PT685512E

PT685512E - Processo de preparacao de espumas rigidas de poliuretano de celulas abertas

Info

Publication number: PT685512E
Application number: PT95107325T
Authority: PT
Inventors: Rainer Welte; Hans-Joachim School
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2001-01-31
Also published as: US5698601A; CZ135695A3; ES2151003T3; DE4418507A1; HUT72093A; EP0685512B1; JPH0859879A; CN1126138A; KR100349270B1; HU9501545D0; CZ290983B6; CA2149851A1; EP0685512A1; DK0685512T3; BR9502564A; HU216068B; DE59508635D1; SI0685512T1; KR950032398A; ATE195542T1

Description

-1- Ι/Αη DESCRIÇÃO "PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE ESPUMAS RÍGIDAS DE POLIURETANO DE CÉLULAS ABERTAS" O invento diz respeito a um novo processo de preparação de espumas rígidas de células abertas e à sua utilização como material de enchimento para a) o sector da tecnologia de isolamento sob vácuo, ou b) para o sector de espumas com enchimento de gás, fechadas de forma hermética.

Desde há muito tempo que existem inúmeras descrições de processos de preparação de espumas rígidas de poliuretano de células abertas porque, devido à necessidade de substituição dos cloro-fluorocarbonetos (CFC), cada vez mais têm vindo a ser objecto de análise novas tecnologias de isolamento que também têm sido utilizadas na prática.

Assim, a EP-A 0 188 806 descreve a preparação de espumas rígidas de poliuretano de células abertas como componentes usados no fabrico de painéis sob vácuo por reacção de isocianatos especiais com polióis especiais, utilizando-se ao mesmo tempo estabilizadores especiais juntamente com agentes de abertura de células e monofluorotriclorometano (Rll) como propelentes. Considerando a suposta degradação do ozono pelo Rll, a EP-A 0 581 191 propõe um processo de fabrico com utilização de propelentes do tipo HCFC (cloro-fluorocarboneto contendo hidrogénio) ou de cloreto de metileno. No entanto, também têm vindo a ser feitas tentativas no sentido de serem encontrados processos em que se prescinda de qualquer tipo de propelentes . As substâncias próprias do ar, como oxigénio, azoto ou dióxido de carbono deveriam, nos -2- outros processos, ser os únicos gases que, durante o processo de produção, são libertados na atmosfera.

Tal facto é possível segundo a EP-A 0 567 027, porquanto, como propelente é utilizado CO2 a partir de água. Aliás, mesmo com formulações especiais, apenas se consegue que se verifique uma abertura máxima de células de 90 a 96%. Estes valores são absolutamente insuficientes para a tecnologia de painéis a vácuo, tal como está fundamentado, por exemplo, em EP-A 0 581 191, pág. 3. Se, nomeadamente, também existirem apenas quantidades muito pequenas de gases residuais na espuma, com o decorrer do tempo, um painel submetido a evacuação do ar com um teor residual apenas também de 1 % ou de 0,1 %, acabará por perder o alto vácuo por difusão. A DD-A-139 265 descreve um processo de compactação de uma massa porosa com aplicação de pressão o que dá origem a uma forte redução de volume da massa porosa tratada deste modo. A GD-A- 2 040 948 divulga um processo de preparação de um material de isolamento acústico, em que um material de espuma sofre uma deformação, ao ser compactado entre cilindros e placas.

Com efeito, o invento tem como função colocar à disposição um processo de preparação de espumas rígidas de poliuretano de células totalmente abertas, partindo de espumas rígidas de poliuretano convencionais, sendo indiferente que estas possuam células total ou parcialmente fechadas ou até mesmo muito abertas. O invento tem ainda a função de, com vista à preparação das respectivas espumas, colocar à disposição a gama completa dos poliuretanos (matérias-primas) habituais e não se cingir apenas a uma parte especial destas matérias-primas ou a produtos auxiliares especiais. -3- {/Uy

Como surpreendentemente foi descoberto, esta tarefa foi solucionada de acordo com o invento . O objecto do invento é um processo de preparação de espumas rígidas de poliuretano de células abertas, caracterizado pelo facto de as espumas rígidas de poliuretano de células fechadas ou parcialmente fechadas serem, por aplicação de pressão exterior, convertidas em espumas rígidas de poliuretano de células abertas, sendo que a espuma não quebra e a abertura das células resulta da formação de fendas nas paredes das células e a preparação das espumas rígidas de poliuretano de células fechadas ou parcialmente fechadas é efectuada de um modo conhecido per se dentro de um molde, sendo que o molde pode estar provido de uma folha impermeável ao gás e, em seguida, a espuma é aberta dentro do molde com aplicação de força exterior.

De acordo com o invento, é preferível que a preparação da espuma rígida de poliuretano de células fechadas ou parcialmente fechadas seja efectuada de um modo conhecido per se dentro de um molde, sendo que a limitação exterior do molde pode ser simultaneamente constituída como folha impermeável ao gás e, em seguida, a espuma é aberta dentro do molde com aplicação de força exterior. O invento diz também respeito às espumas rígidas de poliuretano de células abertas, que podem ser obtidas de acordo com o invento, como material de enchimento em painéis de isolamento submetidos a evacuação do ar, em que, antes da evacuação, as espumas são envolvidas com uma folha de plástico ou de metal impermeáveis ao gás ou de complexos de folhas de plástico ou plásticos e metal ou metais, -4- Ι/ίΛη como espumas de isolamento retrácteis, como material de enchimento que é introduzido num painel de isolamento impermeável ao gás, que primeiramente é submetido a evacuação do ar e, depois, é cheio com um gás de isolamento mais pesado do que o ar, utilizando-se preferencialmente um tipo de gás de isolamento pesado que, fundamentalmente, é insolúvel no material celular, como material de isolamento em frigoríficos, carros-frigoríficos, em arcas congeladoras, contentores com veículos de congelação, balcões de congelação, balcões frigoríficos, recipientes para água quente, reservatórios da construção industrial e da indústria de energia a longa distância. O invento diz também respeito a: um painel de isolamento submetido a evacuação do ar constituído por a) uma espuma rígida de poliuretano de células abertas, que pode ser obtida segundo o processo de acordo com o invento e b) por uma folha de revestimento impermeável ao gás, composta de bl) plástico ou metal ou b2) ou por um complexo de folhas de plástico ou plásticos e metal ou metais, um painel de isolamento cheio de um gás isolante, que é mais pesado do que o ar, constituído por a) uma espuma rígida de poliuretano de células abertas, que pode ser obtida segundo o processo de acordo com o invento e b) por uma folha de revestimento impermeável ao gás, composta de bl) plástico ou metal ou b2) ou por um complexo de folhas de plástico ou plásticos e metal ou metais, a utilização dos painéis de isolamento atrás mencionados, de acordo com o invento, como materiais de isolamento.

Terá de qualificar-se como absolutamente surpreendente o facto de, -5- quando do tratamento sob pressão de acordo com o invento, a espuma quebra, sendo que apenas resulta a completa abertura que se pretende para as células em consequência da formação de fendas nas paredes celulares, isto é as paredes celulares existem e são abertas devido a fissuras. Em oposição a isto, em processos de produção de espumas de poliuretano de células abertas, de acordo com o desenvolvimento tecnológico, as paredes celulares são destruídas por "sopro" na última parte do processo de formação de espuma. Como resultado destas aberturas de células formadas de modo diferente, obtêm-se espumas com propriedades isoladoras diferentes. Se existem paredes celulares que efectivamente foram abertas por fendas, o trajecto efectivo livre do gás celular é particularmente limitado ao diâmetro das células, tendo como consequência um efeito isolador relativamente melhorado. Por esta razão, ao utilizarem-se as espumas de acordo com o invento na tecnologia de painéis sob vácuo, é de uma importância extraordinária este tipo de abertura de células (fendas nas paredes celulares).

No entanto, as espuma rígidas de poliuretano de células abertas, de acordo com o invento, podem também ser utilizadas como materiais de isolamento em painéis, com pressão normal, ou na gama entre alto vácuo e pressão normal, se as células forem enchidas por meio de um gás pesado (isto é, um gás que seja mais pesado do que o ar), por exemplo, por meio de gases nobres ou gases orgânicos voláteis ou CFC (cloro-fluorocarbonetos) ou fluorocarbonos.

Enquanto que os propelentes CFC não podem continuar a ser utilizados em materiais isoladores habituais, porque, devido à difusão ou à sua destruição quando da remoção dos aparelhos velhos chegam à atmosfera terrestre, eles podem ser utilizados sem problemas em espumas de células abertas em conjunto com revestimentos exteriores impermeáveis ao gás, porque, quando da remoção, os produtos podem ser libertados sem problemas com a evacuação dos gases pesados. -6- lf/Uη

Os materiais de partida são as espumas rígidas de poliuretano convencionais já atrás mencionadas. No Kunststoff-Handbuch (Manual sobre Plásticos), volume VII, "Polyurethane", editado por G. Oertel (Verlag Cari Hanser, Muenchen 1993), págs. 267 e segs. é apresentado um resumo da sua preparação.

Neste caso, trata-se de espumas rígidas de células fechadas ou parcialmente fechadas em que, geralmente, as densidades brutas se situam na gama de 20 a 200 kg/m3, preferencialmente 30 a 100 kg/m3.

Como foi referido, a conversão, de acordo com o invento, nas respectivas espumas rígidas de poliuretano de células completamente abertas é efectuada com aplicação de pressão exterior, por exemplo em câmaras sob pressão. O valor da pressão a aplicar e o tempo da aplicação dependem da espuma rígida de partida utilizada e deverão, de um modo tão simples quanto possível, ser determinadas para cada tipo através de um ensaio prévio. Em geral, são suficientes pressões de 2 a 20 bar 2105 a 2·106 Pa com tempos de aplicação de 1 a 60 segundos.

Exemplo 1

Uma espuma rígida de poliuretano convencional com a densidade bruta de 50 kg/m em que >90 % das células se encontram fechadas foi, durante 5 segundos, submetida a uma pressão efectiva de 1 bar (105Pa). A percentagem de células abertas então encontrada foi >96%, o que, no quadro do rigor de medição, corresponde a uma abertura total das células. Os mesmos valores foram obtidos com tempos de permanência de 10 segundos, 2 minutos, 10 minutos ou 30 minutos. -7-

Exemplo 2 A mesma espuma foi, tal como no exemplo 1, submetida a uma pressão de 10 bar (106Pa), sendo que, numa primeira amostra, a subida de pressão teve lugar num espaço de tempo de 5 segundos, numa segunda amostra num espaço de tempo de 2 minutos e, numa terceira amostra, no espaço de 30 minutos. Após a execução do ensaio, as três amostras apresentaram a mesma abertura de células de > 96%.

Exemplo 3

Espumas rígidas convencionais com densidades brutas de 24 kg/m3 e 34 kg/m em que >90 % das células se encontram fechadas foram, durante 5 segundos, submetidas a uma pressão efectiva de 10 bar (106Pa), sendo a pressão mantida durante 10 minutos. Após o ensaio, as espumas apresentavam aberturas de células de >96%.

Lisboa, 18 de Outubro de 2000

LUIS SILVA CARVALHO

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

- 1 - - 1 -

REIVINDICAÇÕES 1. Processo de preparação de espumas rígidas de poliuretano de células abertas, caracterizado pelo facto de as espumas rígidas de poliuretano de células fechadas ou parcialmente fechadas serem, por aplicação de pressão exterior, convertidas em espumas rígidas de poliuretano de células abertas, sendo que a espuma não quebra e a abertura das células resulta da formação de fendas nas paredes das células e a preparação da espuma rígida de poliuretano de células fechadas ou parcialmente fechadas é efectuada de um modo conhecido per se dentro de um molde, sendo que o molde pode estar provido de uma folha impermeável ao gás e, em seguida, a espuma é aberta dentro do molde com aplicação de força exterior.
2. Utilização das espumas rígidas de poliuretano de células abertas como material de enchimento em painéis de isolamento submetidos a evacuação do ar, em conformidade com a reivindicação 1, caracterizando-se pelo facto de, antes de ter lugar a evacuação, as espumas de células abertas serem envolvidas com uma folha de plástico ou de metal impermeável ao gás, ou complexos de folhas de plástico ou plásticos e metal ou metais.
3. Utilização das espumas rígidas de poliuretano de células abertas, que podem ser obtidas em conformidade com a reivindicação 1, como espumas de isolamento retrácteis.
4. Utilização das espumas rígidas de poliuretano de células abertas, que podem ser obtidas em conformidade com a reivindicação 1, como material de enchimento num painel de isolamento impermeável ao gás que, primeiramente é submetido a evacuação do ar e, depois, é enchido com um gás de isolamento que é mais pesado do que o ar. -2-
5. Utilização em conformidade com a reivindicação 4, caracterizando-se pelo facto de ser utilizado um gás de isolamento pesado que, fundamentalmente, é insolúvel no material celular.
6. Utilização das espumas rígidas de poliuretano de células abertas, que podem ser obtidas em conformidade com a reivindicação 6, como material de isolamento em frigoríficos, em carros-frigoríficos, arcas congeladoras, carros de congelação, contentores, balcões de refrigeração, balcões-frigoríficos, reservatórios de água quente, reservatórios da construção industrial e da indústria de energia a longa distância.
7. Painel de isolamento submetido a evacuação do ar, constituído por a) uma espuma rígida de poliuretano de células abertas, que pode ser obtida segundo um processo em conformidade com a reivindicação 1 e por b) uma folha de revestimento impermeável ao gás, constituída por bl) plástico ou metal ou b2) por um complexo de folhas de plástico ou plásticos e metal ou metais.
8. Painel de isolamento cheio de um gás isolante, que é mais pesado do que o ar, constituído por a) uma espuma rígida de poliuretano de células abertas que pode ser obtida segundo um processo em conformidade com a reivindicação 1 e por b) uma folha de revestimento impermeável ao gás, constituída por bl) plástico ou metal ou b2) por um complexo de folhas de plástico ou plásticos e metal ou metais.
9. Utilização dos painéis de isolamento, em conformidade com as reivindicações 7 e 8, como materiais de isolamento. Lisboa, 18 de Outubro de 2000

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VtCTOR CORDON, 14 1200 USBOA