MXPA03007230A

MXPA03007230A - Espuma compuesta polimerica.

Info

Publication number: MXPA03007230A
Application number: MXPA03007230A
Authority: MX
Inventors: Jacob John Anthony
Original assignee: Styrophen Internat Pty Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2005-02-14
Also published as: CA2438303C; CZ20032175A3; US20040115455A1; CA2438303A1; AU755917C; BR0207250A; NO333855B1; EP1368421A4; IL157212A0; ZA200306005B; HUP0303275A3; EA006962B1; HK1060364A1; WO2002064672A1; IL157212A; NO20033533D0; UA75637C2; CY1107869T1; SK288044B6; DE60223228D1

Abstract

Se describe una espuma compuesta polimerica en donde la fase continua es un polimero fenolico/furano espumado y la fase dispersa es un polimero de poliestireno espumado. El compuesto tiene una densidad preferida en el intervalo de 25-50 kg/m3 y los compuestos presentan buen aislamiento termico y propiedades resistentes al fuego. El proceso para preparar los compuestos es de costo relativamente bajo.

Description

ESPUMA COMPUESTA POLIMERICA Campo Técnico Esta invención se refiere a espumas compuestas poliméricas. La invención también se refiere a composiciones liquidas para preparar espumas compuestas poliméricas y paneles aislantes formados a partir de estas espumas.

Antecedentes de la Invención Las espumas poliméricas son ampliamente usadas para aislamiento térmico y acústico en la construcción de edificios. Las espumas poliméricas tal como espumas de poliestireno, son ampliamente usadas como un centro adjunto dentro de láminas de acero para formar paneles de aislamiento para cuartos fríos y fábricas debido a sus excelentes propiedades mecánicas, alto valor de aislamiento y bajo costo. La principal característica negativa de estos paneles de aislamiento es su alta predisposición a quemarse y/o fundirse en un incendio que conduce a la pérdida de fuerza estructural. Las espumas fenólicas y de furano, por otro lado, tienen excelentes propiedades de resistencia al fuego, pero no son capaces de ser usadas como el centro en paneles revestidos de acero debido a sus pobres propiedades mecánicas . Son extremadamente rígidas y forman una superficie friable cuando se cortan. Un problema además con las espumas fenólicas y de furano, es lograr adhesión satisfactoria a las láminas de acero. La Solicitud de Patente del Reino Unido GB 2013209A, describe un método para formar paneles de una resina policondensable . La invención de esta citación disocia la expansión o formación de espuma de la resina a partir de su polimerización o policondensación . Esto significa que la expresión ocurre antes de la polimerización o endurecimiento de la resina. El método requiere calentamiento externo como expansión se requiera para tomar lugar antes de la polimerización. La composición puede incluir perlillas o burbujas de poliestireno . Sin embargo, estas son usadas en forma expandida como la reacción de policondensación toma lugar a aproximadamente 60 °C, a temperatura también baja para permitir a las perlillas o burbujas de poliestireno expandirse. Para expandir las perlillas o burbujas de poliestireno, se requieren temperaturas cercanas al punto de ablandamiento o de transición vitrea del poliestireno . Esta citación tiene un régimen de calentamiento complejo para superar los problemas percibidos de tener los procesos de cu ación/polimerización ligados. Es por esta razón que la formación de espuma y curación/polimerización de la fase policondensable se separan y por qué se usan las perlillas de poliestireno expandidas. La solicitud de patente Belga BE 865001 es similar a la Patente UK discutida anteriormente como la espuma compuesta se prepara usando las perlillas de poliestireno expandidas. El calentamiento en su proceso, está limitado a temperaturas menores de aquellas requeridas para la deformación de las partículas de poliestireno. La Solicitud de patente USSR SU 585189 también describe composiciones que involucran el uso de perlillas de poliestireno expandidas. La solicitud de patente Alemana DE 19910257 describe composiciones de espuma de polímero resistentes al fuego que incluyen 5-50% en peso de grafito expansible. Las composiciones son preparadas agregando la mezcla líquida a un molde y calentando por vapor externo. Ambos ejemplos usan perlillas de poliestireno expandidas y la relación en peso de resina fenólica a poliestireno es menos de 0.5.

Sumario de la Invención Esta invención proporciona en una forma, una espuma compuesta polimérica que comprende una fase continua de polímero fenólico o furano espumado (fenólico/furano) y una fase dispersa de polímero de poliestireno espumado en donde la espuma compuesta se prepara catalizando una composición espumable liquida que comprende 5-50% en peso/peso de perlillas de poliestireno no expandidas espumables y 50-95% de una resina fenólica/furano en donde la composición espumable catalizada logra temperaturas suficientes para polimerizar la resina fenólica/furano y expandir el polímero de poliestireno sin requerir la aplicación de calor externo o fuentes de energía. Preferiblemente el porcentaje en peso del polímero de poliestireno en la espuma compuesta está en el intervalo de 5-50 y más preferiblemente 10-40.

Preferiblemente la espuma compuesta tiene una densidad en el intervalo 25-200 kg/m3. Preferiblemente la espuma compuesta tiene una densidad en el intervalo 25-50 kg/m3. Preferiblemente la espuma compuesta tiene una densidad en el intervalo 50-200 kg/m3. En una forma alternativa, la invención proporciona un panel de aislamiento revestido de acero que tiene un centro de espuma compuesta que comprende una fase continua de polímero fenólico/furano y una fase dispersa de polímero de poliestireno espumado, en donde la relación en peso del polímero fenólico/furano a poliestireno es al menos 1. En una forma además alternativa, la invención proporciona un método para formar una masa de espuma compuesta polimérica que comprende, agregar una composición espumable líquida que comprende 5-50% en p/p de perlillas de poliestireno espumables y 50-95% de una resina fenólica/furano y una cantidad efectiva de un catalizador a un molde temporal en la forma de la masa y remover el molde después que la composición líquida comienza a expandirse.

Descripción Detallada de la Invención Las resinas adecuadas para esta invención son resinas termosellado sintéticas. Pueden ser obtenidas por ejemplo, mediante la condensación de fenol, fenoles substituidos o alcohol furfurilo con aldehidos tal como formaldehído, acetaldehído y furfural. Sin embargo, como se aprecia por aquellos en la técnica, el fenol puede ser reemplazado, completamente o en parte, por otras substancias con química similar al fenol, tal como fenoles substituidos, cresol o compuestos fenólicos naturales tal como lignina o taninos. El tanino en particular, es una substancia reactiva que puede ser usada en cantidades significantes como un expansor de resina de bajo costo en la presente invención. El alcohol furfurilo puede ser reemplazado por otros compuestos reactivos que contienen la estructura molecular de fnrano, es decir, un anillo formado por cuatro carbonos y un átomo de oxígeno. El anillo puede tener cero, uno o dos enlaces dobles, preferiblemente dos, esto hace al compuesto más reactivo y más probablemente forme una calcinación cuando se exponga a alta temperatura. El formaldehído puede ser reemplazado por otros aldehidos, pero estos son generalmente más costosos y menos reactivos y de este modo, no son preferidos. Las resinas de fenol-formaldehído constituyen la principal clase de resinas fenólicas adecuadas por la presente invención. Son usualmente preparadas por la reacción de fenol con formaldehído acuoso al 37-50% a 50-100°C en la presencia de un catalizador básico . Las resinas fenólicas que son más empleadas en la presente invención son referidas como resinas de fenol-aldehido y generalmente contienen un fenol y un componente aldehido. Dos tipos generales de resinas fenólicas que son bien conocidos en la técnica son las novolaks y los resoles. Como una regla general, las resinas de resol liquido son preparadas haciendo reaccionar uno o más fenoles con un exceso de uno o más aldehidos en fase acuosa y en la presencia de un catalizador alcalino. El exceso de aldehido puede ser menor o mayor dependiendo del tipo de resina requerida. Las novolaks son preparadas de manera usual haciendo reaccionar cantidades en exceso de fenol con formaldehido . La molécula de resina novolak está compuesta de dihidroxifenilmetano, el cual después de la adición extensa de formaldehido y condensación inmediata de grupos alcoholes asi formados con otra molécula de fenol, da compuestos lineales que tienen la fórmula general H [C6H3 (OH) . CH2] nC6H4. OH, asi como también polímeros ramificados en los cuales algunos de los anillos benceno tienen tres puentes de metileno unidos bajo condiciones acidicas. Las novolaks pueden también ser elaboradas bajo condiciones alcalinas y ambos tipos de novolaks pueden ser incorporados en un resol, elaboradas separadamente o in situ con el propósito de producir espumas fenólicas. El término fenol puede incluir no solamente el fenol mismo (que incluye fenol de grado puro y técnico) , sino también otros compuestos de fenol tal como resorcinol, cresol, xilenol, clorofenol, bisfenol-A, alfa-naftol, ß-naftol y similares, y mezclas de los mismos. Las resinas de furano están definidas para los propósitos de esta solicitud como resinas liquidas que contienen al menos 10% en p/p de compuestos cuya estructura molecular incorpora el anillo furano con cero, uno o dos enlaces dobles; y las cuales pueden ser curados por calor o la adición de un catalizador ácido, para formar un sólido termosellado . la resina de furano preferiblemente contiene algo de alcohol furfurilo o productos de reacción de alcohol furfurilo, por ejemplo, aquellos descritos en la Patente Estadounidense 5,545,825. Los aldehidos a ser usados por la reacción con los fenoles mencionados anteriormente o alcohol furfurilo, usualmente contienen alrededor de 1 a 8 átomos de carbono y preferiblemente alrededor de 1 a 3 átomos de carbono. Ejemplos específicos de aldehidos incluyen formaldehído, acetaldehído, aldehido propiónico, furfural, benzaldehído y similares, y mezclas de los mismos. En el contexto de la presente invención, se prefiere el uso de formaldehido . Las formas comercialmente disponibles más comunes de formaldehído incluyen formalina, la cual es usualmente un 30-52% en peso de solución acuosa de formaldehído en agua; paraformaldehído, el cual es un polímero lineal sólido de formaldehído; y trioxano, el cual es un tripolímero cíclico sólido de formaldehído . Lo anterior y otras fuentes de formaldehído por reacción con fenol o alcohol furfurilo están propuestos para estar abarcados aquí cuando se usa el término formaldehído. Pueden ser usados tensioactivos y se seleccionan de cualquier agente de estabilización adecuado empleado en la estabilización de espumas de resina de fenol-aldehido líquidas. El tensioactívo puede ser aniónico, catiónico, no iónico o anfotérico. La restricción principal es que no debe interferir con el proceso de formación de espuma. Un gran número de tensioactivos adecuados se conocen y se describen en numerosas publicaciones. Los tensioactivos comúnmente usados incluyen tensioactivos de silicio tal como copolimeros de siloxano-oxialquileno y tensioactivos orgánicos tal como poliéteres y polialcoholes , que incluyen sus productos de condensación y óxidos de alquileno tal como óxidos de etileno y óxidos de propileno con alquilfenoles, ácidos grasos, alquilsilanos y silicios. Ejemplos específicos incluyen políoxietilen octadecilfenol, sulfato de polioxietilen decilfenol, polioxietilen dodecilfenol, polioxietilen octilfenol, éster de ácido polioxietilen linoléico, éster de ácido polioxietilen esteárico, monolaurato de polioxietilen sorbitan, tristearato de polioxietilen sorbitan. La cantidad de tensioactivo usada usualmente no es crítica como cantidades pequeñas, 1% o menos en peso de resina, a menudo resultan en una reducción substancial en la tensión de superficie de la resina . Los agentes de soplado típicos los cuales pueden ser empleados en la preparación del componente de espuma fenólica o de furano de la presente invención, incluyen agentes de soplado físicos y químicos, así como también técnicas de soplado mecánicas. En una modalidad preferida, el agente de soplado se proporciona por el agua en la resina, la cual está ya sea presente en la resina como preparada o generada en el proceso de curación. Mientras se prefiere, no es esencial que la resina fenólica o resina de furano sea espumable . Sin embargo, por razones de costo y propiedades térmicas, se prefiere que la resina fenólica o resina de furano sea espumable. Los catalizadores ácidos típicos incluyen ácido fosfórico, ácidos alcansulfónicos tal como ácido metansulfónico, ácido clorhídrico y ácido sulfúrico o mezclas de los mismos. Los ácidos adecuados son aquellos usados en la técnica para curación de resinas fenólicas. Son usualmente caracterizados como ácidos fuertes. Los catalizadores pueden también ser seleccionados de ácidos sulfónicos aromáticos tal como ácido fenolsulfónico, ácido bencensulfónico, ácido toluensulfónico y ácido xilensulfónico . Los ácidos Lewis tal como cloruro de aluminio pueden también ser usados. En muchos ejemplos, el catalizador ácido se agrega en cantidades suficientes para reducir el pH inicial de la mezcla de resina liquida por debajo de 4, preferiblemente entre 1.5 y 3.0. También, la cantidad de catalizador necesaria puede ser determinada evaluando los tiempos para ponerse cremoso y tiempos de solidificación deseados de la mezcla de reacción. Hablando de manera general sin embargo, la concentración del catalizador contenida en la mezcla de reacción que forma espuma, variará entre 5 y 20% en p/p de resina fenólica/furano . El catalizador convierte la resina a polímero. La composición de la resina liquida debe tener una reactividad adecuada, significando que debe generar suficiente calor en una reacción química exotérmica para causar que las perlillas de poliestireno expansibles se expandan. Este proceso de expansión normalmente no ocurrirá a menos que la temperatura de la resina alcance una temperatura de al menos 80°C, preferiblemente al menos 90°C, más preferiblemente al menos 100° C. Alcanzando una temperatura particular, después de la catálisis, significa que cuando 1000 g de resina espumable se colocan en un contenedor cilindrico de 10 litros de 200 mm de diámetro, tal temperatura se alcanza después de la catálisis. Esta característica de la presente invención proporciona la ventaja de que paneles pueden ser preparados con equipo relativamente simple y barato. Las fuentes de calor externas tal como vapor o microondas, no son necesarias de manera general. Sin embargo, tales fuentes de calor externo pueden ser usadas para preparar las composiciones de la presente invención.

Los aditivos que incrementan el calor generado por la resina catalizada pueden ser benéficamente agregados, por ejemplo, alcohol furfurilo o peróxidos, preferiblemente peróxido de hidrógeno en cuenta de su alta reactividad y bajo costo. Se apreciará que el uso de tales aditivos es tomado en cuenta acerca de si una resina es adecuada en términos de responder a la prueba exotérmica. Pueden ser incluidos otros aditivos, tal como aquellos descritos en espumas "de la técnica anterior, para mejorar cualquier propiedad física particular, o reducir costos. Por ejemplo, los retardantes del fuego que contienen por ejemplo cloro, bromo, boro, fósforo o amoníaco, especialmente fosfato de amonio, pueden ser agregados para mejorar la resistencia al fuego. El grafito expansible puede también ser empleado usualmente, por ejemplo, como se describe en el documento DE 19910257A1. El grafito se expande cuando se expone a altas temperaturas como se encuentra en el fuego. La misma solicitud de patente también describe el uso de aditivos intumescentes, por ejemplo, una mezcla de melamina, un copolimero PVA, pentaeritritol y fosfato de amonio. Estos y otros aditivos con efecto similar pueden ser incorporados en las composiciones de la presente invención. Los rellenadores de bajo costo tal como perlita, polvillo de cenizas, y ve miculita, pueden ser agregados para reducir costos. Tales rellenadores pueden también ser benéficos en que pueden actuar como agentes nucleantes, reduciendo el tamaño celular promedio del componente de la espuma de resina. La urea, melanina y otros compuestos que contienen nitrógeno capaz de reaccionar como el fenol y el alcohol furfurilo, con aldehidos en una reacción de doble etapa conocida en la técnica como adición seguida por condensación, pueden también ser usados en si mismos o como productos de reacción con aldehidos, preferiblemente ormaldehído, para reemplazar algunas de las resinas fenólicas o de furano. Los agentes neutralizantes pueden ser agregados a la mezcla espumable, tal como sales de disolución lenta como bórax anhidro. Los métodos descritos en la Patente Estadounidense 4,122,045 están aquí incorporados dentro de esta especificació .

El polímero de poliestireno adecuado por la presente invención incluye polímeros de poliestireno que son comúnmente usados para preparar perlillas de poliestireno que no son sopladas para formar perlillas de espuma de poliestireno. Asi también usando estireno como el monómero solo, puede ser usada otra adición de monómeros polimerizables y tales copolimeros están abarcados por el término poliestireno en esta especificación. El estireno está siempre presente como el principal componente del polímero de poliestireno. Además, los polímeros de poliestireno pueden ser modificados por la adición de retardantes del fuego. Las perlillas de poliestireno preferidas contienen retardantes de la flama tal como perlillas suministradas por Huntsman bajo el nombre comercial Spacel 4940 y Spacel 7740. La presente invención involucra el uso de perlillas de poliestireno no expandidas. Esto permite niveles relativamente altos de poliestireno a ser incorporados en la espuma final compuesta como la reología y propiedades de flujo de las composiciones líquidas son mucho más manejables. Si se usan perlillas de poliestireno expandidas, solamente niveles relativamente bajos de poliestireno podrían ser incorporados en la espuma compuesta cuando una mezcla vertible es usada. El agente y técnica de soplado de poliestixeno preferido comprenden el empleo de agentes de soplado físico líquidos, agentes los cuales son líquidos volátiles que cuales producen un gas de soplado a través de vaporización del agente de soplado o a través de la descomposición del agente de soplado durante la reacción exotérmica. Numerosos agentes de soplado adecuados para uso en el contexto de la presente invención, son bien conocidos en la técnica anterior. Idealmente, el agente de soplado debe ser un líquido que tiene un punto de ebullición de presión atmosférica entre -50°C y 100°C, y más preferiblemente entre 0o y 50°C.

Ejemplos de agentes de soplado volátiles incluyen compuestos orgánicos tal como hidrocarburos, hidrocarburos halogenados, alcoholes, cetonas y éteres. Ejemplos específicos de agentes de soplado hidrocarburos incluyen propano, pentano, isopentano y hexano. El pentano es el agente de soplado preferido. Los agentes de soplado preferidos son empleados en una cantidad suficiente para dar la espuma de poliestireno resultante de la densidad deseada. En el caso de la presente invención, se ha encontrado particularmente útil, emplear perlillas de poliestireno expansibles que se expanden a una densidad de alrededor de 13-20 kg/m3, cuando se sopla convencionalmente con vapor en un proceso de un solo paso. En esta especificación y de conformidad con la práctica de industria, esta densidad se refiere a la densidad de perlillas expandidas empacadas de poliestireno. Para permitir el volumen de empacado, la densidad actual de estas perlillas expandidas es aproximadamente 50% mayor, esto es, aproximadamente 20-30 kg/m3. En la presente invención, la densidad de la fase de espuma fenólica es preferiblemente al menos dos veces que de la espuma de poliestireno y expresando esta relación, nos referimos a las densidades actuales de las dos fases. Espumas fenólicas de densidad inferior ofrecen la ventaja de costo inferior pero propiedades mecánicas más pobres. Para paneles de aislamiento de propósito general, la espuma en el intervalo de densidad 25-50 kg/m3, proporciona normalmente fuerza adecuada, pero aún pueden ser empleadas densidades inferiores. Para aplicaciones que requieren resistencia máxima al fuego y/o fuerza estructural, puede ser preferida la densidad superior, por ejemplo, 50-200 kg/m3, o superior .

Las proporciones en peso relativas de la fase de polímero de poliestireno y fase de polímero fenólico/fuxano, son importantes para la presente invención. En esta especificación, las proporciones relativas son calculadas por referencia a la composición de la composición espumable líquida. Haciendo estos cálculos, la fase fenólica/furano incluye todos los aditivos tales como catalizadores, rellenadores , agua, tensioactivos y retardantes del fuego y solamente excluyen las perlillas de poliestireno. Se apreciará que las proporciones en peso relativas actuales de la fase de polímero de poliestireno y la fase de polímero fenólico/furano en la espuma compuesta puede variar ligeramente a partir de las porciones en peso relativas calculadas como anteriormente. Estas diferencias pueden ser contadas por la pérdida de los componentes volátiles. Sin embargo, el método anterior es usado por conveniencia. Una característica de la presente invención que establece aparte de otras espumas rígidas tal como fenólicas, poliuretano y poliestireno expandido (EPE) , es la habilidad de la mezcla de espuma pre-enjuague para retener una memoria" de su forma, para producir un artículo completamente expandido, final, con aproximadamente la misma forma como la mezcla espumable pre-enj uague . La "misma forma" significa que la relación de longitud: amplitud: altura es alrededor de la misma para la espuma expandida final, como para la mezcla pre-enjuague . Una característica altamente benéfica de esta "memoria" de forma pre-enjuague es el hecho de que la espuma puede ser producida con equipo extremadamente simple y de este modo, a un bajo costo. Por ejemplo, una caja de cartón, como se usa para empaquetado, puede ser usada como un molde temporal para producir bloques de tamaño comercial. En tal caso, las cuatro esquinas verticales de la caja deben ser ranuradas, permitiendo a todas las ranuras verticales ser dobladas hasta llegar a ser horizontales, descansando en el piso. Los cuatro bordes de la caja deben ser mantenidos en una posición vertical (es decir, formando una caja) , solamente el suficiente largo para permitir a la mezcla espumable ser vertida dentro de la caja, y comenzar el enjuague o expansión . Después del comienzo del enjuague, los cuatro lados verticales de la caja pueden ser doblados hasta llegar a ser horizontales, permitiendo a la espuma expandirse en tres dimensiones, mientras se mantiene aproximadamente la forma inicial , es decir, la relación de longitud.-amplitud: altura. El uso de esta caja desmontable o plegadiza o molde, es un ejemplo del uso de un molde temporal. Ejemplos adicionales de moldes temporales son bandejas formadas por paredes frangibles o fundibles. Después que la composición espumable ha comenzado a ser exotérmica, se alcanza una temperatura o presión en donde las paredes se fusionan, debilitan o rompen, de manera que la composición espumable de expansión no está alargada confinada por las paredes del molde temporal. Cuando la composición espumable de expansión no está alargada confinada por las paredes, las paredes son consideradas para ser removidas. La remoción de las paredes puede lograrse por fusión o rompimiento, asi también como por intervención fisica por un operador. Las paredes de la caja desmontable o plegadiza pueden alternativamente, ser mantenidas en la forma que define el molde por medios de retención fundibles. Cuando la composición espumable es exotérmica y expande, alcanza una temperatura predeterminada que causa que la retención signifique romper y las paredes del molde caigan exteriormente, permitiendo a la masa de expansión no ser confinada, ün molde temporal, es decir, un dispositivo que confina espacialmente la composición espumable liquida catalizada solamente hasta que la expansión comienza, puede también benéficamente ser usado en lineas continuas, por ejemplo, en la producción de bloques continuos. En este caso, el molde temporal puede ser creado, por ejemplo, por alimentación de papel mecánicamente doblado de un rollo, en una forma similar a un conducto que confina una cantidad adecuada de la composición líquida catalizada solamente suficiente larga para que comience la expansión . En una variación del proceso anterior, el molde temporal que contiene la composición espumable líquida catalizada, puede ser colocado en un segundo o molde externo. Este molde externo puede ser abierto en una frente o totalmente cerrado. Hemos encontrado que, usando un molde temporal dentro de un molde externo, los frentes finales de la espuma compuesta son más uniformes y reproducibles y de este modo, requieren menos arreglos. De manera remarcable, usando este método simple, permitiendo que el volumen de la expansión de la espuma tome lugar sin algunas restricciones espaciales, bloques de tamaño comercialmente útil pueden ser producidos es decir, en exceso de 1 m3. Esto es lo contrario a otras espumas de bloque plásticas, las cuales requieren confinación espacial en al menos dos dimensiones (espumas fenólicas y poliuretano) y a menudo tres dimensiones (EPE espuma de poliestireno expandida) . En el caso de EPE, existe un requerimiento adicional para un suministro externo de vapor presurizado, agregando la complejidad y costo del equipo de producción. Mientras el método simple descrito anteriormente puede ser usado para producir bloques de espuma de la invención, la espuma puede también ser producida en un espacio confinado, siempre que el molde sea suficientemente fuerte para resistir la presión ejercida por la espuma de expansión. La espuma de la invención puede también ser producida en lineas continuas. Una de las ventajas significantes de la presente invención, es que el calor externo o fuentes de energía no son necesarios. Es sorprendente que las espumas compuestas puedan ser preparadas en donde el calor exotérmico de la reacción a partir de la polimerización de una fase polimérica, pueda ser usado a la espuma no solamente de esta fase, sino la otra fase polimérica. Esto es contrario a las enseñanzas anteriores discutidas tempranamente, en donde la separación de estas funciones es considerada esencial. La técnica anterior usa de manera general, perlillas de poliestireno expandidas y cuenta en el calor externo a ser aplicado. La invención será además descrita con referencia a las modalidades preferidas en los siguientes ejemplos.

Ejemplo 1 Se preparó una mezcla espumable usando la siguiente formulación donde se incluyó perlita como un agente nucleante para asistir en la formación de espuma de la resina fenólica: Resina fenólica, grado IL1737 ex Huntsman lOOOg .

Perlillas de poliestireno, grado Spacel 4940 ex Huntsman 200 g Alcohol furfurilo 100 g Teric C12 (tensioactivo) ex Huntsman 40 g Perlita 10 g Ácido fenol sulfónico al 75% -» 140 g I Premezcla Ácido fosfórico al 85% 60 g En una cubeta de 10 litros, todos los componentes anteriores, excepto la mezcla de ácido se mezclaron juntos y se calentaron a 30°C. Se agregó la mezcla de catalizador ácido, y la mezcla completa se agitó vigorosamente por 30 segundos. En menos de 1 minuto, la mezcla liquida comenzó a expandirse rápidamente y la temperatura de la mezcla alcanzó 100°C. En un periodo corto de tiempo, se creó un cuerpo plástico de espuma, con un volumen aproximado de 9 litros. En el mismo dia, se cortó una muestra de la espuma, se pesó y se midió y se encontró que tiene una densidad de 151kg/m3. Las perlillas de poliestireno expandidas fueron claramente visibles en todas las superficies de corte, que tienen un diámetro principalmente en el intervalo de 1 a 2 mm. El tamaño promedio estimado fue 1.5 mm, que corresponde al volumen de 1.8 mm3. Como el volumen promedio de las perlillas de poliestireno sin expandir fue únicamente alrededor de 0.05 mm3, la expansión promedio fue 36 veces el volumen original. Asi, como la densidad especifica de las perlillas de poliestireno sin expandir fue de 1000kg/m3, la densidad especifica promedio de las perlillas expandidas se calculó por ser 28 kg/m3. Como el porcentaje en peso de poliestireno en la mezcla fue 200 g:1550 g = 13%, después que el componente en peso de poliestireno es 13% de 151 kg/m3 = 20 kg. El porcentaje de peso de la fase de polímero fenólico/furano se calculó por ser 87%. Como la densidad específica promedio de la perlillas de poliestireno expandidas fue previamente calculada por ser 28 kg/m3, el peso de 20 kg por m3, podría representar un volumen de 20:28 m3 = 0.71 m3, es decir, una fracción de volumen de 71%. La superficie de la espuma de corte no fue friable como las espumas fenólicas de la técnica anterior, aún la espuma no podría fusionarse y quemarse como la espuma de poliestireno cuando se somete a una flama.

Ejemplo 2 Este ejemplo ilustra el efecto del contenido de poliestireno superior. Se preparó una mezcla espumable usando la siguiente formulación: Resina fenólica, grado IL-1737 ex Huntsman 100Og Perlillas de poliestireno, grado Spacel 4940 ex Huntsman 400 g Alcohol furfurilo 100 g Teric C12 (tensioactivo) ex Huntsman 40 g Perlita 10 g Ácido fenol sulfónico al 75% 140 g Eremezcla Ácido fosfórico al 85% 60 g En una cubeta de 10 litros, todos los componentes anteriores, excepto la mezcla de ácido se mezclaron juntos y se calentaron a 30°C. Se agregó la mezcla de catalizador ácido, y la mezcla completa se agitó vigorosamente por 30 segundos. En menos de 1 minuto, la mezcla liquida comenzó a expandirse rápidamente y la temperatura de la mezcla alcanzó 100 °C. En un periodo corto de tiempo, se creó un cuerpo plástico de espuma, con un volumen aproximado de 14 litros. En el mismo día, se cortó una muestra de la espuma, se pesó y se midió y se encontró que tiene una densidad de 98kg/m3. Fueron claramente visibles una multitud de perlillas de poliestireno expandidas en todas las superficies de corte, que tienen un diámetro principalmente en el intervalo de 1 a 2 mm, con un promedio estimado de 1.5 mm. El porcentaje en peso de poliestireno en la mezcla se calculó por ser 23%, y el porcentaje en volumen por ser 81%. El porcentaje en peso del polímero fenólico/furano se calculó por ser 77%. La superficie de la espuma de corte no fue friable como las espumas fenólicas de la técnica anterior, aún la espuma no podría fusionarse y quemarse como la espuma de poliestireno cuando se somete a una flama.

Ejemplo 3 Este ejemplo muestra el efecto de un nivel superior de alcohol furfurilo, que resulta en más expansión y de este mono una densidad inferior de la espuma. Este ejemplo también ilustra el uso de una resina de furano. Resina fenólica, grado IL-1737 ex Huntsman lOOOg Perlillas de poliestireno, grado Spacel 4940 ex Huntsman 400 g Alcohol furfurilo 150 g Teric C12 (tensioactivo ) ex Huntsman 40 g Perlita 10 g Ácido fenol sulfónico al 75% 140 g f Premezcla Ácido fosfórico al 85% 60 g En una cubeta de 10 litros, la resina, las perlillas de poliestireno, alcohol furfurilo, Teric C12 y Perlita, fueron mezclados, y la mezcla se calentó a 30°C. La mezcla del catalizador ácido se agregó entonces y la mezcla completa se agitó vigorosamente por 30 segundos. En menos de 1 minuto, la mezcla liquida comenzó a expandirse rápidamente y la temperatura de la mezcla se incrementó a 100°C. En un periodo corto de tiempo, se creó un cuerpo plástico de espuma, con un volumen aproximado de 20 litros . En el mismo día, se cortó una muestra de la espuma, se pesó y se midió y se encontró que tiene una densidad de 74kg/m3. Cuatro semanas después, la muestra se pesó nuevamente, mostrando una pérdida de peso de 10%, que corresponde a una densidad madura de 67 kg/m3. Es probable que la pérdida de peso se elabore principalmente de exceso de humedad y posiblemente del agente de soplado pentano en las perlillas de poliestireno . Las perlillas de poliestireno expandidas fueron claramente visibles en todas las superficies de corte, que tienen un diámetro principalmente en el intervalo de 1.0 a 2.5 mm, con un tamaño promedio estimado de 1.5 mm, que corresponde a un volumen de 1.8 mm3. Como el volumen promedio de las perlillas de poliestireno sin expandir fue únicamente alrededor de 0.05 inm3, la expansión promedio fue 36 veces el volumen original. Asi, como la densidad especifica de las perlillas de poliestireno sin expandir fue de 10Q0kg/m3, la densidad especifica promedio de las perlillas expandidas se calculó por ser 28 kg/m3. Como el porcentaje en peso de poliestireno en la mezcla fue 400 g:1800 g = 22%, después el componente en peso de poliestireno podría ser 22% de 74 kg/m3. Como la densidad específica de las perlillas de poliestireno expandidas fue previamente calculada por ser 28 kg/m3, el peso de 16 kg debe representar un volumen de 16 = 0.57 m3, es decir, la fracción de volumen de 57%. 28 De este modo, expresado en términos de tanto relaciones de peso como volumen, la espuma compuesta podría ser descrita comprendiendo una fase de espuma de poliestireno que representa 22% en peso, pero 57% en volumen, y una fase de espuma fenólica/furano que representa 78% en peso, pero solamente 43% en volumen. El componente de espuma fenólica/furano se calculó por tener una densidad específica de 0.78x74 0.43 kg/m3 = 134 kg/m3 (antes de la pérdida de volátiles en envejecimiento) . De este modo, en este caso, la densidad del componente de espuma fenólico/furano se encontró por ser 134 = 4.8 veces superior que la 28 densidad de la espuma de poliestireno . La superficie de la espuma de corte no fue friable como las espumas fenólicas de la técnica anterior, aún la espuma no podría fusionarse y quemarse como la espuma de poliestireno cuando se somete a una flama. Esto es sorprendente, considerando que alrededor de tres cuartos del ¦volumen de la espuma compuesta se elaboró de espuma de poliestireno, el cual en si inmediatamente se fusiona y después se quema cuando se somete a una flama .

Ejemplo 4 Este ejemplo muestra que es posible una espuma de una resina fenólica sin la presencia de un tensioactivo . Resina fenólica, Cascophen PA 2027 ex Borden lOOOg Spacel 4940 ex Huntsman 600 g Ácido fenol sulfónico al 75% -» 80 g Premezcla Ácido fosfórico al 85% 60 g En una cubeta de 10 litros, la resina y las perlillas de poliestireno, fueron mezcladas, y calentadas a 30°C. Se agregó la mezcla de catalizador ácido, y la mezcla completa se agitó vigorosamente por 30 segundos. En menos de 1 minuto, la mezcla liquida comenzó a expandirse rápidamente y la temperatura de la mezcla se incrementó a 102°C. En un periodo corto de tiempo, se creó un cuerpo plástico de espuma, con un volumen aproximado de 22 litros. Se cortó una muestra de la espuma, se pesó y se midió y se encontró que tiene una densidad de 61kg/m3. Cuatro semanas después, la muestra se pesó nuevamente, mostrando una pérdida de peso de 10% que corresponde a una densidad madura de 55 kg/m3. Es probable que la pérdida de peso se elabore principalmente de exceso de humedad y posiblemente del agente de soplado pentano en las perlillas de poliestireno . Las perlillas de poliestireno expandidas fueron claramente visibles en todas las superficies de corte, que tienen un diámetro principalmente en el intervalo de 1.0 a 2.5 mm. El tamaño promedio estimado fue de 1.5 mm, que corresponde a un volumen de 1.8 mm3. Como el volumen promedio de las perlillas de poliestireno sin expandir fue únicamente alrededor de 0.05 mm3, la expansión promedio fue 36 veces el volumen original. Asi, como la densidad especifica de las perlillas de poliestireno sin expandir fue de 1000kg/m3, la densidad especifica promedio de las perlillas expandidas se calculó por ser 28 kg/m3. Como el porcentaje en peso de poliestireno en la mezcla fue 600 g:1740 g = 34%, después el componente en peso de poliestireno podría ser 34% de 61 kg/m3 = 21 kg/m3. Como la densidad específica de las perlillas de poliestireno expandidas fue previamente calculado por ser 28 kg/m3, el peso de 21 kg debe representar un volumen de ,21 = 0.75 m3, es decir, la fracción de volumen de 28 75%. De este modo, expresado en términos de tanto relación de peso como volumen, la espuma compuesta podría ser descrita comprendiendo una fase de espuma de poliestireno que representa 34% en peso, pero 75% en volumen, y una fase de espuma fenólica que representa 66% en peso, pero solamente 25% en volumen. El componente de espuma fenólica se calculó por tener una densidad específica de 0.66x61 kg/m3 = 28 161 kg/m3 (antes de la pérdida de volátiles en enve ecimiento) . De este modo, en este caso, la densidad del componente de espuma fenólica se encontró por ser 161 = 5.8 veces superior que la 28 densidad de la espuma de poliestireno . La superficie de la espuma de corte no fue friable como las espumas fenólicas de la técnica anterior, aún la espuma no podría fusionarse y quemarse como la espuma de poliestireno cuando se somete a una flama. Esto es sorprendente, considerando que alrededor de tres cuartos del volumen de la espuma compuesta se elaboró de espuma de poliestireno, el cual en si inmediatamente se fusiona y después se quema, cuando se somete a una flama .

Ejemplo 5 Este ejemplo muestra que el proceso de la presente invención puede ser usado para producir espuma compuesta de densidad muy baja, es decir, menos de 30 kg/m3. Resina fenólica, grado IL1737 ex Huntsman 3000g Resina Furano, grado NBB101 ex Foseco 1200 g Perlillas de poliestixeno, grado Spacel 4940 ex Huntsman 3900 g Fosfato de amonio 600 g Ácido sulfúrico al 50% 270 g I Premezcla Ácido fosfórico al 81% 270 g Peróxido de hidrógeno al 50% 60 g En una cubeta de 25 litros, revestida con una bolsa plástica, la resina fenólica, resina furano y perlillas de poliestireno se mezclaron en conjunto y se calentaron a 31°C. Se agregó la premezcla del catalizador ácido, y la mezcla completa se agitó vigorosamente por 45 segundos. La bolsa plástica que contiene la mezcla entonces se sacó de la cubeta, para permitir que la expansión de la espuma tome lugar sin mayor restricción. La expansión se completó esencialmente en menos de cinco minutos. Después de 2 horas, una muestra se cortó y se encontró que tiene una densidad de 25 kg/m3. De manera remarcable, aún a esta baja densidad, la superficie de la espuma de corte no fue friable como las espumas fenólicas de la técnica anterior, aún la espuma no podría fusionarse y quemarse como la espuma de poliestireno cuando se somete a una flama.

Este ejemplo incorpora una resina de furano comercialmente disponible, un retardante del fuego y un peróxido, el último es un ejemplo de aditivos que incrementan el calor exotérmico generado por el proceso de la invención.

Ejemplo 6 Este ejemplo ilustra la habilidad de la espuma de la invención por tener una "memoria" de su forma pre-enjuague . Resina fenólica, grado IL1737 ex Huntsman 30000g Resina furano, grado NBBlOl ex Foseco 6000 g Perlillas de poliestireno, grado Spacel 4940 ex Huntsman 15000 g Fosfato de amonio 2700 g Ácido sulfúrico al 50% 2700 g Premezcla Ácido fosfórico al 81% 2700 g En una cilindro de 100 litros, la resina fenólica, la resina furano, fosfato de amonio y perlillas de poliestireno se agregaron, se mezclaron y calentaron a 27°C. Se agregó la premezcla del catalizador ácido, y la mezcla completa se agitó vigorosamente por 40 segundos, después se vertió en una caja de cartón de tamaño 600 x 600 x 300 mm (longitud x amplitud x altura) . La caja se revistió con una lámina de plástico, y todas las cuatro esquinas verticales se ranuraron, permitiendo a los lados doblarse a una posición horizontal, es decir, descansando en el piso. Los cuatro lados de la caja se mantuvieron en una posición vertical (para formar una caja), hasta que comenzó el enjuague, el cual ocurrió en menos de un minuto. Los lados de la caja entonces fueron dejados sin soporte y fueron rápidamente sacados a una posición horizontal por la espuma de expansión. De manera remarcable, la espuma no soportada se mantuvo en expansión en todas las direcciones, aproximadamente manteniendo su forma pre-enjuague, terminando hasta en un bloque completamente expandido de tamaño 1.2 x 1.2 x 0.6 m, que tiene lados casi verticales. Una muestra de la espuma se cortó y se encontró tener una densidad de 42 kg/m3. Puesto que modificaciones dentro del espíritu y ámbito de la invención pueden ser fácilmente efectuadas por personas expertas en la técnica, se entiende que la invención no está limitada a la modalidad particular descrita por medio del ejemplo, anteriormente.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones .
REIVINDICACIONES 1. Una espuma compuesta polimérxca que comprende una fase continua de un polímero fenólico o furano y una fase dispersa de polímero de poliestireno espumado, caracterizada porque la espuma compuesta se prepara catalizando una composición espumable líquida que comprende 5-50% en p/p de perlillas de poliestireno no expandidas y 50-95% de una resina fenólica/furano en donde la composición espumable catalizada logra temperaturas suficientes para polimerizar el polímero fenólico/furano y expandir el polímero de poliéster sin requerir la aplicación de calor externo o fuentes de energía. 2. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el porcentaje en peso del polímero de poliestireno en la espuma compuesta está en el intervalo de 5-50.
3. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 2f caracterizada porque el porcentaje en peso del polímero de poliestireno en la espuma compuesta es 10-40.
4. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la espuma compuesta tiene una densidad en el intervalo de 25-200 kg/mJ.
5. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la espuma compuesta tiene una densidad en el intervalo 25-50 kg/m3.
6. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la espuma compuesta tiene una densidad en el intervalo de 50-200 kg/m3.
7. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el polímero fenólico/furano en la fase continua es espumado.
8. Un panel de aislamiento revestido de acero que tiene un centro de una espuma compuesta polimérica, que comprende una fase continua de polímero fenólico/furano y una fase dispersa de polímero de poliestireno espumado, en donde la relación en peso de polímero fenólico/furano a poliestireno es al menos 1.
9. Un panel de aislamiento revestido de acero de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el polímero fenólico/furano es espumado.
10. Un método para formar una masa de espuma compuesta polimérica, que comprende agregar una composición espumable líquida que comprende 5-50% p/p de perlillas de poliestireno espumables y 50-95% de una resina fenólica/furano y una cantidad efectiva de un catalizador a un molde temporal en la forma de masa y remover el molde temporal después que la composición liquida comienza a expandirse, y en donde dicha composición espumable catalizada alcanza temperaturas suficientes para polimerizar la resina fenólica/furano y expandir el polímero de poliestireno sin requerir la aplicación de calor externo o fuentes de energía.
11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el molde temporal es colocado en un molde externo, en el cual, el molde externo define la forma de la espuma compuesta después de la expansión.
12. Un método de conformidad con las reivindicaciones 10 ó 11, caracterizado porque la resina fenólica/furano es espumada.
13. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la composición espumable catalizada alcanza al menos 80°C.
14. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la composición espumable catalizada alcanza al menos 90°C.
15. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque la composición espumable catalizada alcanza al menos 100°C.
16. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y 13 a 15, que comprende un aditivo seleccionado del grupo que consiste de retardantes del fuego, grafito expansible, agentes intumescentes y rellenadores .
17. Una espuma compuesta polimérica de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el fuego retardante libera gas amoniaco cuando se expone al fuego.