La espuma en aerosol (espuma expansiva en el Reino Unido) es un producto químico creado por dos materiales, isocianato y resina de poliol , que reaccionan cuando se mezclan entre sí y se expanden hasta 30 a 60 veces su volumen líquido después de pulverizarse en el lugar. Esta expansión lo hace útil como material de embalaje especial que se adapta a la forma del producto que se envasa y produce un alto valor de aislamiento térmico prácticamente sin infiltración de aire.
A Otto Bayer (1902-1982) se le atribuye la invención del poliuretano en 1937. Logró sintetizar la espuma de poliuretano explorando su idea básica de que mezclando pequeños volúmenes de sustancias químicas se podían crear materiales de espuma secos. [1]
El poliuretano se desarrolló aún más para diferentes aplicaciones, desde suelas de zapatos y cojines hasta usos industriales. En la década de 1940 se aplicó espuma rígida a los aviones, [2] y en 1979 se empezó a utilizar poliuretano como aislamiento de edificios. [3]
El valor R es el término dado a la resistencia térmica al flujo de calor. Cuanto mayor sea el valor R de un producto aislante, más efectivas serán las propiedades aislantes. La espuma de poliuretano en aerosol viene en una variedad de densidades y estructuras celulares. Las espumas de baja densidad se denominan SPF de células abiertas, mientras que las espumas de mayor densidad se denominan espumas de células cerradas. La espuma de poliuretano de 1,8 a 2 libras tiene el valor R más alto de aislamiento de espuma en aerosol disponible que se utiliza en hogares y edificios. [4]
El poliuretano es un material aislante de espuma de células cerradas que inicialmente contiene un gas de baja conductividad en sus células. [5] Como resultado de la alta resistencia térmica del gas, el aislamiento de poliuretano en aerosol generalmente tiene un valor R inicial de alrededor de R-3,4 a R-6,7 por pulgada. [5] En comparación, la lana de vidrio normalmente tiene un valor R de solo R-3 a R-4 por pulgada. [6]
El aislamiento de espuma bloquea las tres formas de transferencia de calor:
La espuma en aerosol es un material de embalaje muy especializado, que a menudo se requiere para enviar artículos frágiles y valiosos. Los principios de embalaje de ingeniería están diseñados para proteger esculturas, jarrones, fósiles grandes, bases de lámparas, bustos, computadoras, muebles, candelabros y otros objetos de formas inusuales. En virtud de que la espuma líquida se expande hasta 30-60 veces el volumen de su estado líquido, protege eficazmente casi cualquier tamaño, forma y peso.
El ajuste personalizado de los moldes, superior e inferior, amortigua el objeto de forma segura y uniforme. Existen muchos tipos de materiales alternativos que se pueden utilizar para satisfacer necesidades más específicas.
El aislamiento de espuma en aerosol o espuma de poliuretano en aerosol (SPF) es una alternativa al aislamiento de edificios tradicional, como la fibra de vidrio . Una mezcla de dos componentes compuesta de isocianato y resina de poliol se junta en la punta de una pistola y forma una espuma expansiva que se rocía sobre tejas, losas de concreto, cavidades de paredes o a través de agujeros perforados en una cavidad de una pared terminada. .
"Espuma en aerosol" también es un término informal que se utiliza para referirse a diversos materiales de espuma plástica que se utilizan en la construcción de edificios para proporcionar aislamiento térmico y minimizar la infiltración de aire . El poliuretano y el poliisocianurato son dos tipos de espuma utilizados en esta aplicación.
El aislamiento de espuma de poliuretano en aerosol (SPF) se puede clasificar en dos tipos diferentes: aislamiento de espuma en aerosol de células abiertas de densidad ligera y aislamiento de espuma en aerosol de células cerradas de densidad media. Ambos tipos de SPF son plásticos celulares termoestables que comprenden millones de células pequeñas. [7]
El aislamiento de celda abierta se puede aplastar con la mano y tiene un valor de aislamiento más bajo. La celda cerrada es rígida al tacto y cada celda de aire está completamente sellada. Si bien la espuma de células cerradas tiene un valor R más alto, su compra es más costosa. [8]
Espuma en aerosol de células cerradas de densidad media (ccSPF)
El aislamiento de espuma de celda cerrada de densidad media a menudo se denomina espuma de dos libras (2 libras). Es un material aislante rígido con un valor R de resistencia térmica a largo plazo (LTTR) que oscila entre 5,1 y 6 por pulgada [9] Cuando se instala el espesor mínimo requerido de 50 mm, ccSPF es a la vez una barrera de vapor y una barrera de aire. .
En Canadá, el Código Nacional de Construcción hace referencia a dos estándares que se aplican a la fabricación e instalación de ccSPF: el Estándar de materiales CAN/ULC S705.1 y el Estándar de aplicación nacional CAN/ULC S705.2. El estándar de instalación requiere que todos los instaladores de ccSPF en Canadá tengan licencia y porten una tarjeta de identificación con fotografía. [10]
Normalmente, el color natural de la espuma es amarillo; sin embargo, en Canadá, todos los ccSPF que tienen listados CCMC deben tener un color único para la identificación en el campo. [11]
Espuma en aerosol de células abiertas de densidad ligera (ocSPF)
El SPF de células abiertas de densidad ligera se conoce comúnmente como espuma de media libra. Es un material semirrígido con apariencia de esponja que se expande durante la instalación y crea pequeñas células abiertas que se llenan de dióxido de carbono. Debido a su capacidad de expandirse durante el proceso de aplicación, rellena grietas, hendiduras y huecos y se adhiere a superficies o sustratos irregulares para formar un aislamiento sellador de aire. [12]
Si bien el valor R variará, la mayoría de los productos ocSPF tienen un valor R de alrededor de 3,8 por pulgada. A diferencia del SPF de celda cerrada de densidad media, las capas más delgadas de ocSPF no son particularmente efectivas como barrera de vapor porque el aire se infiltra a través de la estructura de celda abierta. Sin embargo, cuando se instala a 5,5 pulgadas o más, ocSPF actúa como una barrera de aire. A menudo se utiliza para paredes interiores porque proporciona reducción del sonido al bloquear y absorber las fugas de aire. Por lo general, sólo se recomienda para aplicaciones en interiores.
Un tipo de uso bastante familiar en los países del Sudeste Asiático es la aplicación de la espuma rociándola contra el fondo de las tejas a alta presión con una pistola rociadora. Luego se crea una capa dura pero flexible de espuma rígida que sella todas las losas entre sí y con la estructura de acero.
Este método de pulverización, muy popular en Tailandia, no sólo se utiliza contra grandes goteras, sino que también sirve como aislamiento contra el enorme calor al que se enfrentan constantemente los tejados.
Este calor tropical hace que la subestructura de acero que sostiene muchos techos en esa parte del mundo se expanda y contraiga continuamente, cambiando ligeramente la posición de las tejas que descansan sobre ellas. Este desplazamiento eventualmente crea pequeñas aberturas entre las tejas y la subestructura, a través de las cuales puede filtrarse el agua de lluvia, creando goteras que pueden dañar los techos enlucidos, el cableado eléctrico y otros componentes del edificio que sostienen el techo.
Unas 150.000 propiedades han sido tratadas con aislamiento de espuma de poliuretano en el Reino Unido. Hay sistemas que cuentan con la aprobación de la Junta Británica de Acuerdos para su uso en aplicaciones de construcción nuevas y existentes y pueden demostrar el cumplimiento de las Normas de Construcción. Sin embargo, si se aplica incorrectamente o en espacios húmedos, el aislamiento de espuma en aerosol puede atrapar la humedad y destruir el techo . [13] Como resultado, muy pocos prestamistas hipotecarios en el Reino Unido ofrecerán un préstamo para comprar o refinanciar cualquier casa que tenga aislamiento de espuma en aerosol, especialmente el tipo de celda cerrada. [13]
El Código Nacional de Construcción de Canadá hace referencia al Estándar de Aplicación Nacional CAN/ULC S705.2 que debe seguirse durante todas las instalaciones de espuma de poliuretano de celda cerrada de densidad media de 2 libras. Todo instalador de espuma aplicada por aspersión de densidad media que cumpla con CAN/ULC-S705.1 debe tener licencia para rociar espuma y tener una identificación con fotografía válida emitida por su proveedor del Programa de Garantía de Calidad (QAP) que demuestre que su licencia está al día.
Estados Unidos se ha adaptado al uso de aislamiento de espuma en aerosol y una nueva tecnología llamada Wall injection para modernizar la construcción de muros existentes perforando pequeños agujeros entre los montantes de las paredes en las estructuras que enmarcan y llenando el vacío con una espuma a base de agua que se expande menos agresiva. Esto permite a los propietarios de viviendas y negocios conservar energía mediante la creación de una envoltura térmica en su estructura existente.
El aislamiento de espuma en aerosol, al igual que otros aislamientos, ahorra costos de energía y reduce las facturas de servicios públicos. Estudios del Departamento de Energía de EE.UU. muestran que el 40% de la energía de una casa se pierde como resultado de la infiltración de aire a través de paredes, ventanas y puertas. Los edificios tratados con aislamiento de espuma en aerosol aíslan hasta un 50% mejor que los productos aislantes tradicionales.
El aislamiento implementado correctamente puede ser parte de un sistema diseñado para proteger contra la humedad , lo que brinda el beneficio de reducir la posibilidad de que se forme moho y hongos dañinos y se pudra la madera.
Además de controlar la temperatura y la humedad del edificio, el aislamiento de espuma en aerosol se utiliza a menudo para reducir el ruido. El aislamiento de espuma sirve como barrera contra los sonidos aéreos y reduce la transferencia de sonido aéreo a través del techo, el piso y las paredes de un edificio en comparación con una estructura sin aislamiento. [14]
En los Estados Unidos, las casas tratadas con aislamiento de espuma en aerosol a menudo califican para deducciones de impuestos estatales y federales. [15]
El aislamiento de todo tipo detiene gran parte de la pérdida de energía. Algunos tipos, incluidas las espumas en aerosol, también sellan las fugas de aire. El aislamiento también puede ahorrar energía en climas cálidos al reducir el uso de aire acondicionado.
La mayor parte de la espuma en aerosol de celda cerrada se formó utilizando agentes espumantes de hidrofluorocarbono (HFC) que tienen un alto potencial de calentamiento global , compensando parcial o completamente los beneficios climáticos del ahorro de energía que pueden ofrecer. Tratados globales como el Protocolo de Montreal , el Protocolo de Kioto , la Enmienda de Kigali y el Acuerdo Climático de París incluyen requisitos para la eliminación gradual y la sustitución de agentes espumantes menos respetuosos con el medio ambiente. En los Estados Unidos, una norma de 2015 en el marco del programa de Política de Nuevas Alternativas Significativas (SNAP) de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ( EPA ) reguló la eliminación gradual de ciertos agentes espumantes de alto PCA y la transición a productos de menor PCA. La norma aumentó la lista de alternativas y restringió el uso de hidrofluorocarbonos (HFC) de alto PCA en el soplado de espuma.
Algunos proveedores de espuma en aerosol comenzaron a suministrar espuma en aerosol soplada con agentes espumantes de hidrofluoroolefina (HFO) sin este problema a principios de 2017. [16] En 2002, se otorgó una patente mundial a Foam Supplies Incorporated para un agente espumante ecológico de nueva generación. que está libre de Clorofluorocarbonos (CFC), Hidroclorofluorocarbonos (HCFC) e Hidrofluorocarbonos (HFC) llamado Ecomate®. Se basa en metanoato de metilo natural .
El aislamiento de espuma en aerosol generalmente no es tóxico solo después de que se ha curado. Mientras cura, la espuma en aerosol emite un gas que provoca visión borrosa y dificultad para respirar. Se recomienda utilizar protección facial y respiratoria completa durante la aplicación del producto.
Los isocianatos son potentes irritantes para los ojos y el tracto gastrointestinal y respiratorio. El contacto directo de la piel con isocianatos también puede provocar una marcada inflamación. Algunas personas dicen que sienten como si tuvieran arena en los ojos cuando aparecen los problemas. A algunos les aparece un sarpullido en los brazos, el pecho y el cuello.
La sobreexposición a los isocianatos puede sensibilizar a los trabajadores, exponiéndolos a ataques de asma si vuelven a exponerse. La irritación respiratoria puede progresar a una bronquitis química. Exposiciones adicionales pueden facilitar el inicio, ya que se necesita menos isocianato para iniciar el ataque.
También se han notificado casos esporádicos de neumonitis por hipersensibilidad (HP) en trabajadores expuestos a isocianatos. Los síntomas pueden parecerse a los de la gripe, con fiebre, dolores musculares y de cabeza. Otros síntomas pueden incluir tos seca, opresión en el pecho y dificultad para respirar. Las personas con HP crónica a menudo experimentan progresivamente más dificultad para respirar, fatiga y pérdida de peso. Las personas con HP aguda suelen desarrollar síntomas entre 4 y 6 horas después de la exposición. [4]
Los tiempos de curado de los aislamientos de espuma en spray de nueva generación son muy cortos. Una vez curada, la espuma es completamente inerte y no tóxica.