Insulation Produzione dell'espanso rigido poliuretanico (PUR)

Per la scelta di un poliolo è indispensabile conoscere,
oltre alla natura chimica, l'indice di ossidrile
(OH), la viscosità e il contenuto in acqua; nel caso
dei polioli poliesteri può essere importante anche
l'indice di acidità.
2.2 Poliisocianati
Con la denominazione di isocianati si intendono
composti contenenti gruppi isocianici (NCO) come
gruppi funzionali. Questi gruppi sono formati da
atomi di azoto, carbonio e ossigeno. Per la produzione
degli espansi rigidi vengono utilizzati quasi
esclusivamente gli isocianati a base di MDI (metilen-difenilen-diisocianato
detto anche difenilmetandiisocianato
o diisocianato-difenilmetano). Questi
sono combinazioni di MDI (in prevalenza 4,4'difenilmetandiisocianato
con percentuali dell'isomero
2,4'-difenilmetandiisocianato) con componenti
a più elevato peso molecolare. Poiché nella struttura
di questo componente macromolecolare si ripete
una determinata unità molecolare, la miscela isocianica
viene detta anche MDI polimerico (PMDI)
o polimero MDI.
Fig. 6: Difenilmetandiisocianato, polimero MDI
Mentre l'MDI è sempre rigorosamente bifunzionale -
vale a dire contiene due gruppi NCO - i componenti
PMDI a più elevato peso molecolare contengono tre
o più gruppi isocianici. Per questa ragione il PMDI
viene definito come poliisocianato. Le funzionalità
medie dei tipi di PMDI di uso comune sono comprese
fra 2,5 - 3,2.
Nel contesto vanno menzionati anche i prepolimeri
PMDI, benché essi rivestano solo importanza secondaria
per la produzione degli espansi rigidi.
Questi sono formati da un tipo di PMDI nel quale
una parte dei gruppi NCO ha già reagito con un
poliolo: rispetto al PMDI di partenza essi presentano
pertanto un contenuto inferiore in gruppi NCO ed
una viscosità decisamente più elevata. Con l'ausilio
di questi prepolimeri è possibile ovviare a certe
difficoltà e ottenere determinati effetti: la quantità di
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File No.: PU21012-0409 it
Issue 2004-09-15
calore che si sviluppa durante la reazione nella
produzione degli espansi viene ridotta, inoltre vengono
influenzate la compatibilità dei componenti di
reazione e la struttura della macromolecola.
I poliisocianati a base di MDI utilizzati per la produzione
degli espansi rigidi PUR sono liquidi viscosi
con colore da brunastro a bruno scuro. I loro dati
caratteristici sono il contenuto in NCO, la viscosità
e l'acidità.
L'acidità è una misura del contenuto in acido, presente
per ragioni dovute alla tecnica di produzione,
che può influenzare la reattività.
2.3 Espandenti
Come è già stato detto, nella reazione dell'isocianato
con acqua si sviluppa anidride carbonica che
esercita la funzione di espandente. Si parla in questo
caso di schiumatura chimica. Tale procedimento
comporta alcuni svantaggi, per cui svolge
solo un ruolo secondario nella produzione degli
espansi rigidi. Il procedimento che interessa la pratica
è la schiumatura fisica, ottenuta mediante
aggiunta alla miscela reagente di un liquido bassobollente
che evapora per azione del calore sviluppato
durante la reazione.
Affinché il gas permanga nelle celle chiuse dell'espanso,
è necessario usare espandenti che si
sciolgono facilmente nei componenti e nella miscela
di reazione; inoltre devono presentare bassa conducibilità
termica, essere quasi insolubili nel poliuretano
risultante e non esercitare su di esso un effetto
plastificante. Infine devono essere innocui sotto
l'aspetto tossicologico ed ecologico.
Con il carburo fluoroclorurato CFC 11, o monofluorotriclorometano,
era possibile soddisfare molto
bene la maggior parte di questi requisiti, però il suo
impiego si è dimostrato a rischio per l'ambiente.
L'effetto serra (GWP = global warming potential)
provocato dal CFC 11 e la sua capacità di danneggiare
lo strato di ozono della stratosfera (ODP =
ozone depletion potential) hanno condotto al divieto
d'impiego di questo prodotto (protocollo di
Montreal del 1987).
L'anidride carbonica è solubile nel poliuretano e
diffonde perciò dalle celle dell'espanso, se questo
non viene ricoperto con uno strato impermeabile
alla diffusione. A causa della diminuita pressione
del gas nelle celle, il materiale può subire raggrin-
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