Espuma híbrida inorgánica-orgánica elástica.

Procedimiento para la fabricación de una espuma mediante espumación de una mezcla que contiene del 50 % al 97 % en peso de un mineral A),

seleccionado de yeso de desulfuración de gas de humo, caolín y wollastonita,

del 1 % al 45 % en peso de una polivinilamina B) disuelta en agua,

del 1 % al 50 % en peso de un agente expansor C),

del 1 % al 5 % en peso de un emulsionante D),

del 0 % al 5 % en peso de un reticulador E) que puede reaccionar con la polivinilamina B),

refiriéndose los porcentajes en peso de los componentes A) y B) a sustancia sólida y resultando la suma de A) a E) 10 el 100 % en peso.

Espuma híbrida inorgánica-orgánica elástica La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una espuma elástica, así como a la espuma que puede obtenerse según el procedimiento y a su uso.

Para el aislamiento térmico se usan con frecuencia espumas orgánicas a base de poliestireno, poliolefinas o poliuretanos. Éstas, sin embargo, sin adición de aditivos ignífugos pueden inflamarse y quemarse de manera relativamente fácil. Debido a su estructura en la mayoría de los casos de célula cerrada, éstas presentan una mala absorción acústica.

Se conocen materiales de construcción de partículas ligeras inorgánicas, tales como perlita y vermiculita o silicatos alcalinos. Para pegar las partículas se usan generalmente aglutinantes inorgánicos, tales como cemento, arcilla o cal. Los materiales si bien se caracterizan por propiedades técnicas de inflamación favorables, sin embargo la densidad es generalmente tan alta (100 -1000 g/I) que como consecuencia de su elevado coeficiente de conductividad térmica no tienen gran efecto como aislantes térmicos (por ejemplo el documento DE 2630834) . Con la reducción de la cantidad de aglutinante si bien se obtienen densidades más bajas, también disminuye muy intensamente entonces la resistencia mecánica. También se ha propuesto ya (documento DE1159840) usar aglutinantes orgánicos, tales como asfalto, betún, almidón o también poli (alcohol vinílico) y polímeros acrílicos. Tales materiales de construcción si bien tienen una buena capacidad de aislamiento térmico, sin embargo no cumplen los requerimientos sobre incombustibilidad (normas EN ISO 1182 o EN ISO 1716) .

Debido a su composición química, las espumas de melamina-formaldehído tienen ya propiedades de inflamación favorables. Para la mejora de las propiedades de inflamación se impregna la estructura celular de espumas de resina de melamina de célula abierta por ejemplo con una sal de amonio (documento EP-A 1 146 070) o silicato de sodio (documento WO 2007/023118) .

En el documento DE-A 21 65 912 está descrito un procedimiento para la fabricación de espumas en el que se espuman y se endurecen disoluciones acuosas de silicato junto con endurecedores de separación de ácidos con ayuda de agentes expansores orgánicos volátiles. La densidad de las espumas de célula abierta varía entre 20 g/l y 900 g/l.

El documento DE-A 32 44 523 describe la fabricación de espumas locales, mezclándose una disolución de silicato alcalino con una disolución de endurecedor y un gas expansor líquido con presión. Como endurecedores se usan ésteres de ácidos carboxílicos de separación de ácidos.

Por los documentos DE 22 27 147 A1 y DE 25 20 079 A1 se conocen plásticos y espumas inorgánicos-orgánicos de alta resistencia, elasticidad, estabilidad de forma en caliente e inflamabilidad difícil, que pueden obtenerse mediante mezclado de una disolución de silicato acuosa, coloidal con un prepolímero orgánico con grupos isocianato terminales o mediante reacción de una mezcla de sol de sílice acuoso y poliisocianato orgánico.

El documento US 4.464.486 describe un procedimiento para la fabricación de una espuma inorgánica-orgánica mediante formación de espuma de una mezcla del 5 -60 % en peso de una disolución acuosa de silicato de metal alcalino o silicato de amonio, de un polímero acrílico soluble en agua así como agentes expansores y emulsionantes y endurecedores a temperatura ambiente.

El documento US 3.737.332 describe una espuma de célula cerrada de alta densidad que puede obtenerse soplando aire en una suspensión de arcilla y a continuación secando y calcinando a temperaturas en el intervalo de 540 ºC a 1500 ºC. El carácter cerrado de las células se consigue mediante la estabilización de la suspensión de arcilla mediante amidas de ácidos grasos. Para fijar las partículas de arcilla en las paredes celulares y hacer más estable la espuma se calcina a continuación a altas temperaturas.

Las espumas inorgánicas mencionadas anteriormente a base de silicato pueden inflamarse difícilmente de manera natural. Sin embargo presentan por regla general una densidad relativamente alta y fragilidad y malas propiedades de absorción acústica.

El documento WO 03/018476 describe una espuma inorgánica elástica con una densidad inferior a 25 kg/m3 a base de un aluminosilicato con una proporción molar SiO2 : Al2O3 de 20 : 1 a 1 : 1. La alta proporción en sal conduce en la fabricación a reacciones de interrupción de cadena y la estabilidad mecánica no es sin embargo suficiente. El alargamiento de rotura se encuentra para la espuma por debajo del 1 %.

El documento WO 2007/048729 describe una espuma de silicato con bajo contenido en sodio con una densidad inferior a 25 kg/m3 para el aislamiento térmico o acústico. La espuma de célula abierta se obtiene mediante mezclado de una dispersión de partículas de SiO2 que presentan un diámetro de partícula promedio en el intervalo de 1 nm a 100 nm, con un tensioactivo y agente expansor a temperaturas por debajo de 50 ºC y formación de espuma de la mezcla mediante calentamiento hasta una temperatura en el intervalo de 60 ºC a 100 ºC o mediante despresurización. La estabilidad mecánica de la espuma se consigue mediante un procedimiento de sinterización a

temperaturas por encima de 200 ºC.

En el documento WO 2008/000623 se propone realizar para la mejora de la capacidad de formación de espuma una saponificación parcial de partículas de SiO2 coloidales con hidróxido de metal alcalino.

Las espumas flexibles inorgánicas de baja densidad son interesantes para muchas aplicaciones debido a su alta estabilidad frente a la temperatura, incombustibilidad y bajas proporciones de compuestos volátiles. Las espumas propuestas hasta ahora aún no muestran, sin embargo, para muchas aplicaciones la elasticidad deseada.

El documento DE 10 2004 006 563 A1 describe un procedimiento para la fabricación de espumas híbridas orgánicas-inorgánicas, en el que se espuma un aluminosilicato amorfo con un tensioactivo con adición de un compuesto de silicio orgánico y se endurece con una disolución de silicato alcalino como endurecedor para el aluminosilicato. Como agentes espumantes se usan peróxidos o aluminio. Las espumas hibridas deben mostrar una absorción de agua reducida, elevada resistencia a la abrasión y mejor absorción acústica.

El documento WO 2008/007187 describe un material híbrido de un polímero espumado, en particular poliuretano y un aglutinante inorgánico tal como yeso o cemento con buena acción aislante térmica y acústica, permeabilidad al vapor de agua, buen comportamiento de inflamación y buena adherencia sobre hormigón y mortero.

Por tanto, la invención se basaba en el objetivo de proporcionar una espuma incombustible que se caracterizara además de por buenas propiedades de absorción térmica y acústica por una elasticidad mejorada y por consiguiente pudiera manejarse y pudiera procesarse fácilmente. Además, el procedimiento para la fabricación de la espuma debería permitir una resistencia mecánica suficiente también sin etapa de sinterización energéticamente costosa.

De acuerdo con esto se encontró un procedimiento para la fabricación de una espuma mediante espumación de una mezcla que contiene del 50 % al 97 % en peso, preferentemente del 60 % al 80 % en peso, de manera especialmente preferente del 40 a% al 70 % en peso de un mineral A) , seleccionado de yeso de desulfuración de gas de humo, caolín y wollastonita del 1 % al 45 % en peso, preferentemente del 1 % al 15 % en peso, de manera especialmente preferente del 2 % al 8 % en peso de una polivinilamina disuelta en agua B)

del 1 % al 50 % en peso, preferentemente del 5 % al 40 % en peso, de manera especialmente preferente del 20 % al 35 % en peso de un agente expansor C)

del 1 % al 5 % en peso, preferentemente del 2 % al 3 % en peso de un emulsionante D)

del 0 % al 5 % en peso, preferentemente del 0, 1 % al 1 % en peso de un reticulador E) que puede reaccionar con la polivinilamina B) .

Los porcentajes en peso de los componentes A) y B) disueltos o dispersos en agua se refieren a la sustancia sólida de estos componentes.

Un procedimiento preferente para la fabricación de la espuma de acuerdo con la invención comprende las etapas de:

(a) preparar una suspensión a partir del mineral A) y de la disolución acuosa del polímero B) ,

(b) añadir un agente expansor C) y un emulsionante D) y dispersar el agente expansor

(c) añadir un reticulador E) que puede reaccionar con la polivinilamina B) ,

(d) espumar la mezcla obtenida tras la etapa (c) mediante calentamiento hasta una temperatura en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de una espuma mediante espumación de una mezcla que contiene del 50 % al 97 % en peso de un mineral A) , seleccionado de yeso de desulfuración de gas de humo, caolín y wollastonita,

del 1 % al 45 % en peso de una polivinilamina B) disuelta en agua,

del 1 % al 50 % en peso de un agente expansor C) ,

del 1 % al 5 % en peso de un emulsionante D) ,

del 0 % al 5 % en peso de un reticulador E) que puede reaccionar con la polivinilamina B) ,

refiriéndose los porcentajes en peso de los componentes A) y B) a sustancia sólida y resultando la suma de A) a E) el 100 % en peso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

(a) preparar una suspensión a partir del mineral A) y de la disolución acuosa de la polivinilamina B) ,

(b) añadir un agente expansor C) y un emulsionante D) y dispersar el agente expansor,

(c) añadir un reticulador E) que puede reaccionar con la polivinilamina B) ,

(d) espumar la mezcla obtenida tras la etapa (c) mediante calentamientoa una temperatura en el intervalo de 35 ºC a 100 ºC o mediante despresurización.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque como emulsionante D) se usa un alquilpoliglucósido, sulfato de éter alquílico o fosfato de éter alquílico.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como agente expansor C) se usa un hidrocarburo C4-C8.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como reticulador E) se usa un dialdehído.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque a la suspensión de mineral A) y de la disolución acuosa de la polivinilamina B) se añade almidón o celulosa modificada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la suma de las proporciones de sustancia sólida de la polivinilamina B) y del reticulador E) se encuentra en el intervalo del 1 % al 30 % en peso, con respecto a la espuma.

8. Espuma que puede obtenerse según un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 a 7.

9. Espuma según la reivindicación 8, caracterizada porque ésta presenta una densidad inferior a 50 kg/m3.

10. Espuma según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque ésta presenta un carácter abierto de las células según la norma DIN ISO 4589 superior al 50 %.

11. Uso de la espuma según una de las reivindicaciones 8 a 10 para el aislamiento térmico o acústico.

12. Uso de la espuma según una de las reivindicaciones 8 a 10 para fines de limpieza o para pulido.