ES2257708T3

ES2257708T3 - Componente de aislamiento para el aislamiento termico y/o acustico con recubrimiento ignifugo.

Info

Publication number: ES2257708T3
Application number: ES03797207T
Authority: ES
Inventors: Hans Rudolf Czerny
Original assignee: Carcoustics Tech Center GmbH
Current assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2006-08-01
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: DE50302252D1; PL373305A1; EP1530553A1; DE10239631A1; ATE316069T1; MXPA05001872A; AU2003251449A1; JP2006500245A; CN1675142A; WO2004026788A1; EP1530553B1; US20050255318A1

Abstract

Componente de aislamiento para el aislamiento térmico y/o acústico, especialmente para automóviles, que está provisto al menos parcialmente de un recubrimiento ignífugo (3, 5, 6) , caracterizado porque el recubrimiento ignífugo (3, 5, 6) está compuesto al menos por los siguientes componentes: de 40 a 90% en peso de un adhesivo cerámico de 5 a 50% en peso de microesferas huecas cerámicas con un tamaño de grano en el intervalo de 0, 1 y 3 mm, de 5 a 30% en peso de adhesivo en polvo termoplástico, y de 0, 1 a 10% en peso de un agente de expansión que se expande por acción del calor, que está hecho de partículas de plástico polimérico huecas, que presentan una envoltura estanca a gases, insoluble en agua, en la que está encapsulado hidrocarburo en forma líquida o gaseosa, en donde el adhesivo en polvo termoplástico está hecho de CO-tereftalato depolietileno (CO-PET) , copoliamida (CO-PA) y/o elastómeros termoplásticos basados en olefinas (TPO).

Description

Componente de aislamiento para el aislamiento térmico y/o acústico con recubrimiento ignífugo.

La invención se refiere a un componente de aislamiento para el aislamiento térmico y/o acústico, especialmente para automóviles, que está provisto al menos parcialmente de un recubrimiento ignífugo.

Se conoce el equipamiento de elementos aislantes acústicos y térmicos de espuma para automóviles, con agentes ignífugos, especialmente para impedir una propagación innecesaria del fuego en un accidente del automóvil con resultado de incendio. Así, por ejemplo, en el documento DE-19918269A1 se describe un revestimiento de aislamiento acústico de pared frontal para disposición entre el compartimento del motor y el compartimento de pasajeros de un automóvil, que presenta una capa porosa de fieltro o de espuma de poliuretano dirigida hacia el espacio del motor, en la que se propone incorporar sobre la capa porosa una capa ignífuga, especialmente un ignífugo con un copolímero de fluoruro de vinilideno y hexafluoropropeno, para formar una protección contra el fuego frente al compartimento del motor.

Del documento DE-19905226A1 se conoce un aislante acústico y térmico para el aislamiento de edificios, vehículos, tuberías y similares que se compone de una capa núcleo de fibras o materiales similares que están provistas de un aditivo ignífugo, en el que la capa núcleo está recubierta en al menos una superficie exterior recubierta con un material reactivo no inflamable o difícilmente inflamable que produce espuma a una temperatura predeterminada. En cuanto al aditivo ignífugo se trata de nitrógeno o bórax. En lo que respecta a la composición del material espumante difícilmente inflamable, el documento DE-19905226A1 no aporta datos más detallados.

El documento DE-19725761A1 describe un procedimiento para la preparación de una masa de recubrimiento ignífuga de protección contra incendios para sustratos metálicos o minerales. La masa de recubrimiento se compone esencialmente de una solución de vidrio soluble, un agente tixotrópico (por ejemplo, bentonita), mica, silicato de magnesio, caolín, wollastonita, agua, granulado redondo de poro fino de vidrio y/o esferas de vidrio huecas, en las que el granulado redondo así como las esferas de vidrio huecas presentan un tamaño de grano de 0,2 a 4,0 mm.

Además, del documento DE-19922247A1 se conoce una composición de recubrimiento para fines de protección contra incendio y acústica que comprende esencialmente de 25 a 60% en peso de un agregado ligero (material suplementario), de 20 a 60% en peso de aglutinante, menos del 50% en peso de agente de absorción, de 5 a 30% en peso de agente expansivo y de 2 a 20% en peso de una fibra acústica carbonizada, así como el uso selectivo de uno o varios tensioactivos, agentes espesantes, agentes para el aumento de la resistencia, agentes retardantes y agentes antibacterianos.

Del documento EP-0816443A2 se conoce un recubrimiento ignífugo, espumante por acción del calor que se compone de 40 a 85% en peso de una solución de silicato, de 5 a 40% en peso de material fritado, es decir, polvo granuloso de tipo vidrio, y de 1 a 15% en peso de un agente de expansión que se expande por acción del calor. El recubrimiento puede contener además otros constituyentes como cargas, antiespumantes, plastificantes, agentes espesantes, pigmentos y estabilizadores de la viscosidad.

El documento EP-0931778A1 da a conocer un cuerpo de moldeo resistente al fuego que está especialmente determinado para suelos de cámara de combustión en calderas de calefacción, y que se compone de un cuerpo prensado con aglutinantes resistentes a altas temperaturas de partículas de vermiculita. Las partículas de vermiculita se presentan en el orden de 20 a 30% en peso en el cuerpo total junto con esferas cerámicas huecas como los denominados extendosheres del orden de 40 a 50% en peso, y en donde el resto del aglutinante resistente a altas temperaturas se compone, por ejemplo, de un aglutinante de silicato potásico. Los tres componentes se encuentran en distribución homogénea en el cuerpo.

La presente invención se fundamenta en el objetivo de proporcionar un componente de aislamiento del tipo citado al principio, que presente un buen efecto de aislamiento acústico a la vez que una buena resistencia al fuego y que a pesar de su recubrimiento ignífugo sea suficientemente flexible para el montaje en automóviles.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención mediante el componente de aislamiento con las características de la reivindicación 1. Se dan configuraciones preferidas y ventajosas de la invención en las reivindicaciones subordinadas.

El componente de aislamiento de acuerdo con la invención se caracteriza por una resistencia térmica especialmente alta con mayor efecto aislante térmico y acústico. Estas propiedades se pueden realizar a costes de fabricación relativamente favorables. El adhesivo en polvo termoplástico provoca junto a la capacidad adherente en el tratamiento térmico también una flexibilización del recubrimiento ignífugo.

Según una configuración ventajosa el recubrimiento ignífugo del componente de aislamiento de acuerdo con la invención puede presentar, como componentes adicionales, de 0,1 a 5% en peso de polvo de aluminio con un tamaño de grano \leq 50 \mum y/o de 0,1 a 20% en peso de hidróxido de aluminio. El recubrimiento ignífugo adquiere, por medio de la aluminización, un poder reflectante favorable. Con esto se refleja una gran porción de la radiación térmica que incide sobre la superficie del recubrimiento, de modo tal que la carga térmica del componente de aislamiento se reduce correspondientemente. El hidróxido de aluminio posee una función extintora de fuego, de modo que su adición como aditivo es igualmente ventajosa.

Se puede obtener una resistencia al fuego especialmente elevada si en el recubrimiento ignífugo se usa como adhesivo cerámico un adhesivo cerámico resistente al fuego basado en una solución de vidrio soluble que posea preferiblemente una resistencia a la temperatura superior a 1000ºC.

Las microesferas huecas cerámicas usadas como carga provocan una reducción considerable de la densidad y con ello del peso del recubrimiento ignífugo. Además, las microesferas huecas cerámicas mejoran, mediante sus inclusiones gaseosas, el efecto aislante tanto térmico como acústico del componente de aislamiento de acuerdo con la invención. Las microesferas huecas cerámicas reducen también la necesidad de adhesivo cerámico, mejoran las propiedades mecánicas del componente de aislamiento, por ejemplo la resistencia a la abrasión, no son combustibles, son químicamente inertes, y poseen una alta resistencia a la temperatura. Las microesferas huecas cerámicas pueden estar compuestas preferiblemente de 55 a 68% en peso de SiO_{2}, de 25 a 36% en peso de Al_{2}O_{3}, y de 0 a 6% en peso de Fe_{2}O_{3}. Las microesferas huecas de este tipo tienen una resistencia a la temperatura superior a 1000ºC, y pueden ser especialmente resistentes a la temperatura hasta 1200ºC.

El agente de expansión usado en el recubrimiento ignífugo del componente de aislamiento está formado por partículas de plástico polimérico huecas, que presentan una envoltura insoluble en agua y estanca a gases, en la que está encapsulada hidrocarburo en forma líquida y/o gaseosa. Las partículas de plástico poliméricas presentan preferiblemente un tamaño de grano en el intervalo entre 2 y 50 \mum. El plástico polimérico de la envoltura estanca a gas y del hidrocarburo encapsulado en ella se seleccionan preferiblemente de forma que las partículas de plástico polimérico huecas comienzan a expandirse por efecto del calor a partir de una temperatura superior a 100ºC y revienten a partir de una temperatura de 130ºC, con lo que se libera el hidrocarburo encapsulado como gas de expansión.

A continuación se aclara adicionalmente la invención a partir de un dibujo que representa varios ejemplos de realización. Este muestra:

Fig.1. una representación en corte esquemática de una sección de un componente de aislamiento de acuerdo con la invención según un primer ejemplo de realización, y

Fig.2. una representación en corte esquemática de una sección de un componente de aislamiento de acuerdo con la invención, según un segundo ejemplo de realización.

La figura 1 muestra una sección de un componente de aislamiento para aislamiento térmico y acústico en un automóvil. El componente de aislamiento está formado en este ejemplo de realización por una capa de espuma 1 y una capa pesada 2. La capa de espuma 1 y la capa pesada 2 forman un sistema masa-resorte acústico. La capa pesada 2 se puede aplicar en la parte posterior de la capa de espuma 1, por ejemplo, mediante inyección posterior. La capa de espuma 1 se compone preferiblemente de espuma de resina de melamina de poro abierto. La capa pesada 2 se pueden componer, por ejemplo, de material termoplástico que contiene aditivos y es más densa que la capa de espuma porosa 1. La capa pesada 2 puede estar compuesta especialmente de una resina plástica, que presenta una porción elevada de cargas inorgánicas de alto peso molecular, o de una mezcla de poliolefinas o polímeros EPDM.

La capa de espuma 1 está provista de un recubrimiento ignífugo 3 que representa un sistema adhesivo cerámico expandible. En la inflamación o correspondiente acción de calor se expande el recubrimiento ignífugo 3 e impide la propagación de los focos de fuego o penetración térmica. En la capa ignífuga 3, para el aumento de su resistencia mecánica, se pueden incorporar fibras de vidrio y/o de roca, por ejemplo, en forma de una disposición de fibras de vidrio en forma de red.

El ejemplo de realización representado en la figura 2 se diferencia del ejemplo de realización según la figura 1 primero porque sobre la capa de espuma 1 se dispone otra capa 4 de material no tejido. El material no tejido se puede componer por ejemplo de fibras de vidrio y/o de fibras minerales. La capa de material no tejido 4 está provista en su parte exterior de un recubrimiento ignífugo 5 que corresponde esencialmente al componente de aislamiento representado en la figura 1. Una diferencia más del ejemplo de realización según la figura 2 es que la capa pesada 2, la capa de espuma 1 y la capa de material no tejido 4 están adheridas entre sí por medio de capas intermedias 5 y 6 del material de recubrimiento ignífugo.

El componente de aislamiento puede estar provisto además en su parte exterior de una lámina de aluminio 7, estando la lámina de aluminio 7 dispuesta al descubierto y adherida por medio del recubrimiento ignífugo 5 a la capa subyacente 4 de material no tejido o, por ejemplo, a la capa de espuma.

A continuación se dan ahora ejemplos de composiciones del recubrimiento ignífugo 3, 5 ó 6.

\newpage

Ejemplo 1

de 40 a 90% en peso: adhesivo cerámico

de 5 a 50% en peso: microesferas huecas cerámicas con un tamaño de grano en el intervalo de 0,1 a 3 mm

de 0,1 a 10% en peso: de agente de expansión que se expande por acción del calor

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 2

de 40 a 90% en peso: adhesivo cerámico

de 5 a 50% en peso: microesferas huecas cerámicas con una tamaño de grano en el intervalo de 0,1 a 3 mm

de 0,1 a 10% en peso: de agente de expansión que se expande por acción del calor.

de 0,1 a 5% en peso: polvo fino de aluminio con un tamaño de grano \leq 50 \mum

de 0,1 a 20% en peso: hidróxido de aluminio (Al_{2}O_{3} x H_{2}O)

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 3

de 40 a 90% en peso: adhesivo cerámico

de 5 a 30% en peso: polvo fino termoplástico

El adhesivo cerámico es un adhesivo resistente al fuego basado en soluciones (suspensiones) de vidrio soluble. Este forma la matriz base del recubrimiento ignífugo 3, 5 y/o 6, y posee una resistencia a la temperatura superior a 1000ºC, por ejemplo de 1050ºC.

El adhesivo cerámico tiene típicamente la siguiente composición química:

de 34 a 35% en peso	SiO_{2}
de 0,01 a 0,04 en peso	MgO
de 6 a 7% en peso	Na_{2}O
de 8 a 9% en peso	Al_{2}O_{3}
de 0,01 a 0,04% en peso	CaO
de 48 a 51% en peso	H_{2}O
de 0,1 a 0,4% en peso	Fe_{2}O_{3}
de 0,1 a 0,4% en peso	K_{2}O

Las microesferas huecas cerámicas representan una carga de peso ligero. Estas reducen la necesidad de adhesivo cerámico, son incombustibles, químicamente inertes y resistentes a la temperatura hasta un intervalo de temperatura de aproximadamente 1100 a 1200ºC. Reducen la densidad del recubrimiento ignífugo 3, 5, 6 y aumentan su efecto aislante térmico y acústico. Tienen un coeficiente de conductibilidad térmica de aproximadamente 0,09 Wm^{-1}k^{-1}. Su densidad se encuentra en el intervalo de 200 a 600 g/l. Además mejoran las propiedades mecánicas del componente de aislamiento, especialmente su resistencia a la abrasión así como su estabilidad de forma y dimensional.

El agente de expansión contenido en el recubrimiento ignífugo 3, 5, 6 se compone de pequeñas partículas de plástico huecas que presentan una envoltura estanca a gas, insoluble en agua, de un polímero mixto, en la que está encapsulada hidrocarburo en forma líquida o gaseosa. Las partículas huecas de plástico presentan un diámetro de núcleo en el intervalo de aproximadamente 20 a 50 \mum, preferiblemente en el intervalo de 10 a 20 \mum. Cuando se calientan las partículas huecas de plástico con acción de calor o fuego, el hidrocarburo líquido entra en la fase gaseosa. La presión del hidrocarburo gaseoso aumenta con la temperatura creciente. Al mismo tiempo se reblandece la envoltura estanca a gas, de modo que el volumen de las partículas huecas de plástico aumenta varias veces. El aumento de volumen puede ser, por ejemplo, de 30 a 50 veces el volumen original. El material de la envoltura estanca a gas y del hidrocarburo encapsulado en ella se seleccionan de modo que el aumento de volumen (expansión) por acción del calor se produzca a partir de un intervalo de temperatura determinado. La temperatura desencadenante se encuentra preferiblemente a una temperatura superior a 100ºC.

En un determinado intervalo de temperatura la envoltura es tan blanda que con otro aumento de temperatura revienta finalmente y libera el hidrocarburo encapsulado como gas de expansión. El intervalo de temperatura en el que se libera el gas de expansión se encuentra por encima de aproximadamente 130ºC.

El polvo de aluminio contenido opcionalmente en el recubrimiento ignífugo 3, 5, 6 provoca una reflexión de la radiación térmica en la superficie libre del recubrimiento. Además esto puede servir para la limitación óptica del recubrimiento ignífugo 3, 5, 6, de modo que se haga nítidamente visible. El polvo de aluminio usado tiene un tamaño de grano \leq 50 \mum, preferiblemente \leq 20 \mum.

El polvo de aluminio puede contener hidróxido de aluminio (Al_{2}O_{3} x H_{2}O) como aditivo. El hidróxido de aluminio actúa con extinción del fuego.

Además, el recubrimiento ignífugo 3, 5, 6 puede contener un adhesivo termoplástico que se puede activar por calor en forma de polvo fino termoplástico. El adhesivo termoplástico puede estar constituido, por ejemplo, por CO-tereftalato de poletileno (CO-PET), copoliamida (CO-PA) y/o TPO. El adhesivo termoplástico aporta una flexibilización del recubrimiento ignífugo 3, 5, 6 y un poder adherente del recubrimiento 3, 5, 6 en el tratamiento térmico. De esta forma se puede unir bien el recubrimiento ignífugo 3, 5, 6 especialmente a capas de espuma y materiales textiles.

La composición formada a partir de los componentes anteriormente citados se puede aplicar como suspensión acuosa por pulverización, rasquetado, rodillo o pintado sobre la capa respectiva del componente de aislamiento. El recubrimiento ignífugo cerámico así generado posee propiedades adhesivas sobresalientes y un extraordinario efecto barrera contra la carga térmica e inflamación directa. Es flexible, se puede procesar fácilmente y producir de forma económica.

Un componente de aislamiento equipado de esta forma se puede usar especialmente como aislante acústico de pared frontal así como escudo protector térmico con eficacia acústica en automóviles.

Claims

1. Componente de aislamiento para el aislamiento térmico y/o acústico, especialmente para automóviles, que está provisto al menos parcialmente de un recubrimiento ignífugo (3, 5, 6), caracterizado porque el recubrimiento ignífugo (3, 5, 6) está compuesto al menos por los siguientes componentes:

de 40 a 90% en peso de un adhesivo cerámico de 5 a 50% en peso de microesferas huecas cerámicas con un tamaño de grano en el intervalo de 0,1 y 3 mm,

de 5 a 30% en peso de adhesivo en polvo termoplástico, y

de 0,1 a 10% en peso de un agente de expansión que se expande por acción del calor, que está hecho de partículas de plástico polimérico huecas, que presentan una envoltura estanca a gases, insoluble en agua, en la que está encapsulado hidrocarburo en forma líquida o gaseosa, en donde el adhesivo en polvo termoplástico está hecho de CO-tereftalato de polietileno (CO-PET), copoliamida (CO-PA) y/o elastómeros termoplásticos basados en olefinas (TPO).

2. Componente de aislamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento ignífugo (3, 5, 6) presenta como componentes adicionales

de 0,1 a 5% en peso de polvo de aluminio con un tamaño de grano inferior o igual a 50 \mum y/o de 0,1 a 20% en peso de hidróxido de aluminio.

3. Componente de aislamiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el adhesivo cerámico es un adhesivo cerámico resistente al fuego basado en una solución de vidrio soluble.

4. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el adhesivo cerámico posee una resistencia térmica superior a 1000ºC.

5. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las microesferas huecas cerámicas presentan la siguiente composición:

de 55 a 68% en peso de SiO_{2},

de 25 a 36% en peso de Al_{2}O_{3} y

de 0 a 6% en peso de Fe_{2}O_{3}.

6. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las microesferas huecas cerámicas poseen una resistencia térmica superior a 1000ºC.

7. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las partículas de plástico polimérico huecas se expanden por acción del calor a partir de una temperatura superior a 100ºC.

8. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las partículas de plástico polimérico huecas revientan por acción del calor con una temperatura superior a 130ºC, liberándose el hidrocarburo en forma líquida o gaseosa como gas de expansión.

9. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las partículas de plástico polimérico huecas presentan un tamaño de grano en el intervalo de 2 a 50 \mum.

10. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el componente de aislamiento está hecho de varias capas (1, 2, 4) de materiales no tejidos, espuma y/o material de capa pesado, estando al menos dos de las capas (1, 2, 4) adheridas entre sí mediante el recubrimiento ignífugo (3, 5, 6).

11. Componente de aislamiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el componente de aislamiento está provisto por la parte exterior con el recubrimiento ignífugo (5) y una lámina de aluminio (7), estando la lámina de aluminio (7) al descubierto y adherida mediante el recubrimiento ignífugo (5) a otra capa (4) del componente de aislamiento.