Adhesivos de poliuretano con bajo calor de combustión superior y paneles aislantes montados con tales adhesivos.

Un sistema adhesivo de poliuretano de dos partes, que comprende

A) un componente de poliisocianato que incluye un poliisocianato aromático y

B) un componente de poliol que incluye B-1) de 20 a 75% en peso,

en base a los pesos combinados de los componentes B-1) y B-2), de un poliéter poliol o de una mezcla de poliéter poliol, cuyo poliéter o mezcla de poliéter poliol tiene un promedio de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y una viscosidad de hasta 500 mPa*s a 25°C, B-2) de 25 a 80% en peso, en base a los pesos combinados de los componentes B-1) y B- 2), de un poliéster diol aromático, B-3) de 0,1 a 3% por ciento de agua, y B-4) de 0 a 15% en peso de componentes reactivos frente a isocianato distintos a los componentes B-1), B-2) y B-3), además se establece que

(i) el componente A), el componente B) o ambos, contienen al menos un catalizador para la reacción de los grupos isocianato con el grupo hidroxilo.

(ii) el poliéster diol aromático es un producto de la reacción de un ácido dicarboxílico aromático, un haluro dicarboxílico aromático o un anhídrido de ácido dicarboxílico aromático con dietilen glicol y un poli(etielen glicol), con un peso equivalente de hidroxilo de aproximadamente 150 a aproximadamente 250 y una viscosidad inferior a 2.000 mPa*s a 25°C; y

(iii) el componente A), el componente B) o ambos, pueden contener una carga mineral particulada, en una cantidad de hasta 65% del peso combinado de los componentes A) y B).

Adhesivos de poliuretano con bajo calor de combustión superior y paneles aislantes montados con tales adhesivos Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de EE.UU. nº 61/427.193 presentada el 26 de agosto de 2010.

Esta invención se refiere a adhesivos de poliuretano con bajo calor de combustión superior, y a laminados tales como paneles aislantes montados con tales adhesivos.

Los paneles aislantes se utilizan ampliamente para proporcionar aislamiento térmico a casas, edificios, instalaciones de almacenamiento en frio, barcos y otras construcciones. Una clase de paneles aislantes son los paneles aislantes de cerámica. Estos paneles contienen una capa de una cerámica fibrosa, tal como fibra de vidrio, lana mineral y similares, que se adhiere a capas opuestas sobre uno o ambos lados. La capa de cerámica fibrosa se adhiere usualmente a la capa opuesta, a través de un adhesivo de poliuretano que contiene una carga mineral particulada. Ejemplos de dichos adhesivos de poliuretano se describen en la solicitud de patente publicada de EE.UU. nº 20050080218. Estos adhesivos son generalmente sistemas adhesivos de dos partes que incluyen un componente de poliisocianato y un componente de poliol. Las formulaciones comercialmente exitosas se han basado en aceite de ricino. Los adhesivos basados en aceite de ricino tienden a tener muy buenas propiedades adhesivas.

Debido a que la seguridad contra incendios constituye una preocupación importante, muchas jurisdicciones han promulgado normas relacionadas con el comportamiento ignífugo de los paneles. Una de dichas normas es la Euroclass A2. Esta norma establece un límite en el calor de combustión superior para ciertos materiales de construcción y para sus componentes constituyentes. Las capas de adhesivo utilizadas en esos materiales de construcción deben exhibir un calor de combustión (medido según la norma EN ISO 1716) no superior a 4, 0 MJ/m2.

Esta restricción establece un límite práctico en el espesor de la o las capas de adhesivo que pueden aplicarse. Los adhesivos basados en aceite de ricino tienden a tener un calor de combustión algo superior al deseado. Si el calor de combustión del adhesivo llega a ser muy alto, sólo puede aplicarse una capa muy fina de adhesivo, que puede ser inadecuada para proporcionar la unión necesaria. Las capas muy finas también son más difíciles de aplicar y determinar con exactitud. Por tanto, desde la perspectiva de fabricación y resistencia del producto, es deseable que la capa de adhesivo sea lo suficientemente gruesa para poder fabricar fácilmente el producto y poder lograr una buena unión entre la capa fibrosa y la o las caras opuestas. Para lograr esto, el calor de combustión por unidad de peso del adhesivo debe ser lo más bajo posible, manteniendo a la vez una adecuada fuerza de unión y procesabilidad en un contexto de fabricación.

La principal limitación de procesamiento es la viscosidad de los componentes reactivos que forman el adhesivo de poliuretano. La viscosidad del componente de poliol causa usualmente mayor preocupación, especialmente cuando, como suele ser el caso, éste contiene partículas de carga. Si estas viscosidades llegan a ser muy altas, los equipos de bombeo, mezclamiento y dispensación utilizados para aplicar el adhesivo, no pueden manipular los componentes fácilmente. Esto genera mezclamiento y calibrado malos o inconsistentes, lo que a su vez genera inconsistencias y altos índices de rechazo. Por tanto, los cambios que se realizan en el sistema adhesivo para reducir su calor de combustión superior no pueden generar grandes aumentos de viscosidad.

Una manera de reducir la viscosidad es a través del tamaño de partículas de la carga. Las partículas de carga más grandes tienden a reducir la viscosidad del adhesivo. Sin embargo, este enfoque está limitado por la gran tendencia de las partículas de carga más grandes a depositarse fuera del adhesivo (o sus componentes) y obstruir el mecanismo de mezclamiento y dispensación.

Otro enfoque para reducir la viscosidad es incluir un diluyente o disolvente en la formulación del adhesivo. Este enfoque no es favorable debido a que estos diluyentes o disolventes suelen ser algo volátiles en condiciones de fabricación y, por consiguiente, pueden generar problemas de mal olor o de exposición de los operarios.

Lo que se desea es un adhesivo de poliuretano que tenga un bajo calor de combustión superior, que se prepara a partir de componentes de baja viscosidad, y que forman una fuerte unión entre la capa de cerámica fibrosa y la capa opuesta. El adhesivo de poliuretano contiene, preferiblemente, poco o ningún diluyente o disolvente.

Esta invención es un sistema adhesivo de poliuretano de dos partes, que comprende A) un componente de poliisocianato que incluye un poliisocianato aromático y B) un componente de poliol que incluye B-1) de 20 a 75% en peso, en base a los pesos combinados de los componentes B-1) y B-2) , de un poliéter poliol o de una mezcla de poliéter poliol, cuyo poliéter o mezcla de poliéter poliol tiene un promedio de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y una viscosidad de hasta 500 mPaâ?¢s a 25º C, B-2) de 25 a 80% en peso, en base a los pesos combinados de los componentes B-1) y B2) , de un poliéster diol aromático, B-3) de 0, 1 a 3% por ciento de agua, y B-4) de 0 a 15% en peso de componentes reactivos frente a isocianato distintos a los componentes B-1) , B-2) y B-3) , además se establece que

(i) el componente A) , el componente B) o ambos contienen al menos un catalizador para la reacción de los grupos isocianato con el grupo hidroxilo;

(ii) el poliéster diol aromático es un producto de reacción de un ácido dicarboxílico aromático, un haluro dicarboxílico aromático o un anhídrido de ácido dicarboxílico aromático con dietilen glicol y un poli (etielen glicol) , con un peso equivalente de hidroxilo de aproximadamente 150 a aproximadamente 250 y una viscosidad no superior a 2.000 mPaâ?¢s a 25º C; y

(iii) el componente A) , el componente B) o ambos pueden contener una carga mineral particulada, en una cantidad de hasta 65% del peso combinado de los componentes A) y B) .

Un adhesivo curado obtenido al mezclar y curar los componentes de esta composición adhesiva de dos partes tiene un bajo calor de combustión superior. Un adhesivo sin carga (es decir, uno que no contiene carga mineral particulada) puede tener un calor de combustión superior menor que 30 mega julios (MJ) por kilogramo y más típicamente menor que 28 MJ por kilogramo. Para los fines de esta invención, el calor de combustión superior se mide en un calorímetro con bomba según EN ISO 1716, o método equivalente. Los adhesivos cargados según la invención, tienen poderes caloríficos superiores significativamente más bajos. A niveles de carga de hasta aproximadamente 25-40% en peso, el adhesivo curado tiene frecuentemente un calor de combustión superior de 22 MJ por kilogramo o menos y frecuentemente menos de 18 MJ por kilogramo o incluso menos de 17 MJ por kilogramo. A niveles de carga mayores, pueden lograrse poderes caloríficos superiores incluso más bajos. Cuando los niveles de carga se aproximan a 50-65% en peso, el calor de combustión superior de la carga puede ser de 15 MJ por kilogramo o incluso más bajo.

Las viscosidades de Brookfield de cada uno de los componentes A) y B) son generalmente menores que 40.000 mPaâ?¢s a 20º C, incluso en ausencia de un diluyente o disolvente. Típicamente, la carga se incorpora en el componente de poliol B) , y como resultado las viscosidades del componente de poliol B) son típicamente mucho mayores que las del componente de poliisocianato A) . Cuando el componente de poliol contiene en el intervalo de 40-55% en peso de las partículas de carga, la viscosidad es típicamente de 20.000 mPaâ?¢s o menor. Cuando el componente de poliol contiene mayores cantidades de las partículas de carga, tal como de 55-65% en peso de carga, la viscosidad tiende a estar en el intervalo de 20.000 a 35.000 mPaâ?¢s.

Las propiedades adhesivas de los adhesivos curados son estrechamente comparables a las de los sistemas adhesivos basados en aceite de ricino comercialmente disponibles (a niveles de carga comparables) con un calor de combustión superior significativamente mayor. El adhesivo de esta invención tiende a fallar más bien en un modo de desgarramiento de fibra, que a través de un fallo de tipo cohesivo (es decir, rotura dentro de la capa de adhesivo) o a través de un fallo de tipo adhesivo (es decir, deslaminación procedente de la capa opuesta) .

En otro aspecto, esta invención se refiere a un laminado que comprende una capa de cerámica fibrosa, una capa opuesta, y una capa adhesiva interpuesta entre la capa de... [Seguir leyendo]

1. Un sistema adhesivo de poliuretano de dos partes, que comprende A) un componente de poliisocianato que incluye un poliisocianato aromático y B) un componente de poliol que incluye B-1) de 20 a 75% en peso, en base a los pesos combinados de los componentes B-1) y B-2) , de un poliéter poliol o de una mezcla de poliéter poliol, cuyo poliéter o mezcla de poliéter poliol tiene un promedio de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y una viscosidad de hasta 500 mPaâ?¢s a 25º C, B-2) de 25 a 80% en peso, en base a los pesos combinados de los componentes B-1) y B2) , de un poliéster diol aromático, B-3) de 0, 1 a 3% por ciento de agua, y B-4) de 0 a 15% en peso de componentes reactivos frente a isocianato distintos a los componentes B-1) , B-2) y B-3) , además se establece que

(i) el componente A) , el componente B) o ambos, contienen al menos un catalizador para la reacción de los grupos isocianato con el grupo hidroxilo.

(ii) el poliéster diol aromático es un producto de la reacción de un ácido dicarboxílico aromático, un haluro dicarboxílico aromático o un anhídrido de ácido dicarboxílico aromático con dietilen glicol y un poli (etielen glicol) , con un peso equivalente de hidroxilo de aproximadamente 150 a aproximadamente 250 y una viscosidad inferior a 2.000 mPaâ?¢s a 25º C; y

(iii) el componente A) , el componente B) o ambos, pueden contener una carga mineral particulada, en una cantidad de hasta 65% del peso combinado de los componentes A) y B) .

2. El sistema adhesivo de dos partes según la reivindicación 1, en donde el componente de pioliol contien.

4. 55% en peso de la carga mineral particulada, y tiene una viscosidad de hasta 20.000 mPaâ?¢s.

3. El sistema adhesivo de dos partes según la reivindicación 1, en donde el componente de pioliol contien.

5. 65% en peso de la carga mineral particulada, y tiene una viscosidad de 20.000 a 35.000 mPaâ?¢s.

4. El sistema adhesivo de dos partes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente de pioliol contiene de 0, 15 a 1% en peso de agua.

5. El sistema adhesivo de dos partes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que contiene no más de 3 por ciento de Componente B-4, en base al peso combinado de los componentes B-1, B-2, B-3 y B-4.

6. El sistema adhesivo de dos partes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el Componente B-1 incluye uno o más polímeros o copolímeros de poli (óxido de propileno) de 70 a 99, 5% en peso de óxido de propileno y de 0, 5 a 30% de óxido de etileno, y el Componente B-1 tiene un peso medio molecular de 800 a 1.500 y contiene un promedio de 2 a 3 grupos hidroxilo por molécula.

7. El sistema adhesivo de dos partes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el Componente B-2 tiene un contenido de aromáticos de 12 a 20% y un peso equivalente de hidroxilo de 160 a 240.

8. El sistema adhesivo de dos partes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el Componente A es un MDI polimérico que tiene de 2, 2 a 3, 2 grupos isocianato por molécula y un peso equivalente por grupo isocianato de 125 a 250.

9. Un laminado que comprende una capa de cerámica fibrosa, una capa opuesta, y una capa adhesiva interpuesta entre la capa de cerámica fibrosa y la capa opuesta y forma una unión adhesiva entre la capa de cerámica fibrosa y la capa opuesta, en donde la capa adhesiva es un poliuretano curado que se prepara mezclando el componente de poliisocianato A) y el componente de poliol B) de un sistema adhesivo de dos partes de la invención, aplicando la mezcla resultante entre la capa de cerámica fibrosa y la capa opuesta, y curando la mezcla.

10. El laminado según la reivindicación 9, en donde la capa de cerámica fibrosa es lana mineral.

11. El laminado según la reivindicación 9 o 10, en donde la capa opuesta es un metal.

12. El laminado según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde la capa adhesiva tiene un peso de 220 a 260 gramos por metro cuadrado y tiene un calor de combustión superior de no más de 4, 0 MJ por metro cuadrado.

13. El laminado según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde la capa adhesiva tiene un peso de 235 a 260 gramos por metro cuadrado y tiene un calor de combustión superior de no más de 4, 0 MJ por metro cuadrado.