Estabilizadores de silicona para espumas rígidas de poliuretano o de poli-isocianurato ignifugantes.

Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato mediante reacción de un isocianato con un poliol en presencia de estabilizadores de la espuma,

catalizadores de uretano y/o isocianurato, agua, opcionalmente otros agentes propulsores, opcionalmente agentes ignifugantes y opcionalmente otros aditivos, caracterizado porque en calidad de estabilizadores de la espuma se utilizan uno o varios compuestos de la fórmula general (I)

R-Si(CH3)2-O-[-Si(CH3)2-O-]n-[-Si(CH3)R1-O-]m-Si(CH3)2-R2

en donde los sustituyentes e índices tienen el significado siguiente

R, R1, R2, iguales o diferentes = -(CH2)x-O-(CH2-CHR'O)y-R"

R' = H, -CH3, -CH2CH3, radicales fenilo,

R" = H, radicales alquilo, acilo,

n+m+2 = 10 a 45,

m = 0 a 2,

x = 3 a 10,

y = 1 a 19.

Estabilizadores de silicona para espumas rígidas de poliuretano o de poli-isocianurato ignifugantes Objeto de la invención es el desarrollo de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato y las formulaciones en la que se fundamentan, los cuales ofrecen propiedades de uso particularmente ventajosas tales como una baja conductividad térmica y una buena calidad de la superficie.

En la producción de espumas rígidas de poliuretano y poli-isocianurato se emplean aditivos estabilizadores de las celdillas que procuran una estructura de la espuma de celdillas finas, uniforme y con pocos defectos y, con ello, afectan positivamente de manera esencial a las propiedades de uso, en particular la capacidad de aislamiento térmico de la espuma rígida. Particularmente eficaces son tensioactivos a base de siloxanos modificados con poliéter, los cuales representan, por lo tanto, el tipo preferido de los estabilizadores de la espuma.

Dado que existe una pluralidad de diferentes formulaciones de espumas rígidas para diferentes sectores de aplicación, los cuales establecen requisitos individuales al estabilizador de la espuma, se emplean poliétersiloxanos de diferente estructura. Uno de los criterios de elección para el estabilizador de la espuma es en este caso el agente propulsor contenido en la formulación de espuma rígida.

Ya se publicaron diferentes divulgaciones en relación con estabilizadores de la espuma de poliétersiloxano para aplicaciones de espuma rígida. El documento EP 0 570 174 B1 describe un poliétersiloxano de la estructura (CH3) 3SiO[SiO (CH3) 2]x[SiO (CH3) R]ySi (CH3) 3, cuyos radicales R se componen de un poli (óxido de etileno) enlazado al siloxano a través de un enlace SiC, el cual está rematado en el otro extremo de la cadena mediante un grupo acilo C1-C6. Este estabilizador de la espuma se adecua para la producción de espumas rígidas de poliuretano utilizando agentes propulsores orgánicos, en particular hidrocarburos fluoroclorados tales como CFC-11.

La siguiente generación de los agentes propulsores de hidrocarburos fluoroclorados son los denominados hidrocarburos hidroclorofluorados tales como, p. ej., HCFC-123. En el caso de utilizar estos agentes propulsores para la producción de espumas rígidas de poliuretano se adecuan, de acuerdo con el documento EP 0 533 202 A1, poliétersiloxanos del tipo estructural (CH3) 3SiO[SiO (CH3) 2]x[SiO (CH3) R]ySi (CH3) 3. Los radicales R consisten en este caso en poli (óxidos de alquileno) unidos por SiC, que están compuestos por óxido de propileno y óxido de etileno y que en el extremo de la cadena pueden presentar una función hidroxi, metoxi o aciloxi. La proporción mínima de óxido de etileno en el poliéter asciende en este caso a 25 por ciento en masa.

El documento EP 0 877 045 B1 describe estructuras análogas para este procedimiento de producción que destacan de los estabilizadores de la espuma mencionados en primer lugar por un peso molecular comparativamente más elevado y por la combinación de dos sustituyentes poliéter en la cadena de siloxano.

En la producción de espumas duras de poliuretano con hidrocarburos fluorados puros tales como, p. ej., Freon, en calidad de agente propulsor pueden utilizarse, conforme al documento EP 0 293 125 B1, también mezclas de diferentes estabilizadores, así, por ejemplo, la combinación de un tensioactivo puramente orgánico con un poliétersiloxano.

El desarrollo más reciente en la producción de espumas rígidas de poliuretano consiste en renunciar por completo a hidrocarburos halogenados en calidad de agente propulsor y, en su lugar, emplear hidrocarburos tales como pentano. Así, el documento EP 1 544 235 describe la producción de espumas rígidas de poliuretano utilizando agentes propulsores de hidrocarburos y poliétersiloxanos de la estructura ya conocida (CH3) 3SiO[SiO (CH3) 2]x[SiO (CH3) R]ySi (CH3) 3, con una longitud mínima de la cadena del siloxano de 60 unidades monómeras y diferentes sustituyentes poliéter R, cuyo peso molecular de la mezcla asciende a 450 hasta 1.000 g/mol y cuya proporción de óxido de etileno se encuentra en 70 a 100% en moles.

El documento DE 33 38 106 describe un procedimiento para la producción de espumas de poliuretano en presencia de un estabilizador de la estructura B (CH3) 2SiO-[Si (CH3) 2O-]a[SiACH3O-]bSi (CH3) 2, en donde los sustituyentes e índices tienen el siguiente significado:

A bloques de polioxialquileno A1 o A2 de la fórmula general -R2-O- (CnH2mO) y-R1, en donde R1 es un radical hidrógeno o alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, R2 es un grupo alquileno, y es un número entero y m tiene un valor de 2, 0 a 2, 6, con la condición de que:

a. los bloques A1 se compongan de un 70 a 100% en peso de unidades de oxietileno, resto unidades de oxipropileno, y presenten un peso molecular de 200 a 800,

b. los bloques A2 se compongan de un 35 a 65% en peso de unidades de oxietileno, resto unidades de oxipropileno, y presenten un peso molecular de 600 a 1.500,

c. la relación molar de los bloques A1 a los bloques A1 ascienda a 85:15 hasta 15:85,

B sea un radical metilo o un bloque de polioxialquileno A1 o A2, a tiene un valor de 15 a 150 y b cuando B es igual a A1 o A2, tiene un valor de 3 a 18.

Los estabilizadores de la espuma descritos en estos documentos no cubren, sin embargo, toda la gama completa de los diferentes tipos de espuma rígida, y en muchos sectores de aplicación son deseables mejoras de los estabilizadores de la espuma frente al estado conocido de la técnica, con el fin de continuar optimizando las propiedades de uso de las espumas rígidas, en particular en relación con la conductividad térmica, los defectos de la espuma en la superficie y el comportamiento frente al fuego de los materiales esponjados.

Un sector de aplicación importante de las espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato lo representan planchas insonorizadoras con capas de cubrición flexibles (tal como p. ej., papel revestido de aluminio) , las cuales se emplean para la protección calorífuga en la construcción de casas y edificios. Junto a ello, existen también elementos compuestos consistentes en un núcleo de espuma rígida y capas de cubrición metálicas sólidas (p. ej. chapa de acero) que se emplean asimismo en el sector de la construcción como elementos de construcción.

Ambas aplicaciones caen dentro del sector de los materiales de construcción, para los cuales el legislador establece Órdenes en relación con la protección frente al fuego. Los conceptos de clasificación utilizados en este caso para la descripción del comportamiento frente al fuego de materiales de construcción y piezas constructivas se basan en una serie de normas tales la norma DIN 4102 o DIN EN 13501-1.

Con ayuda de las pruebas de fuego definidas en ellas es posible concretar términos técnicos de protección frente al fuego y clasificar a los materiales de construcción en diferentes clases de fuego. Así, los materiales de construcción pueden clasificarse, de manera correspondiente a norma DIN 4102, en las clases A (no combustible) y B (combustible) , con las subclases B1 (difícilmente inflamable) , B2 (inflamable normal) o B3 (fácilmente inflamable) si superan los respectivos procedimientos de ensayo frente al fuego.

Las planchas insonorizadoras con una capa de cubrición flexible o metálica alcanzan de esta manera la clase de fuego B2 si satisfacen los criterios de examen del ensayo con el quemador pequeño descrito en la norma DIN 4102, mientras que para una clasificación en la clase B1 se requiere la existencia del túnel de quemado.

Para alcanzar la clase B2 es necesario, por norma general, equipar de forma ignifugante a la espuma rígida de poliuretano o poli-isocianurato mediante la adición de agentes ignifugantes. Agentes ignifugantes particularmente habituales para espumas rígidas son fosfatos y fosfonatos orgánicos líquidos, p. ej., tris (1-cloro-2-propil) fosfato (TCPP) , trietilfosfato (TEP) , dietiletanofosfonato (DEEP) o dimetilpropanofosfonato (DMPP) . Sin embargo, estos agentes ignifugantes impactan, particularmente en el caso de elevados contenidos, negativamente sobre las propiedades físicas de la espuma, en particular sobre la conductividad térmica y la resistencia a la compresión.

Por lo tanto, existe la misión de alcanzar las propiedades contra el fuego requeridas con cantidades lo más pequeñas posibles de agente ignifugante.

Sorprendentemente, también el estabilizador de la espuma tiene una influencia significativa sobre el comportamiento frente al fuego.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato mediante reacción de un isocianato con un poliol en presencia de estabilizadores de la espuma, catalizadores de uretano y/o isocianurato, agua, opcionalmente otros agentes propulsores, opcionalmente agentes ignifugantes y opcionalmente otros aditivos, caracterizado porque en calidad de estabilizadores de la espuma se utilizan uno o varios compuestos de la fórmula general (I)

R-Si (CH3) 2-O-[-Si (CH3) 2-O-]n-[-Si (CH3) R1-O-]m-Si (CH3) 2-R2

en donde los sustituyentes e índices tienen el significado siguiente R, R1, R2, iguales o diferentes = - (CH2) x-O- (CH2-CHR'O) y-R"

R' = H, -CH3, -CH2CH3, radicales fenilo, R" = H, radicales alquilo, acilo, n+m+2 = 10 a 45, m = 0 a 2, x = 3 a 10, y = 1 a 19.

2. Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos el 50% de los R' son H.

3. Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato de acuerdo con la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado porque R" es H.

4. Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato de acuerdo con al menos una de las reerendecaceones 1 a 3, caracterezado porque en n+m+2 = 10 a 40n 5. Procedimiento para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterezado porque x = 3 e y = 5 a 19.

6. Uso de los compuestos de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, como estabilizadores de la espuma en formulaciones para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poliisocianurato.

7. Formulación espumable para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poli-isocianurato mediante reacción de un isocianato con un poliol en presencia de estabilizadores de la espuma, catalizadores de uretano y/o isocianurato, agua, opcionalmente agentes ignifugantes con contenido en fósforo, opcionalmente otros agentes propulsores y opcionalmente otros aditivos, caracterizada porque como estabilizadores de la espuma se utilizan uno o más compuestos de la fórmula general (I) .

8. Uso de las formulaciones espumables de acuerdo con la reivindicación 7 para la producción de espumas rígidas de poliuretano o poliisocianurato ignifugadas.

9. Uso de las formulaciones espumables de acuerdo con la reivindicación 7 para la producción de materiales compuestos de espumas rígidas de poliuretano o poliisocianurato ignifugados.