PT1516720E

PT1516720E - Elemento composito contendo um promotor de aderencia de poliuretano

Info

Publication number: PT1516720E
Application number: PT04018805T
Authority: PT
Inventors: Erwin Calgua
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-08-07
Publication date: 2006-11-30
Also published as: EP1516720A1; PL1516720T3; ATE335599T1; EP1516720B1; DE502004001140D1; ES2270242T3; SI1516720T1; DE10343902A1

Description

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DESCRIÇÃO

"ELEMENTO COMPÓSITO CONTENDO UM PROMOTOR DE ADERÊNCIA DE POLIURETANO" A presente invenção refere-se à utilização de um promotor de aderência de poliuretano, para a melhoria da aderência entre as camadas de um elemento compósito, contendo uma espuma de poliisocianurato e camadas de cobertura, assim como ao elemento compósito em si mesmo, e a um processo para a produção do elemento compósito.

Em virtude da proibição dos hidrocarbonetos fluorclorados como agentes propulsantes em sistemas de poliuretano, são utilizados, actualmente, agentes propulsantes combustíveis, como por exemplo, pentano, para a produção de elementos compósitos para o isolamento térmico. Nestas condições, a satisfação das exigências de protecção contra as chamas com sistemas de poliuretano que contenham uma proporção elevada de agentes de protecção contra as chamas só é possível de forma limitada.

Frequentemente é desejável, por razões técnicas, um teor reduzido de agentes de protecção contra as chamas. Por conseguinte, são também utilizados para os elementos isolantes agentes de espumação de poliisocianurato (espumantes PIR), visto que estes também possuem boas propriedades de protecção contra as chamas, mesmo com um teor reduzido de agentes de protecção contra as chamas. No entanto, os sistemas PIR, em comparação com os sistemas PUR, têm uma fraca aderência à maior parte das superfícies conhecidas. 2

Na indústria da construção, por exemplo, são produzidos elementos compósitos de poliuretano que têm que desempenhar tarefas construtivas, por exemplo, elementos de paredes e de tectos. Nestes elementos construtivos, a aderência desempenha um papel importante. Os elementos construtivos com camadas de cobertura metálicas têm que possuir pelo menos um valor de aderência de > 0,08 N/mm1 2, para que sejam admitidos para a indústria de construção. Os sistemas PUR, sobre camadas de cobertura metálicas, têm valores de aderência de 0,12 - 0,17 N/mm2. Os valores de aderência dos sistemas PIR são em média menores do que 0,1 N/mm2. O objectivo da invenção era, por conseguinte, a produção de um elemento compósito, especialmente para o isolamento térmico, que, com um reduzido teor de agentes de protecção contra as chamas, satisfizesse essencialmente tanto as exigências de aderência, como também as de protecção contra as chamas.

Este problema pôde ser solucionado através da utilização de um promotor de aderência à base de poliuretano. O objecto da invenção é, por conseguinte, um elemento compósito, especialmente um elemento isolante térmico, constituído por 1 uma primeira camada de cobertura, ii) uma camada de um promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, 2 iii) uma camada de espuma, contendo poliisocianurato, com uma densidade de 30 a 100 g/L, 3 iv) eventualmente uma segunda camada de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, e v) uma segunda camada de cobertura.

Numa forma de realização preferida as camadas do elemento compósito de acordo com a invenção possuem as seguintes espessuras: camadas (i) e (v) uma espessura de 200 pm até 5 mm, de preferência de 300 pm até 2 mm, especialmente de até 1 mm, preferência de 400 pm camada (ii) e eventualmente a camada (iv) , uma espessura de 10 pm até 500 pm, de preferência de 80 pm até 400 pm, especialmente de preferência de 120 a 300 pm, e camada (iii) uma espessura de 2 cm até 25 cm, de preferência de 2,5 cm até 18 cm, especialmente de preferência de 3 cm até 15 cm. 0 elemento compósito de acordo com a invenção é de preferência um elemento isolante térmico, isto é, é utilizado como elemento compósito para o isolamento térmico. Numa forma de realização preferida o elemento isolante térmico de acordo com a invenção possui uma condutibilidade térmica de menos do que 35 mW/mK, especialmente de preferência de menos do que 25 mW/mK, medida de acordo com a Norma DIN 52612, Parte 1.

No caso das camadas de cobertura (i) e (v), são utilizáveis basicamente todas as camadas de cobertura 4 flexíveis e rígidas habitualmente utilizadas, como por exemplo, alumínio, aço, betumes, papel, não-tecidos minerais, não-tecidos contendo fibras orgânicas, placas de plástico (p. ex., poliestireno), folhas de plástico (p. ex., folhas de PE), placas de madeira ou misturas ou laminados das mesmas. São utilizadas, de preferência, as camadas de cobertura metálicas, especialmente camadas de alumínio e de aço.

Quanto ao promotor de aderência utilizado na camada (ii) e eventualmente na camada (iv), trata-se de um promotor de aderência de base poliuretano conhecido do estado da técnica. Este promotor de aderência pode ser obtido geralmente por reacção de a) poliisocianatos com b) compostos com dois átomos de hidrogénio reactivos perante os isocianatos, sendo a proporção de reacção escolhida de tal forma que, na mistura reactiva, a relação do número de grupos isocianato para o número de grupos reactivos perante os isocianatos seja de 0,8 a 1,8:1, de preferência de 1 a 1,6:1.

Interessam para a utilização como poliisocianatos (a) os diisocianatos e/ou poliisocianatos alifáticos, ciclo-alifáticos e, especialmente, aromáticos correntes. São utilizados de preferência o diisocianato de toluileno (TDI), diisocianato de difenilmetano (MDI) e especialmente misturas de diisocianato de difenilmetano e poliisocianatos de polifenileno-polimetileno (MDI bruto).

Como compostos tendo pelo menos dois átomos de hidrogénio reactivos perante os isocianatos (b) interessam, 5 em geral, os que transportam na molécula dois ou mais grupos reactivos, escolhidos entre grupos OH, grupos SH, grupos NH, grupos NH2 e grupos CH ácidos, como por exemplo, grupos β-diceto. São utilizados, de preferência, polieteróis e/ou poliesteróis, especialmente de preferência polieterpolióis. O indice de hidroxilo dos polieteróis e/ou poliesteróis utilizados ascende, de preferência, a 25 até 800 mg de KOH/g, e os pesos moleculares em geral são superiores a 400. Os poliuretanos podem ser preparados com ou sem agentes de prolongamento da cadeia e/ou de reticulação. Para a utilização como agentes de prolongamento da cadeia e/ou de reticulação interessam especialmente aminas e álcoois bi e trifuncionais, especialmente dióis e/ou trióis, com pesos moleculares menores do que 400, de preferência de 60 a 300.

No promotor de aderência podem eventualmente estar presentes agentes de protecção contra as chamas aditivos ou reactivos. Os referidos agentes de protecção contra as chamas são utilizados em geral numa quantidade de 0,1 a 30% em peso, referidos ao peso total do componente de poliol.

De preferência, ao meio de reacção dos poliisocianatos a) com os polióis b) não são adicionados quaisquer propulsantes. No entanto, os polióis utilizados podem conter ainda água residual, que actua como agente propulsante. Os promotores de aderência de poliuretano resultantes possuem uma densidade de 400 a 1200 g/L, de preferência de 500 a 1000 g/L, especialmente de preferência de 700 a 900 g/L. 6

Quanto à camada iii), presente no componente construtivo de acordo com a invenção, trata-se de uma espuma de poli-isocianurato, em geral conhecida, que serve de preferência de camada isolante térmica no elemento compósito. A espuma de poli-isocianurato, que forma a camada iii), é obtida por reacção de a) poliisocianatos com b) compostos reactivos face aos isocianatos, na presença de c) catalisadores de isocianuratos, sendo a proporção de reacção escolhida de tal forma que, na mistura reactiva, a relação do número de grupos isocianato para o número de grupos reactivos perante os isocianatos seja de 1,8 a 8:1, de preferência de 1,9 a 4:1.

Os componentes a) e b) são utilizados como foi descrito anteriormente. Como catalisador de isocianurato c) são utilizados, geralmente, os catalisadores que formam grupos isocianurato, conhecidos no estado da técnica, de preferência sais de metais alcalinos, como octoato de potássio e/ou acetato de potássio, isoladamente ou em combinação com aminas terciárias. A formação de isocianurato é realizada de preferência a temperaturas superiores a 60°C. São de preferência adicionados agentes propulsantes (d) à mistura de reacção dos poliisocianatos a) com os polióis b) . São geralmente utilizados como agentes propulsantes (d) os chamados agentes propulsantes fisicos e eventualmente água. Entendem-se por agentes propulsantes fisicos compostos que são dissolvidos ou emulsionados nas matérias-primas da fabricação do poliuretano e que se 7 vaporizam nas condições da formação do poliuretano. Trata-se, neste caso, por exemplo, de hidrocarbonetos, hidrocarbonetos halogenados, e de outros compostos, como por exemplo, alcanos perfluorados, como perfluorhexano, hidrocarbonetos fluorclorados, assim como éteres, ésteres, cetonas e/ou acetais. Além destes, é possível dissolver sob pressão, no poliuretano, gases inertes, como azoto, dióxido de carbono ou gases nobres. O agente propulsante (d) é utilizado geralmente numa quantidade tal que a espuma de poliisocianurato resultante possua uma densidade de 20 a 300 g/L, de preferência de 30 a 100 g/L, especialmente de preferência de 35 a 80 g/L.

Quanto à espuma PIR da camada iii), trata-se, numa forma preferida de realização, de uma espuma rígida, isto é, a espuma possui uma tensão de compressão a 10% de recalcamento, ou resistência à pressão de acordo com a Norma DIN 53 421/DIN EN ISO 604, maior ou igual a 100 kPa. Além disso, a espuma rígida dispõe geralmente, de acordo com a Norma DIN ISO 4590, de uma taxa de células fechadas superior a 85%, de preferência superior a 90%. Além disso, a espuma de PIR possui, de preferência, um diâmetro médio das células de 10 a 600 ym, de preferência de 50 a 400 ym, medido de acordo com a Norma ASTM 3576/77.

Constitui ainda um objecto da invenção um processo para a preparação de um elemento compósito de acordo com a invenção, constituído pelas camadas i) uma primeira camada de cobertura, ii) uma camada de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, iii) uma camada de espuma, contendo poliisocianurato, com uma densidade de 20 a 300 g/L, iv) eventualmente uma segunda camada de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, e v) uma segunda camada de cobertura, compreendendo os passos: A) preparação de uma primeira camada de cobertura, B) aplicação do promotor de aderência de poliuretano, como mistura reactiva liquida, sobre a primeira camada de cobertura, C) aplicação da mistura reactiva de poliisocianurato sobre a camada do promotor de aderência e deixar-se espumar a mistura reactiva de poliisocianurato, D) eventualmente aplicação de uma segunda camada do promotor de aderência sobre a segunda camada de cobertura, e E) aplicação da segunda camada de cobertura, dotada do promotor de aderência de poliuretano reagido, sobre a camada de poliisocianurato.

Numa forma de realização especialmente preferida, a reactividade do promotor de aderência é ajustada de tal forma que a camada do promotor de aderência reaja ainda com a mistura reactiva de PIR. Isto é garantido quando a mistura reactiva de poliisocianurato é aplicada num instante em que a camada do promotor de aderência ainda não tenha endurecido completamente, isto é, a reacção de poliuretano entre o isocianato e o componente de poliol já se iniciou, mas ainda não está terminada. 9

As camadas individuais do elemento compósito produzido com o processo de acordo com a invenção possuem de preferência as camadas anteriormente descritas.

Numa forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é realizado por meio de uma instalação de banda dupla, conhecida no estado da técnica.

Numa outra forma de realização preferida, realiza-se um aquecimento a 30 até 60°C, antes ou depois da aplicação da camada do promotor de aderência, especialmente por meio de um forno de pré-aquecimento.

As fiquras 1 e 2 elucidam o processo de acordo com a invenção por meio da instalação de banda dupla. Nas fiquras, significam: 1 camada de cobertura superior 2 dispositivo de aplicação para a camada do promotor de aderência 3 camada de cobertura inferior, do "Coil-Coating-Rolle IV 4 forno de pré-aquecimento 5 dispositivo de aplicação para o sistema de espuma PIR (cabeça de mistura de alta pressão ou baixa pressão) 6 banda dupla 7 serra 8 vista pormenorizada 9 camada de cobertura superior (v) 10 camada de cobertura inferior (i) 11 camada de espuma PIR (iii) 12 camada de promotor de aderência (ii) 0 promotor de aderência de poliuretano é aplicado na f o rma liquida, como mistura reactiva, sobre a camada de cobertura inferior. A aplicação pode ser realizada antes ou 10 depois do forno de pré-aquecimento, preferivelmente existente. A reactividade do promotor de aderência de poliuretano é adaptada ao sistema de espuma PIR a empregar, através de uma escolha apropriada dos componentes (a) e (b), para que a camada do promotor de aderência ainda reaja com a mistura reactiva de PIR. A quantidade do promotor de aderência a aplicar depende da espessura pretendida da camada do promotor de aderência e situa-se de preferência em 100 - 150 g/m2. Por fim, constitui ainda um objectivo da invenção a utilização de um promotor de aderência de poliuretano para a melhoria da aderência entre as camadas de um elemento compósito, contendo uma espuma de poli-isocianurato e camadas de cobertura. É de preferência um objecto da invenção a utilização de um promotor de aderência de poliuretano reactivo, isto é, de um promotor de aderência que ainda está reactivo aquando da aplicação conjunta da camada de espuma e da camada de cobertura, o que quer dizer que a reacção de poliuretano do promotor de aderência ainda não está terminada.

Numa forma de realização preferida e através da utilização, de acordo com a invenção, do promotor de aderência de poliuretano, consegue-se obter uma aderência entre a camada de cobertura, especialmente entre a camada de cobertura metálica, e a espuma de PIR, de mais de 0,12 N/mm2, especialmente entre 0,13 e 0,3 N/mm2 (medida de acordo com a Norma DIN 53292). A invenção será elucidada através do exemplo seguinte.

Numa instalação de banda dupla, de acordo com a figura 2, foram preparados elementos compósitos, que são constituídos pelas camadas: 11 i) camada de cobertura inferior, ii) camada de promotor de aderência, iii) camada de espuma de PIR, e v) camada de cobertura superior.

Como camadas de cobertura (i) e (v) foi utilizado um revestimento "Aluminium-Coil-Coating" com uma espessura de 0,6 mm.

Como promotor de aderência foi aplicado um sistema de poliuretano com um indice de 110, numa quantidade de 120 g/m2 .

Como espuma PIR foi utilizado o sistema H 1132/22/0, de obtenção comercial. A espuma resultante possuia uma espessura de 8 cm e tinha uma densidade de 42,5 g/L.

Para comparação foram preparados elementos compósitos análogos, sem a aplicação do promotor de aderência.

Foram medidos os valores de aderência dos elementos compósitos de acordo com a invenção e dos elementos compósitos de comparação, que são apresentados no quadro 1.

Quadro 1: sem promotor de aderência com promotor de aderência aderência ponto de aderência ponto de (N/mm2) fractura (N/mm2) fractura 0,11 camada de 0,17 espuma cobertura

No caso dos provetes de ensaio com promotores de aderência 2-K, o valor da aderência é superior ao medido, 12 visto que a camada de cobertura não se separou, mas deu-se a fractura da espuma.

Lisboa, 13 de Setembro de 2006

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Elemento compósito, constituído por i) uma primeira camada de cobertura, ii) uma camada de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, iii) uma camada de espuma, contendo poliisocianurato, com uma densidade de 20 a 300 g/L, iv) eventualmente uma segunda camada de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L e com uma espessura de 50 a 500 pm, e v) uma segunda camada de cobertura.

2. Elemento compósito de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camada (i) possuir uma espessura de 200 pm até 5 mm, a camada (ii) possuir uma espessura de 50 pm até 500 pm, a camada (iii) possuir uma espessura de 2 cm até 25 cm, e a camada (v) possuir uma espessura de 200 pm até 5 mm.

3. Elemento compósito de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a aderência entre a camada de cobertura (i) e a camada de espuma (iii) ser pelo menos de mais de 0,12 N/mm2, medida de acordo com a Norma DIN 53292.

4. Elemento compósito de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a camada (iii) ser susceptível de obtenção por reacção de 2 a) poliisocianatos com b) compostos com dois átomos de hidrogénio reactivos perante os isocianatos, na presença de c) catalisadores de isocianurato, sendo a proporção de reacção escolhida de tal forma que, na mistura reactiva, a relação do número de grupos isocianato para o número de grupos reactivos perante os isocianatos seja de 1,8 a 8:1, de preferência de 1,9 a 4:1.

5. Elemento compósito de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por as camadas de cobertura (i) e (v) serem camadas metálicas.

6. Processo para a preparação de um elemento compósito constituído pelas camadas i) uma primeira camada de cobertura, ii) uma camada reactiva de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, iii) uma camada de espuma, contendo poliisocianurato, com uma densidade de 30 a 100 g/L, iv) eventualmente uma segunda camada reactiva de promotor de aderência, contendo poliuretano, com uma densidade de 400 a 1200 g/L, e v) uma segunda camada de cobertura, compreendendo os passos: A) preparação de uma primeira camada de cobertura, 3 B) aplicação do promotor de aderência reactiva de poliuretano, como mistura reactiva líquida, sobre a primeira camada de cobertura, C) aplicação da mistura reactiva de poliisocianurato sobre a camada do promotor de aderência e deixar-se espumar a mistura reactiva de poliisocianurato, D) eventualmente aplicação de uma segunda camada do promotor de aderência sobre a segunda camada de cobertura, e E) aplicação da segunda camada de cobertura, dotada do promotor de aderência de poliuretano reagido, sobre a camada de poliisocianurato.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a mistura reactiva de poliisocianurato ser aplicada num instante em que a camada do promotor de aderência ainda não tenha endurecido completamente.

8. Processo de acordo com as reivindicações 6 ou 7, caracterizado por ser realizado por meio de uma instalação de banda dupla.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado por se realizar um aquecimento a 30 até 60°C, antes ou depois da aplicação da camada do promotor de aderência.

10. Utilização de um promotor de aderência de poliuretano para a melhoria da aderência entre as camadas de um elemento compósito, contendo uma espuma de poliisocianurato e camadas de cobertura. Lisboa, 13 de Setembro de 2006