Espumas de resina que contienen microesferas huecas.

Espuma que contiene microesferas huecas para la absorción acústica que contiene

del 40% al 85% en peso de espuma polimérica de célula abierta y

del 15% al 60% en peso de microesferas huecas con capa externa flexible,

en la que las microesferas huecaspresentan un valor D50 de al menos 100 micrómetros y como máximo 250 micrómetros (determinado según elprocedimiento de medición de la descripción),

con respecto al peso total de espuma polimérica y microesferas huecas.

Espumas de resina que contienen microesferas huecas La presente invención se refiere a una espuma de célula abierta que contiene microesferas huecas con capa externa flexible para la absorción acústica, en la que las microesferas huecas presentan un valor D50 de al menos 100 !m y como máximo 250 !m, a un procedimiento para su fabricación y a su uso para la absorción acústica y/o el aislamiento térmico.

En la sociedad moderna son altos los requerimientos de materiales de absorción acústica y de aislamiento acústico. Los materiales de absorción acústica y de aislamiento acústico se usan para mejorar el sonido ambiente, por ejemplo para reducir ecos indeseados. Con frecuencia se usan para ello plásticos que como consecuencia de su viscoelasticidad excelente, su fácil procesamiento y disponibilidad comercial son materiales adecuados. Los plásticos se usan a este respecto, con frecuencia, en forma de espumas porosas.

Los materiales porosos se caracterizan porque presentan una buena absorción acústica con altas frecuencias, sin embargo con bajas frecuencias tienen una baja capacidad de absorción. Una mejora de la absorción acústica de espumas de plástico con bajas frecuencias puede conseguirse por ejemplo mediante el uso de películas delgadas y capas (vibración) o mediante resonadores. Sin embargo, la eficacia de estas medidas como consecuencia de los intervalos de frecuencia limitados así como trabas estructurales, por ejemplo anchura y peso, está limitada.

Otra posibilidad de mejorar las propiedades de aislamiento acústico y de absorción acústica de plásticos consiste en introducir distintas cargas en los plásticos.

El documento US 5.378.733 describe composiciones de poliuretano para la atenuación del sonido que contienen un aglutinante de poliuretano de dos componentes, una carga en forma de partícula con una densidad por encima de 5 y microesferas de polímero huecas con una densidad por debajo de 0, 5 como segunda carga. Las microesferas huecas se introducen mediante dispersión en el componente de poliol antes de la reacción de los componentes para dar poliuretano.

El documento WO 2004/022298 A1 se refiere a un material de aislamiento acústico que se produce mediante extrusión de partículas de caucho termoplásticas y partículas de plástico de PUR con la adición de microcuerpos huecos que pueden expandirse como agente expansor.

Por el documento WO 98/52997 A1 se conoce una espuma de una mezcla de resina epoxídica y termoplástico. Como agente expansor pueden usarse entre otras cosas microesferas huecas que pueden expandirse térmicamente. Las espumas descritas en el documento WO 98/52997 pueden usarse entre otras cosas como amortiguador del sonido en automóviles.

El documento US 5.272.001 se refiere a espumas de poliuretano de célula abierta, flexibles que para la mejora de la elasticidad y de las propiedades de amortiguación de choques contienen microesferas huecas con un diámetro promedio de 35 !m a 60 !m.

A pesar de las espumas modificadas ya conocidas existe la necesidad de espumas con propiedades de absorción acústica y de aislamiento acústico mejoradas en el intervalo de frecuencias bajas.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante una espuma que contiene microesferas huecas para la absorción acústica que contiene del 40% al 85% en peso de espuma polimérica de célula abierta y del 15% al 60% en peso de microesferas huecas con capa externa flexible, en la que las microesferas huecas presentan un valor D50 de al menos 100 !m y como máximo 250 !m,

con respecto al peso total de espuma polimérica y microesferas huecas.

La espuma de acuerdo con la invención presenta en el intervalo de frecuencia de aproximadamente 300 Hz a 1600 Hz coeficientes de absorción acústica más altos que la misma espuma que no contiene o contiene pocas microesferas huecas. Sorprendentemente, la acción de las microesferas huecas contenidas en la espuma depende de su tamaño. Las microesferas huecas deben presentar un tamaño mínimo para producir un efecto positivo, es decir la mejora deseada de las propiedades de absorción acústica. Las microesferas huecas con un valor D50 de aproximadamente 35 !m a 55 !m no tienen ninguna influencia sobre la absorción acústica de la espuma, por el contrario si las espumas contienen microesferas huecas más grandes con un valor D50 ≥ 100 !m, muestran coeficientes de absorción acústica más altos y resistencias al flujo más altas, lo que está correlacionado igualmente con un aislamiento acústico mejorado. Las propiedades mecánicas de las espumas de acuerdo con la invención no se ven influidas negativamente o sólo muy poco por la presencia de las microesferas huecas sorprendentemente, aunque deban usarse microesferas huecas comparativamente grandes.

A continuación se explica en detalle la invención.

La espuma de acuerdo con la invención contiene del 40% al 85% en peso, preferentemente del 50% al 80% en peso de espuma polimérica de célula abierta, con respecto al peso total de espuma polimérica de célula abierta y microesferas huecas.

Como espumas de célula abierta se designan aquéllas en las que la estructura de espuma está constituida esencialmente por una multiplicidad de puentecillos celulares ramificados tridimensionalmente unidos entre sí. Cuanto menos superficie cerrada mediante membranas poliméricas contenga la espuma polimérica de célula abierta, más elástica es ésta.

Preferentemente se usan espumas poliméricas de célula abierta de acuerdo con la invención que contienen una multiplicidad de puentecillos celulares ramificados tridimensionalmente unidos entre sí, siendo la proporción promedio de longitud : espesor de los puentecillos mayor de 10 : 1, preferentemente mayor de 12 : 1 y en particular mayor de 15 : 1 y siendo la densidad de los puentecillos mayor de 1, 1 g/cm3, preferentemente mayor de 1, 2 g/cm3 y en particular mayor de 1, 3 g/cm3.

La proporción promedio de longitud : espesor se determina microscópicamente, determinándose la longitud y el espesor de puentecillo según un procedimiento estadístico de recuento. Como longitud de puentecillo se define la distancia entre los centros de dos puntos de nudo y como espesor de puentecillo se define el espesor del punto más estrecho del puentecillo respectivamente medido en el registro microscópico. Para la determinación de la densidad de los puentecillos de espuma se introduce la espuma en un líquido adecuado, por ejemplo isopropanol, del que se empapa debido a su carácter abierto de célula. La densidad de los puentecillos se determina entonces según el principio de Arquímedes.

Preferentemente de acuerdo con la invención, la espuma polimérica de célula abierta es elástica.

Las espumas elásticas presentan una recuperación grande tras la deformación. En particular, como espumas elásticas se designan aquéllas que, con una deformación por compresión según la norma DIN 53580 hasta el 50% de su espesor, no presentan ninguna deformación permanente de más del 2% de su volumen de partida (Römpp Chemie-Lexikon, 9ª edición 1995, página 4016) .

Básicamente puede fabricarse la espuma polimérica a partir de todos los polímeros conocidos como adecuados por el experto para la fabricación de espuma polimérica de célula abierta. Preferentemente, la espuma polimérica se selecciona de espumas duroplásticas, de manera especialmente preferente del grupo constituido por espuma de resina de fenol-formaldehído, espuma de resina de urea-formaldehído y espuma de resina de melaminaformaldehído y en particular se prefiere espuma de resina de melamina-formaldehído.

La fabricación de espumas de resina de melamina-formaldehído adecuadas se describe por ejemplo en el documento EP 0 017 671 B1, las espumas de resina de urea-formaldehído adecuadas se conocen por ejemplo por el documento EP 0 031 513 B1. La fabricación de espumas duroplásticas tales como espumas de resina de fenolformaldehído que pueden usarse de acuerdo con la invención se describe por ejemplo en el documento EP 0 049 768 B1.

De manera muy especialmente preferente se usan de acuerdo con la invención espumas de resina de melaminaformaldehído, tal como se describen por ejemplo en el documento EP 0 017 672 B1 y pueden obtenerse comercialmente con el nombre comercial Basotect®.

La densidad aparente de la espuma de célula abierta se encuentra por regla general en el intervalo de 5 g/l a 100 g/l, preferentemente en el intervalo de 8 g/l a 20 g/l. La resistencia a la tracción se encuentra preferentemente en el intervalo de 100 kPa a 150 kPa y el alargamiento de rotura en el intervalo del 8% al 20%.

La espuma de acuerdo con la invención contiene del 15% al 60%... [Seguir leyendo]

1. Espuma que contiene microesferas huecas para la absorción acústica que contiene

del 40% al 85% en peso de espuma polimérica de célula abierta y del 15% al 60% en peso de microesferas huecas con capa externa flexible, en la que las microesferas huecas presentan un valor D50 de al menos 100 micrómetros y como máximo 250 micrómetros (determinado según el procedimiento de medición de la descripción) , con respecto al peso total de espuma polimérica y microesferas huecas.

2. Espuma según la reivindicación 1, caracterizada porque la espuma polimérica de célula abierta presenta una densidad de 5 a 100 g/l.

3. Espuma según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la espuma polimérica está seleccionada del grupo constituido por espuma de resina de fenol-formaldehído, espuma de resina de urea-formaldehído y espuma de resina de melamina-formaldehído, preferentemente espuma de resina de melamina-formaldehído.

4. Espuma según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la capa externa de las microesferas huecas está formada por uno o varios homopolímeros y/o copolímeros con una temperatura de transición vítrea por debajo de la temperatura de uso de la espuma.

5. Procedimiento para la fabricación de una espuma que contiene microesferas huecas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende las etapas de

I) impregnar una espuma polimérica de célula abierta con una dispersión líquida que contiene microesferas huecas que pueden expandirse, II) eventualmente prensar/comprimir y/o secar la espuma polimérica y III) tratar térmicamente la espuma polimérica impregnada a una temperatura por encima de la temperatura de expansión y por debajo de la temperatura de descomposición de las microesferas huecas que pueden expandirse para la expansión de las microesferas huecas.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque las microesferas huecas que pueden expandirse usadas para la impregnación presentan un valor D50 > 16 micrómetros y ≤ 100 !m, preferentemente ≤ 50 !m (determinado según el procedimiento de medición de la descripción) .

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque la mezcla usada en la etapa I) para la impregnación contiene del 0, 01% al 50% en peso de microesferas huecas que pueden expandirse y del 50% al 99, 99% en peso de medio de dispersión líquido, con respecto al peso total de la dispersión líquida.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque en la etapa I) se usan como medio de dispersión agua y/o alcoholes C1-C4.

9. Uso de espuma que contiene microesferas huecas para la absorción acústica y/o el aislamiento térmico según una de las reivindicaciones 1 a 4.

10. Elementos de absorción acústica y/o de aislamiento térmico que contienen espuma que contiene microesferas huecas según una de las reivindicaciones 1 a 4.