Material de aislamiento flexible autoendurecible con excelente resistencia a la temperatura y a las llamas.

Material de aislamiento térmico y/o acústico que comprende al menos una capa de una mezcla de polímeros orgánicos expandida y vulcanizada,

caracterizado porque el polímero tiene heteroátomos en el esqueleto polimérico y/o grupos laterales o sitios reactivos y comprendiendo la mezcla polimérica al menos un material de carga que forma enlaces estables y/o que apoya reacciones de reticulación a temperaturas superiores a 280ºC, y al menos un reticulante que conduce a una reticulación posterior durante una carga de calor (exposición permanente a temperaturas superiores a 280ºC), siendo el reticulante químicamente activo a una temperatura superior a 280ºC, lo que conduce a la reticulación posterior.

Material de aislamiento flexible autoendurecible con excelente resistencia a la temperatura y a las llamas La presente invención se refiere a un sistema de aislamiento térmico y/o acústico con resistencia a las temperaturas elevadas (>300ºC) gracias a un efecto de autoceramificación/autovitrificación/autoendurecimiento que también conduce a una baja o ninguna combustibilidad, al proceso para producir este sistema o material y a la utilización del mismo.

Los sistemas de aislamiento de alta temperatura, como aquellos utilizados por ejemplo en aplicaciones industriales tales como tuberías o depósitos de vapor o fluidos que alcanzan 400ºC o más, consisten exclusivamente en materiales principalmente inorgánicos, por ejemplo fibras de vidrio o fibras minerales como Isover® o Rockwool®, vidrio espumado como Foamglas®; sílice (por ejemplo en paneles de vacío) , geles de sílice como Aerogel®, y fibras y en algunos casos espumas metálicas y cerámicas (por ejemplo Fiberfrax Durablanket®, Cellaris Lite-Cells®) .

Los materiales de aislamiento orgánicos (es decir espumas) como PIR/PUR (por ejemplo Puren®) , plásticos termoendurecibles como la melamina (por ejemplo Basotec®) , etc. alcanzarán su límite de rendimiento a temperaturas considerablemente más bajas, ya que la descomposición de todo tipo de polímeros orgánicos se produce en un intervalo entre 100 y 350ºC y la mayoría de los materiales orgánicos incluso tendrán un punto de inflamación de 400450ºC, de modo que estos llamados aislamientos orgánicos "rígidos" no son materiales adecuados. Por la misma razón, los materiales de aislamiento orgánicos más flexibles, como las espumas elastoméricas (por ejemplo EPDM, NBR) o las espumas poliolefínicas (como PE, PP) , nunca han sido siquiera tenidos en cuenta para el objetivo arriba indicado, ya que se descompondrían (es decir, se fundirían/ablandarían o se volverían rígidos/quebradizos) en menos tiempo y con más facilidad en comparación con los materiales termoendurecibles o reticulados arriba mencionados, puesto no son suficientemente resistentes a las llamas. Sin embargo, una desventaja básica de todos los materiales de aislamiento inorgánicos es su falta de propiedades en cuanto a la facilidad de montaje y desmontaje; tienen limitaciones cuando se trata de aislar eficazmente arcos, bridas, etc. y, desde luego, difícilmente pueden ser ofrecidos como preaislantes. Además, los materiales fibrosos tienen una alta transmisión de gases y vapor de agua, ya que por naturaleza presentan poros o células abiertas. Esto puede provocar, por ejemplo, condensación sobre las tuberías, que conduce a una corrosión. El vidrio espumado es muy quebradizo en comparación con los materiales fibrosos y, en consecuencia, su instalación es muy complicada y costosa. Por ello, el vidrio espumado no resiste las vibraciones y los ciclos de expansión/contracción que normalmente se producen en las respectivas instalaciones y tuberías por cambios de la temperatura interna y ambiente, etc., lo que limita sus campos de aplicación y su fiabilidad. Las fibras y espumas cerámicas son quebradizas y costosas, y presentan las mismas deficiencias de montaje. Además, las espumas metálicas y algunas cerámicas son excesivamente transmisoras del calor y, en consecuencia, no son recomendables con fines de aislamiento.

Así, un objeto principal de la presente invención es proporcionar un sistema o material de aislamiento que no presente las deficiencias arriba mencionadas, sino que muestre buenas propiedades de montaje por su flexibilidad. Otro objeto es lograr una buena resistencia frente a la carga térmica mediante un endurecimiento subsiguiente controlado por autovitrificación o autoceramificación (en general: autorrigidificación) . Esto conduce finalmente a un aislamiento de espuma rígida estable que tiene un contenido muy bajo en combustibles.

Sorprendentemente se ha comprobado que dicho sistema o material que no tiene las desventajas arriba mencionadas se puede obtener utilizando mezclas poliméricas orgánicas que comprenden composiciones de carga/aditivo especialmente diseñadas para asegurar una autorrigidificación suficiente a las temperaturas de aplicación típicas, que es más rápida que la degradación esperada y/o que obstaculiza y/o compensa dicha degradación.

En las figuras, que forman parte de esta especificación,

Fig. 1a) : ejemplos de reticulantes secundarios, donde X es un grupo reactivo funcional;

Fig. 1b) : un ejemplo del sistema reticulante secundario donde X, Y y Z son grupos (reactivos) funcionales para la reticulación posterior: X del reticulante, Y del polímero y X del material de carga;

Fig. 2: dibujo esquemático del material de aislamiento térmico y/o acústico reivindicado; y

Fig. 3: gráfico de la dureza con el tiempo en el caso del autoendurecimiento controlado en comparación con el endurecimiento no controlado.

El material reivindicado comprende al menos una capa (A) que consiste en una mezcla basada en polímeros orgánicos expandida, vulcanizada. La mezcla basada en polímeros comprende al menos un polímero orgánico que se puede seleccionar de entre las clases de materiales termoplásticos, elastómeros termoplásticos, elastómeros, materiales termoendurecibles o cualquier mezcla de los mismos, y puede comprender homopolímeros, copolímeros o terpolímeros o cualquier mezcla de los mismos. Son preferentes los polímeros orgánicos seleccionados entre elastómeros o elastómeros termoplásticos o ciertas resinas debido a la flexibilidad que proporcionan. El material reivindicado comprende polímeros de dicha naturaleza capaces de formar enlaces adicionales y/o de reticularse a temperaturas elevadas, es decir, disponen de heteroátomos en su esqueleto polimérico y/o en grupos laterales o sitios reactivos, como polisiloxanos, por ejemplo MQ, EPM/EPDM, CR, CM, CSM, NBR, SBR, PVC, EVA, poliésteres, poliacetatos y similares, y cualquier mezcla de los mismos.

La mezcla basada en polímeros comprende además al menos un material de carga que forma enlaces estables y/o que facilita las reacciones de reticulación a temperaturas superiores a 280ºC, es decir, con un potencial de reacción química a una temperatura superior a 280ºC, y que se puede seleccionar de entre negros de carbón, óxidos y/o hidróxidos metálicos/semimetálicos/no metálicos, haluros, sílice o silicatos, fosfatos o fosfitos, sulfatos o sulfitos o sulfuros, nitratos o nitritos o nitruros, boratos, etc., y cualquier mezcla de los mismos, por ejemplo, de forma no exclusiva, sistemas basados en óxidos/hidróxidos de aluminio, silicatos, arcilla, yeso y/o cemento, fosfato de calcio, sulfato de sodio, etc.

La mezcla basada en polímeros también comprende un sistema de expansión basado en agentes de expansión físicos (por ejemplo, gases, líquidos volátiles) y/o químicos (por ejemplo, agentes que forman bases y/o vapor por descomposición) .

La mezcla basada en polímeros también puede comprender al menos un sistema de reticulación (primario) para la vulcanización a temperaturas bajas o medias tal como se utilizan en la industria, como reticulantes basados en azufre, peróxido, óxido metálico, bisfenol o catalizadores metálicos, junto con sus respectivos aceleradores, retardadores, sinergistas, etc. La reticulación primaria también se puede lograr por radiación, opcionalmente con el apoyo de activadores internos.

La mezcla basada en polímeros comprende además al menos un sistema reticulante secundario que no participa en las posibles reacciones de vulcanización de los propios polímeros, pero que proporciona reactividad química a temperaturas elevadas, es decir, que conduce a una reticulación posterior durante una carga térmica, es decir, una exposición permanente a temperaturas superiores a 280ºC, siendo dicho reticulante químicamente activo a una temperatura superior a 280ºC, conduciendo así a una reticulación posterior. El sistema reticulante secundario puede comprender uno o más compuestos seleccionados de entre iniciadores (por ejemplo, peróxidos de alta temperatura de descomposición, tal como BaO2) , reticulantes bifuncionales (por ejemplos glicol sulfuros) , reticulantes trifuncionales (por ejemplo boratos, fosfatos, modificaciones fosforosas, compuestos de fósforo o compuestos de nitrógeno, como nitruros o nitratos) o reticulantes tetrafuncionales (por ejemplo compuestos basados en silicio) , reticulantes multifuncionales (por ejemplo polioles, azúcares) , o cualquier mezcla de los mismos (véase la Fig. 1a) . Son preferentes los reticulantes tri- y tetrafuncionales, ya que éstos forman más rápidamente estructuras de tipo cerámico más estables. Este sistema reticulante a temperaturas elevadas (es decir, considerablemente superiores... [Seguir leyendo]

1. Material de aislamiento térmico y/o acústico que comprende al menos una capa de una mezcla de polímeros orgánicos expandida y vulcanizada, caracterizado porque el polímero tiene heteroátomos en el esqueleto polimérico y/o grupos laterales o sitios reactivos y comprendiendo la mezcla polimérica al menos un material de carga que forma enlaces estables y/o que apoya reacciones de reticulación a temperaturas superiores a 280ºC, y al menos un reticulante que conduce a una reticulación posterior durante una carga de calor (exposición permanente a temperaturas superiores a 280ºC) , siendo el reticulante químicamente activo a una temperatura superior a 280ºC, lo que conduce a la reticulación posterior.

2. Material según la reivindicación 1, caracterizado porque el reticulante consiste en al menos un compuesto seleccionado de entre las clases de iniciadores, reticulantes bifuncionales, trifuncionales o tetrafuncionales o cualquier mezcla de los mismos, preferentemente reticulantes tri- y tetrafuncionales.

3. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque la mezcla polimérica se expande hasta una densidad inferior a 700 kg/m3, preferentemente inferior a 500 kg/m3, de acuerdo con ISO 845.

4. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la mezcla polimérica expandida tiene una conductividad térmica inferior a 0, 2 W/mK a 0ºC, preferentemente inferior a 0, 08 W/mK a 0ºC, de acuerdo con EN 12667.

5. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el contenido en células cerradas es al menos el 70%.

6. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque muestra un efecto de autorrigidificación controlada a temperaturas > 300ºC que es más rápido que su envejecimiento por calor correspondiente, conduciendo a un material autovitrificado o autoceramificado, es decir, autorrigidificado.

7. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque el polímero es un elastómero o un elastómero termoplástico.

8. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque la reticulación posterior se basa en más de un 50% en mecanismos de reacción de condensación y/o policondensación.

9. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque el material de carga se basa en óxido y/o hidróxido de aluminio y/u óxido y/o hidróxido de silicio y/u óxido de alquileno.

10. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el sistema de reticulación secundario se basa en compuestos de boro y/o nitrógeno y/o fósforo y/o silicio.

11. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque se aplican estructuras de nervadura en una o en las dos superficies de la capa.

12. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque se aplica al menos una capa protectora sobre el interior para evitar el envejecimiento prematuro por calor y/o el deterioro mecánico.

13. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque se aplica al menos una capa de aislamiento adicional y/o protección sobre el exterior.

14. Material según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado porque se aplican capas adicionales con fines de protección, barrera y blindaje por encima y/o por debajo y/o dentro de otras capas.

15. Proceso para producir el material según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en un proceso de moldeo y/o de (co) extrusión y/o (co) laminación continua.

16. Utilización de un material según cualquiera de las reivindicaciones 1-14 para aplicaciones que requieren alta resistencia a la temperatura, con temperaturas de aplicación >300ºC (continuas, intermedias o máximas) .

17. Utilización del material según la reivindicación 16 para aplicaciones que requieren alta resistencia a la temperatura, con temperaturas de aplicación >600ºC (continuas, intermedias o máximas) .

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Dureza

Autoendurecimiento controlado Endurecimiento no controlado X = punto de desintegración Tiempo a a a