que reaccionan con isocianato, lo más preferentemente, de 2 a 6 grupos terminales que reaccionan con isocianato y mezclas de los mismos son particularmente adecuados para la práctica de la presente invención. Los poliésteres aromáticos son los más preferentes debido a su estabilidad termo-oxidativa por lo general más elevada. Ejemplos de polioles de poliéster disponibles en el mercado adecuados para uso en la práctica de la presente invención son los comercializados por la Compañía Stepan con el nombre comercial Stepanpol y los comercializados por Invista con el nombre comercial Terate. Los polioles de poliéster o poliéster que contienen retardantes de llama halogenados o aditivos no son adecuados para uso en los sistemas reactivos libres de halógeno y espumas de la invención. Los polioles preferentes para uso en la presente invención por lo general tendrán grupos funcionales de 2,0 a 8,0 e índices de hidroxilo de aproximadamente 25 mg de KOH/g a aproximadamente 1000 mg de KOH/g. Son más preferentes los polioles de poliéster aromáticos que tienen índices de hidroxilo de aproximadamente 100 mg de KOH/g a aproximadamente 500 mg de KOH/g y grupos funcionales de 2,0 a aproximadamente 2,5. Son más preferentes las mezclas de polioles de poliéster aromáticos y polioles de poliéster o poliéter que contienen contenido renovable derivado de la incorporación de materiales regenerables tales como triglicéridos de ácido graso, azúcares, o glicerina natural.

El poliol o polioles por lo general se incluyen en la mezcla de reacción de formación de espuma en una cantidad de un 10 % a un 45 %, preferentemente, de un 20 % a un 40 %, lo más preferentemente, de un 25 % a un 40 % en peso, en base al peso total de la mezcla de formación de espuma.

Los agentes de soplado de hidrocarburo se usan en los sistemas de reacción de la presente invención. El término hidrocarburo se usa en el presente documento para hacer referencia a compuestos químicos formados principalmente por carbono e hidrógeno que pueden contener heteroátomos tales como oxígeno, nitrógeno, azufre, u otros elementos excluyendo halógenos. Los agentes de soplado halogenados no se usan en la práctica de la invención. Para fines de descripción de la invención, los agentes de soplado de hidrocarburo extremadamente inflamables se definen como compuestos con valores de LEL inferiores a un 2 % en volumen en aire e incluyen n-pentano, isopentano, ciclopentano, butano, hexano, 2,2-dimetilbutano, 2-metilpentano, butenos, hexenos, y pentenos. Los compuestos de hidrocarburo extremadamente inflamables más preferentes son n-pentano, isopentano, ciclopentano o mezclas de los mismos con valores de LEL inferiores a un 2 % que comprenden menos de un 10 % en base al peso del sistema total del sistema de reacción total. Las composiciones de formulación que comprenden menos de un 8 % en peso del peso del sistema total de agentes de soplado de hidrocarburo extremadamente inflamables son incluso más preferentes.

Los compuestos de hidrocarburo ligeramente menos inflamables con valores de LEL iguales o superiores a un 2,0 % en volumen en aire se pueden usar en combinación con agentes de soplado extremadamente inflamables o se pueden usar solos para reducir adicionalmente la inflamabilidad de la mezcla de agente de soplado y/o producir materiales rígidos de poliuretano con densidades inferiores a 1,85 lbs./ft3 (29,6 kg/m3). Los agentes de soplado de hidrocarburo menos inflamables con valores de LEL superiores o iguales a un 2,5 % tales como acetona, acetaldehído, carbonato de dimetilo, eter de dimetilo, metilal, formiato de etilo, acetato de metilo, y formiato de dimetilo se prefieren en la práctica del presente aspecto de la invención siendo el formiato de metilo el más preferente como el agente de soplado de hidrocarburo ligeramente menos inflamable.

Tambien se puede usar agua en la práctica de la invención para controlar adicionalmente la densidad del producto ya que reacciona con isocianatos para producir dióxido de carbono gaseoso como un agente de soplado auxiliar. Sin embargo, la conductividad térmica del CO2 es generalmente más elevada que la de los agentes de soplado de hidrocarburo, de modo que la cantidad de agua en la formulación se debe controlar para evitar efectos negativos en la capacidad de aislamiento de la espuma rígida producida con la práctica de la invención. En consecuencia, se usa una cantidad no superior a un 1 % en peso de agua en base al peso del sistema total en el sistema de reacción y en la práctica de la invención son preferentes niveles inferiores a un 0,8 %.

Solamente los retardantes de llama libres de halógeno son adecuados para uso en los sistemas de reacción de la presente invención. Los retardantes de llama adecuados pueden ser sólidos o líquidos no reactivos o reactivos a temperaturas y presiones normales. Los retardantes de llama libres de halógeno, tal como se usará expresión en el presente documento, incluyen cualquier compuesto distinto de materiales que reaccionan con isocianato que contienen solamente carbono, hidrógeno, oxígeno y/o nitrógeno que demuestran un aumento del rendimiento de inflamabilidad que se puede medir en la norma ASTM E-84 cuando se compara con el mismo sistema de reacción sin el compuesto retardante de llama presente. Los retardantes de llama sólidos adecuados incluyen polifosfatos de amonio, melamina y sus derivados, boratos, trihidrato de aluminio (ATH), hidróxido de magnesio, silicatos, grafito, y partículas de nanoarcilla. Sin embargo, son precedentes los retardantes de llama libres de halógeno líquidos porque por lo general no son necesarias modificaciones en el equipo. Los retardantes de llama libres de halógeno líquidos deseables incluyen compuestos de organofósforo y silicona libres de halógeno. Los compuestos de organofósforo adecuados incluyen: fosfatos, fosfonatos, fosfitos, óxidos de fosfina, derivados de fósforo de materiales que reaccionan con isocianato tales como N,N'-bis(2-hidroxietil) aminometil fosfonato de dietilo y ésteres de fosfato de la serie 500 de Exolit OP. Fosfato de trietilo, fosfato de tributilo, fosfato de tributoxietilo, fosfato oligomérico de etilo y etileno, bis(difenil fosfato) de bisfenol A, bis(difenil fosfato) de resorcinol, fosfonato de dietil etilo, y fosfonato de dimetil propano son compuestos de organofósforo preferentes para la práctica de la invención.

Se pueden añadir otros aditivos conocidos por ser útiles en la producción de espumas rígidas tales como tensioactivos, catalizadores, adyuvantes de procesamiento, prolongadores de cadena, y agentes de reticulación a los sistemas de reacción de la presente invención. Por lo general los tensioactivos son copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno con polisiloxanos que controlan la nucleación y distribución del tamaño de la celda en la espuma rígida y mejoran el mezclado de los componentes de la mezcla. Algunos de los tensioactivos disponibles en el mercado incluyen los de la serie Tegostab® de Evonik tales como Tegostab® 8513 y Tegostab® 8465. Los catalizadores de amina estimulan la reacción de los compuestos de hidrógeno activo tales como polioles y agua con isocianatos y, junto con carboxilatos metálicos, pueden trimerizar grupos isocianato en uniones de isocianurato muy estables térmicamente. Pentametildietilentriamina (PMDETA), dimetilciclohexilamina, y tris 2,4,6-dimetilaminometil fenol son ejemplos de catalizadores adecuados de amina. Octoato y acetato de potasio son ejemplos de catalizadores adecuados de trímero de carboxilato metálico.

Los expertos en la materia pueden determinar fácilmente cantidades adecuadas de tales aditivos a incluir en el sistema de formación de espuma de la presente invención.

Las espumas que cumplen la norma ASTM E-84 de la Clase B de la norma NFPA 101 y aprueban el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 se producen haciendo reaccionar el poliisocianato orgánico y la composición que reacciona con isocianato en presencia de un agente de soplado de hidrocarburo libre de halógeno y opcionalmente, agua. Se puede usar cualquiera de las téenicas conocidas para producir una espuma rígida de poliuretano.

Las espumas de la presente invención se caracterizan por una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 medida de acuerdo con la norma ASTM E-84 y porque cumplen los criterios de inflamabilidad para una clasificación de Clase 1 de la norma FM 4450. Estas espumas son particularmente útiles para aplicaciones de aislamiento y montajes de techos.

Los expertos en la materia conocen procesos para producir espumas a partir de las composiciones de formación de espuma de la presente invención. Ejemplos de procesos adecuados incluyen los métodos conocidos para producir aislamiento con tableros laminados de poliisocianurato, métodos para producir aislamiento de espuma rígida de tableros de subida libre, metodo de formación de espuma para producir de forma continua tableros de aislamiento reforzados con fibra de vidrio de acuerdo con las enseñanzas de la Patente de Estados Unidos N° 4.572.865, métodos continuos o discontinuos.

EJEMPLOS La presente invención se ilustra adicionalmente, pero no se va a limitar, con los siguientes ejemplos en los que todas las partes y porcentajes son partes en peso o porcentajes en peso, a menos que se indique de otro modo.

Las características y los resultados del ensayo de inflamabilidad para espumas preparadas a partir del sistema de formación de espumas de la presente invención se informan en las Tablas. Todos los ensayos de túnel de la norma ASTM E-84 (UL 723) se realizaron en muestras de 2,75" (7 cm) de espesor sin revestimiento en la instalación de Underwriters Laboratories Northbrook, IL mientras que los ensayos de Calorímetro de la norma FM 4450 se realizaron en nuestras de espesor nominal de 1,5" (3,8 cm) con revestimiento. Las muestras más gruesas por lo general producen más humo y propagación de llama más elevada en el túnel y es más probable que las muestras más finas fracasen en el ensayo de calorímetro. Es particularmente digno de mención que el Ejemplo 13 de la invención preparado con un 100 % de pentano como un agente de soplado y el Ejemplo 10 de la invención preparado con una mezcla de agente de soplado a 80/20 de pentano y formiato de metilo dieron un rendimiento muy escaso con respecto al Ejemplo 8 de control comparativo halogenado en el ensayo en predictivo de horno de mufla en lab. Sin embargo, ambas muestras aprobaron fácilmente el ensayo de Calorímetro de Techo de la norma FM 4450 a gran escala. Esta observación apoya el requisito de rendimiento de que las espumas rígidas de la invención con una clasificación de Clase B deben pasar el ensayo de Factory Mutual dado que los resultados a una escala más pequeña pueden ser engañosos.

Procedimiento de Preparación de Espuma Mezclada a Mano en Lab Todos los componentes del lado B (es decir, componentes incluidos en el componente que reacciona con isocianato) con la excepción del agente de mezclado se mezclaron con mezclador mecánico de turbina de cuchilla plana. Se añadió a gente de su lado a la mezcla de resina del lado B y se mezcló brevemente antes de añadir el isocianato y la mezcla resultante se mezcló a velocidad elevada durante aproximadamente 5 segundos. La mezcla se vertió a continuación en una caja de cartón de 12” (30,5 cm) x 12” (30,5 cm) x 2,5” (6,4 cm) y se permitió que la espuma aumentara libremente. La superficie de la espuma en aumento se exploró suavemente con un palo de madera para determinar el tiempo de gelificación de cuerda y libre de pegado. En los casos en que era necesario que una muestra realizara el Ensayo de Mini Túnel de Bayer (que se describe a continuación), la mezcla de espuma se vertía en dos cajas de cartón de 14” (35,6 cm) x 6 3/8”(16,2 cm) x 4” (10,2 cm) de modo que se podrían cortar cuatro muestras de 12" (30,5 cm) x 6 7/8" (17,5 cm) x 1" (2,5 cm) a partir de los núcleos de espuma.

Ensayo de Mini Túnel Alfa de Baver El rendimiento en este ensayo de túnel a pequeña escala se correlaciona aproximadamente con los resultados obtenidos en el Túnel de Steiner usado para realizar el ensayo de la norma ASTM E-84. Se cortan muestras de núcleo de espuma de 6 7/8” (17,5 cm) x 48” (121,9 cm) x hasta 2” (5,1 cm) de espesor. Se pueden usar múltiples muestras de espuma de la misma longitud hasta una longitud total de 48 pulgadas (121,9 cm). Por lo general, se usan tres secciones de muestra de 16 pulgadas (40,6 cm) de longitud para simular las tres piezas de 8' (243,8 cm) de longitud en el ensayo a gran escala. Las secciones de la muestra se colocan en el túnel y se encienden con el quemador que se coloca de modo que la punta de la llama este a 14” (35,6 cm) desde el extremo de partida del túnel. El avance de la llama desde la espuma ardiente a lo largo del túnel se registra en intervalos de tiempo por un operador que observa a través de ventanas instaladas en el “suelo” del túnel. El operador controla realmente la llama mirando a la reflexión de llama en un espejo en ángulo colocado debajo de la ventana transparente del "suelo" del aparato de túnel elevado. Un sensor óptico en el sistema de ventilación del túnel recoge datos que se usan para calcular el índice de humo. La Constante de Propagación de Llama de una muestra (FSC48) de 48 pulgadas (121 ,9 cm) se calcula usando la siguiente ecuación: Distancia Media - 14 = 29 9 - 14 FSC48 22 En base a las comparaciones históricas de los resultados obtenidos para muestras sometidas a ensayo tanto en el Túnel de Steiner como en el Mini Túnel Alfa de Bayer, se espera que una muestra FSC48 de 28 o inferior y un índice de humo de 200 o inferior corresponda a un índice de propagación de llama de E-84 de 25 o inferior con un índice de humo de 450 o inferior. El ensayo de túnel alfa no se correlaciona bien con las muestras de espuma que tienen un índice de propagación de llama (FSI) superior a 35 en el ensayo de túnel de la norma ASTM E-84 a gran escala dado que la propagación de la llama de tales espumas normalmente supera 48 pulgadas (121,9 cm) en el túnel del lab.

Ensayo en Horno de Mufla de Baver Este ensayo se diseño para comparar el comportamiento de materiales de ensayo ante los controles que se sabe que aprueban los requisitos del ensayo de Calorímetro de Techo de Factory Mutual (FM 4450). Una muestra de espuma con dimensiones de 4” (10,2 cm) x 4” (10,2 cm) x hasta 2,5" (6,4 cm) se envolvió completamente en papel de aluminio. La masa del aluminio y de la espuma se registró por separado junto con la altura de la espuma. Un pequeño horno de mufla que contenía un compartimento metálico en la parte superior abierto extraíble dimensionado para contener la muestra de espuma se calentó previamente a 450 °C. El horno se abrió brevemente para introducir la muestra de espuma envuelta en papel de aluminio en el soporte metálico y la espuma se calentó durante 20 minutos a 450 °C. El soporte metálico se retiró del horno y se permitió que se enfriara. El peso de la muestra de espuma envuelta en papel de aluminio se registró antes desenvolviendo suavemente la espuma para medir y registrar su altura residual en la sección más fina de la muestra de la espuma restante. Además, se registró la altura de cualquier área de espuma libre de carbón. Estos resultados se informan como % de perdida de peso, % de altura retenida, y la cantidad de “no carbón” en pulgadas. Los resultados se comparan con los de una muestra de control que se sabe que aprueba el ensayo de Calorímetro de Techo con la esperanza de que la muestra experimental aprobara tambien si estos resultados son ¡guales o mejores que los del control. Sin embargo, esta suposición por lo general solamente es válida para muestras preparadas a través de un proceso de máquina de mezclado a alta presión tal como se usaría para preparar el producto comercial. Tal como se ilustra en la Tabla 2, los resultados del horno de mufla para espumas de lab mezcladas a mano pueden diferir notablemente de los obtenidos usando la misma formulación en la máquina laminadora.

Unidad Piloto de Laminador de Línea Se prepararon muestras de espuma de tablero laminado de PIR en la unidad Hennecke de Bayer a escala piloto en la instalación de Pittsburgh, Pa. USA. El laminador tenía aproximadamente 26 pies (7,9 m) de longitud y estaba equipado con una sola cabeza de mezcla que preparaba tableros que tenían 30 pulgadas (76,2 cm) de ancho. La cabeza de mezcla estaba equipada con una “T” de dos corrientes fabricada con tuberías de CPVC. La mezcla de resina de lado B (es decir, componente que contiene poliol) se mezcló previamente con el tercer agente de soplado de corriente en línea a través de Dispositivo de Dispersión de Triple Acción (TADD) de Komax, Inc. antes de entrar en la mezcladora estática y salir de la cabeza de mezcla después de ser sometido a mezcla de impacto de 1800 psi (126,6 kg/cm2) a 2500 psi (175,8 kg/cm2). Las condiciones usadas para las espumas preparadas en este estudio son las que siguen a continuación: Tasa Total de Alimentación de 22 a 45 Ibs./min (10-20.4 kg/min) Temperatura de la Resina 82 °F Temperatura del Isocianato 82 °F Temperatura de la Platina 145 °F Velocidad de la Línea de 34 a 38 ft./mln (10,4-11,6 m/min) El espesor nominal del tablero para espumas sometidas a ensayo en la Tabla 3 se estableció en 1,5 pulgadas (3,8 cm) a menos que se indique de otro modo y la espuma se laminó con revestimiento de color negro. El tablero se perforó en parte superior de la superficie usando un rodillo de púas pesado a medida que salía de la unidad.

Ensayo de Túnel de la norma ASTM E-84 (UL 723) Todas las muestras de espuma para este ensayo se prepararon a un espesor nominal de 3,0" (7,6 cm) con revestimiento de color negro convencional. La parte superior e inferior de 1/4" (0,6 cm) de la espuma se cortó de los tableros para retirar el revestimiento. Las muestras cortadas se sometieron a ensayo en las instalaciones de Underwriters Laboratories Fire Protection en Northbrook, IL como materiales de desarrollo.

Montaje de Techo para Ensayo de Calorímetro de la norma FM 4450 El montaje de techos fue construido por personal del laboratorio de ensayo de Factory Mutual en West Glocester, Rl y estaba formado por la siguiente secuencia de capas: 1. Cubierta de acero aprobada de calibre 18. 2. Muestras de aislamiento de techo de espuma rígida con revestimiento de color negro convencional, unido mecánicamente a la cubierta. 3. 3 capas de cubierta de Banda Enrollada de fieltro orgánico con asfalto caliente aplicado a 25 Ibs. por 100 pie cuadrado (1,22 kg/m2) . 4. Revestimiento uniforme de 60 Ib. (27,2 kg) de asfalto.

El diseño para la instalación de estos tableros de aislamiento de techo era ligeramente diferente al del diagrama convencional en base a producto comercial de 48 pulgadas (122 cm) de ancho y se muestra en la Figura 1. en el montaje convencional, un panel de 36 pulgadas (91,4 cm) de ancho y un panel de 24 pulgadas (61 cm) de ancho forman una sola costura vertical en el montaje, pero la instalación usada para el ensayo de montajes de techo preparados con las espumas de la presente invención necesitaba que se usarán dos posturas verticales usando dos tableros de 24 pulgadas (61 cm) de ancho solo panel de 12 pulgadas (30,5 cm) de ancho porque la unidad laminadora piloto solamente podía fabricar tableros con un ancho máximo de 30 pulgadas (76,2 cm). No se usó Barrera termica entre el aislamiento de la cubierta y la espuma y no se usó tablero recubierto en la parte superior del aislamiento de espuma.

En las Tablas 1 , 2 y 3 se muestran diversas formulaciones usadas para preparar espumas rígidas de poliuretano en base a los sistemas de reacción de la invención. Las cantidades enumeradas en las Tablas 1 , 2 y 3 son partes en peso.

Los materiales usados para producir las espumas en los Ejemplos que siguen a continuación fueron: POLIOL: Poliol de poliéster Stepanpol® PS-2352 que tiene un grupo funcional de 2 y un índice de OH de 235 que está disponible en el mercado en la Compañía Stepan.

K-15: Octoato de potasio que está disponible en el mercado con el nombre comercial Dabco® K-15 de la Compañía Air Products, PMDETA: Pentametildietilentriamina disponible con el nombre comercial Desmorapid® PV de Bayer MateriaIScience.

Polycat 46: Acetato de potasio disponible con el nombre comercial Polycat® 46 de la Compañía Air Products.

B 8513: Tensioactivo disponible con el nombre comercial Tegostab® B 8513 de Evonik Industries.

PCF: Retardante de llama halogenado que está disponible en el mercado con el nombre comercial Fyrol® PCF de ICL-Supresta.

TEP: Fosfato de trietilo retardante de llama libre de halógeno disponible en el mercado en Eastman Chemical.

TEP-Z: Retardante de llama libre de halógeno disponible en el mercado con el nombre comercial Levagard® TEP-Z disponible en Lanxess.

RDP: Bis(difenil fosfato) de resorcinol, retardante de llama libre de halógeno que está disponible en el mercado con el nombre comercial Fyrolflex® RDP de ICL-Supresta, n-Pentano: El agente de soplado n-pentano.

MF: El agente de soplado formiato de metilo.

NCO: MDI polimérico que está disponible en el mercado con el nombre comercial Mondur® 489 de Bayer MateriaIScience.

TABLA 1 Espumas Mezcladas a Mano TABLA 2 - Resultados de Horno de Mufla: Mezcla a Mano frente a Máquina (Laminador) * Ejemplo Comparativo TABLA 3 - Muestras de Tablero Laminador * Ejemplo Comparativo Los ejemplos anteriores de la presente invención se ofrecen con la finalidad de ilustración y no de limitación. Será evidente para los expertos en la materia que las realizaciones que se describen en el presente documento se pueden modificar o revisar de diversas formas sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención. El alcance de la invención se va a calcular con las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una de composición de formación de espuma de poliuretano que cuando reacciona forma una espuma rígida de poliuretano que tiene una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (Norma ASTM E-84) y que aprueba un Ensayo de Calorímetro de la norma FM 4450 que comprende: a) al menos un 50 % en peso en base al peso total de composición de formación de espuma de un poliisocianato orgánico, b) una composición que reacciona con isocianato que comprende al menos un poliol de polieter o poliol de poliéster con un grupo funcional hidroxilo nominal de al menos 2,0, c) una composición de agente de soplado que comprende: (1) no más de un 10 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, de uno o más hidrocarburos que tienen un LEL inferior a un 2 % en volumen en aire, y/o (2) un hidrocarburo que tiene un LEL superior a un 2 % en volumen en aire, y (3) hasta un 1 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de agua, y d) al menos un retardante de llama libre de halógeno.

2. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que d) es polifosfato de amonio, melamina o un derivado de los mismos, un borato, trihidrato de aluminio, hidróxido de magnesio, un silicato, un grafito, nanoarcilla, fosfato de trietilo, un producto de polimerización de fosfato de trietilo con óxido de etileno y óxido de fósforo, fosfato de tributilo, bis(difenil fosfato) de resorcinol, bis(difenil fosfato) de bisfenol A, fosfonato de dimetil propano, fosfonato de dimetil metilo, fosfonato de dietil etilo, fosfonato de dietil N,N’-bis(2-hidroxietil) aminometilo o alguna combinación de los mismos.

3. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que c)(1) está presente y comprende al menos uno de n-pentano, iso-pentano, ciclopentano, butano, hexano, 2,2-dimetilpropano, 2,2-dimetilbutano, 2-metilpentano, un butano, un hexeno, un penteno o alguna combinación de los mismos.

4. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que c)(2) está presente y comprende al menos uno de acetona, acetaldehído, carbonato de dimetilo, éter de dimetilo, metilal, formiato de etilo, acetato de metilo, formiato de metilo o alguna combinación de los mismos.

5. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que c)(1) y c)(2) están ambos presentes.

6. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que b) es un poliol de poliéster que tiene un índice de hidroxilo de 100 mg de KOH/g a 1000 mg de KOH/g.

7. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que a) es MDI polimérico.

8. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que c)(1) está presente en una cantidad no superior a un 8 % en peso.

9. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que c)(1) está presente en una cantidad de un 5 a un 10 % en peso.

10. La composición de formación de espuma de la reivindicación 1 en que c)(1) está presente en una cantidad de un 2 a 18 % en peso.

11. Un proceso para la producción de una espuma de poliuretano que cumplen los criterios de la norma ASTM E-84 de Clase B de la norma NFPA 101 y de Calorímetro de la norma FM 4450 que comprende hacer reaccionar una composición de formación de espuma de poliuretano que comprende: a) al menos un 50 % en peso en base al peso total de composición de formación de espuma de un poliisocianato orgánico, b) una composición que reacciona con isocianato que comprende al menos un poliol de poliéter o poliol de poliéster con un grupo funcional hidroxilo nominal de al menos 2,0, c) una composición de agente de soplado que comprende: (1) no más de un 10 % en peso, en base al peso total de la composición de formación de espuma, de uno o más hidrocarburos que tienen un LEL inferior a un 2 % en volumen en aire, y/o (2) un hidrocarburo que tiene un LEL superior a un 2 % en volumen en aire, y (3) hasta un 1 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de agua, d) al menos un retardante de llama libre de halógeno.

12. La espuma producida con el proceso de la reivindicación 11.

13. El proceso de la reivindicación 11 en que el poliisocianato y el poliol de poliéter o de poliéster se combinan a una presión superior a 117 kPa usando un mezclador mecánico o de impacto.

14. Una espuma de poliuretano que tiene una densidad de 28,8 a 80,1 kilogramos por metro cúbico y una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (Norma ASTM E-84) y que aprueba un Ensayo de Calorímetro de la norma FM 4450 que comprende el producto de reacción de: a) al menos un 50 % en peso en base al peso total de composición de formación de espuma de un poliisocianato orgánico, b) una composición que reacciona con isocianato que comprende al menos un poliol de poliéter o poliol de poliéster con un grupo funcional hidroxilo nominal de al menos 2,0, c) una composición de agente de soplado que comprende: (1) no más de un 10 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de uno o más hidrocarburos que tienen un LEL inferior a un 2 % en volumen en aire y (2) no más de un 1 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de agua, y d) al menos un retardante de llama libre de halógeno.

15. La espuma de la reivindicación 14 en que c)(1) es n-pentano.

16. Una espuma de poliuretano que tiene una densidad inferior a 28,8 kilogramos por metro cúbico y que tiene una clasificación de Clase B de la norma NFPA 101 (Norma ASTM E-84) y que aprueba un Ensayo de Calorímetro de la norma FM 4450 que comprende el producto de reacción de: a) al menos un 50 % en peso en base al peso total de composición de formación de espuma de un poliisocianato orgánico, b) una composición que reacciona con isocianato que comprende al menos un poliol de poliéter o poliol de poliéster con un grupo funcional hidroxilo nominal de al menos 2,0, c) una composición de agente de soplado que comprende: (1) no más de un 10 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de uno o más hidrocarburos que tienen un LEL inferior a un 2 % en volumen en aire, y (2) no más de un 5 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de un hidrocarburo que tiene un LEL superior a un 2 % en volumen en aire, y (3) hasta un 1 % en peso, en base al peso total de composición de formación de espuma, de agua, y d) al menos un retardante de llama libre de halógeno.

17. La espuma de la reivindicación 16 en que c)(1) es n-pentano.

18. La espuma de la reivindicación 17 en que c)(2) es formiato de metilo.