BR112017005261B1

BR112017005261B1 - Componente compreendendo pelo menos uma estrutura em camadas e processo para fabricação de um componente

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Publication number: BR112017005261B1
Application number: BR112017005261-0A
Authority: BR
Inventors: Franz Xaver Redl; Marcus Leberfinger; Timo Prozeske; Sonja Werther; Christine Kerlfeld; Thomas Gruild; Harald Assmair
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2022-07-19
Also published as: CA2961841A1; EP3194166B1; US20170305120A1; JP2017529262A; AU2015316904B2; KR20170063753A; ES2699090T3; KR102483118B1; CN106715113A; CN106715113B; AU2015316904A1; TR201815598T4; PL3194166T3; EP3194166A1; MX2017003649A; WO2016042028A1; AR102906A1; JP6771455B2; US11059271B2; BR112017005261A2

Abstract

COMPONENTE FORMADO, PELO MENOS PARCIALMENTE, A PARTIR DE UMA ESTRUTURA EM CAMADAS E MÉTODO PARA SUA FABRICAÇÃO. A invenção diz respeito a um componente formado, pelo menos parcialmente, a partir de uma estrutura em camadas, em que a estrutura em camadas compreende as seguintes camadas: (a) uma camada de elastômero com uma densidade maior do que 800 g/L, (b) uma camada termoendurecida, contendo pelo menos 50% em peso de um primeiro poliuretano. Além disso, a invenção diz respeito a um método para produção de tal componente, em que as seguintes etapas são compreendidas: (i) Fornecer um molde fêmea no qual as camadas individuais da estrutura em camadas são introduzidas, ou um molde macho sobre o qual as camadas individuais da estrutura em camadas são aplicadas, (ii) Produção da camada de elastômero por meio de pulverização, (iii) Produção da camada termoendurecida por meio de pulverização, (iv) Desmolde do componente produzido, em que a etapa (ii) pode ser realizada antes da etapa (iii) ou que a etapa (iii) pode ser realizada antes da etapa (ii).

Description

DESCRIÇÃO

[001] A invenção diz respeito a um componente, o qual é formado, pelo menos parcialmente, a partir de uma estrutura em camadas. Além disso, a invenção diz respeito a um método para fabricação de tal componente.

[002] Componentes estruturados de uma estrutura em camadas, as quais compreendem uma camada de elastômero e uma camada termoendurecida, podem, em particular, ser usadas em aplicações nas quais o componente é exposto ao impacto de objetos. Por meio da camada de elastômero o impacto é amortecido e formam possíveis deformações novamente.

[003] Além disso, por meio de seleção adequada dos materiais para as camadas individuais, as propriedades de material podem ser adaptadas ao componente, de modo que este pode suportar as tensões que podem ocorrer na respectiva aplicação.

[004] Componentes correspondentes estruturados de uma estrutura em camadas são usados, por exemplo, na indústria do carvão e do aço, por exemplo, como separador de espiral ou como cone ou mesa agitadora na separação por gravidade. Componentes correspondentes devem ser resistentes a desgaste o máximo possível, a fim de assegurar uma vida útil mais longa. A partir da DE-A 40 07 569 é conhecido um método de fabricação para equipamento de separação de minerais, em que um componente é estruturado de uma camada de compósito, a qual compreende uma camada de polímero reforçado por fibra de vidro e outra camada de um poliuretano pulverizado no mesmo. No entanto, uma desvantagem é que tanto a camada de polímero reforçado por fibra de vidro, quanto a camada de poliuretano são geralmente quebradiças e, em particular, podem se quebrar por tensões de impactos.

[005] Um molde multicamadas e plano é também conhecido por meio da DE-A 196 33 479. Isso compreende uma camada de base e um lado visível e pode, por exemplo, ser usado para objetos sanitários ou na construção de habitações sobre rodas ou na construção de barcos. A camada de base consiste em uma camada de poliuretano reforçada e o lado visível consiste em uma camada de verniz de poliuretano. Os moldes descritos podem ser usados como revestimento externo, de modo que aqui, em particular, não é oferecida uma estabilidade suficiente contra elevadas tensões de material por meio de impacto ou abrasão.

[006] A partir da DE-A 10 2010 043 284 são conhecidos artigos sanitários estruturados de uma estrutura em camadas, em que os artigos sanitários compreendem um filme termoplástico ou camadas de reforço de poliuretano.

[007] Uma desvantagem particular de todos os componentes conhecido é que estes têm resistência apenas limitada a tensões por meio de impacto e abrasão e que eles tendem a se fragmentar ou se deformar permanentemente.

[008] Portanto, o objeto da presente invenção é disponibilizar um componente e um processo para sua fabricação, o qual não possui as desvantagens conhecidas do estado da técnica e que além disso podem, em particular, serem usados na indústria do carvão e do aço, na produção de aparelhos para arrefecimento, geralmente como substituto para superfícies que são produzidas de compósito ou chapas de revestimento de bobina.

[009] O objeto é alcançado por meio de um componente, o qual é estruturado, pelo menos parcialmente, de uma estrutura em camadas, em que a estrutura em camadas compreende as seguintes camadas: (a) uma camada de elastômero com uma densidade maior do que 800 g/L, (b) uma camada termoendurecida, composta de pelo menos 50% em peso do primeiro poliuretano.

[0010] Por meio da estrutura em camadas com uma camada de elastômero e uma camada termoendurecida o componente é produzido, o qual em particular é resistente contra impactos, uma vez que os impactos por objetos podem ser amortecidos por meio da camada de elastômero. Isso se distingue também por meio de um padrão da fratura e comportamento de fratura acrítico, quando o componente for submetido a fratura mais uma vez. Uma outra vantagem da camada de elastômero é a deformabilidade elástica disso ao longo de uma ampla faixa de temperatura, especificamente em baixas temperaturas, bem como um comportamento melhorado contra abrasão.

[0011] Por meio da estrutura em camadas com camada de elastômero e camada termoendurecida, é alcançada uma construção total com elevada resistência a impacto e rígida, a qual possui uma elevada resistência à perfuração e é resistente à fragmentação em uma ampla faixa de temperatura. Uma outra vantagem da estrutura em camadas com camada de elastômero e camada termoendurecida é sua elevada resistência ao calor. Devido ao termoendurecível usado, as dimensões da estrutura permanecem estáveis mesmo em altas temperaturas de até 150 °C.

[0012] Além de uma estrutura com apenas uma camada de elastômero e uma camada termoendurecida é também possível prever uma pluralidade de alternância de camadas de elastômero e camadas termoendurecidas. Por meio disso é possível, por exemplo, alcançar uma maior espessura de camada total. Com isso, uma estrutura em camadas correspondente com mais do que, respectivamente, uma camada de elastômero e uma camada termoendurecida, pode continuar influenciando as propriedades mecânicas. Desse modo a distorção do componente também pode ser reduzida por meio da aplicação da camada de elastômero e outras camadas de elastômero, e as diferentes camadas empregadas podem ser compensadas por diferentes coeficientes de dilatação.

[0013] A camada termoendurecida pode ser espumada ou compacta. Se a camada termoendurecida é compacta, o que quer dizer que não é espumada, essa possui preferencialmente uma densidade maior do que 800 g/L. A densidade da camada termoendurecida espumada é geralmente menor do que 600 g/L, em contraste com o polímero compacto. Em comparação com uma camada termoendurecida compacta, a baixa densidade de uma camada termoendurecida espumada tem um peso baixo para as propriedades comparadas, de modo que o emprego de uma camada termoendurecida espumada pode, além disso, reduzir a massa total do componente. Além disso, camadas termoendurecida tem um menor encolhimento por reação e permitem, com isso, uma moldagem mais precisa das geometrias dos moldes com menor tendência a deformação.

[0014] De acordo com a invenção, a camada termoendurecida contém pelo menos 50% em peso do primeiro poliuretano. A camada termoendurecida mais preferencial contém pelo menos 75% em peso do primeiro poliuretano e em particular 100% em peso do primeiro poliuretano.

[0015] A camada termoendurecida pode também conter, além do poliuretano, um ou outros vários polímeros, de modo que a camada termoendurecida é estruturada de uma mistura de polímeros. Exemplos de outros polímeros adequados são, por exemplo, poliureias, poli(met)acrilato, poliestireno, poliamida, bisfenol-A à base de polímeros ou polímeros com uma elevada temperatura de transição vítrea, em particular com uma temperatura de transição vítrea maior que 100 °C. No entanto, é particularmente preferencial se não são contidos outros polímeros. O poliuretano aqui pode ser estruturado tanto a partir de um único poliuretano como também a partir de uma mistura de pelo menos dois poliuretanos diferentes.

[0016] Para a camada termoendurecida, é preferencial o uso de um poliuretano que possui um módulo de elasticidade maior que 400 N/mm2 e uma elevada temperatura de transição vítrea maior que 70 °C. Além disso, é preferencial que o poliuretano possua um baixo encolhimento e possua um baixo coeficiente de dilatação térmica longitudinal, a fim de melhorar a resistência mecânica do componente. O encolhimento é preferencialmente menor do que 1% e o coeficiente de dilatação térmica longitudinal é de preferencialmente no máximo 110-10-61/K.

[0017] Tanto pela aplicação de uma camada termoendurecida compacta como também pela aplicação de uma camada termoendurecida espumada, a tensão de ruptura à tração na camada termoendurecida é preferencialmente pelo menos dez vezes menor do que a tensão de ruptura à tração da camada de elastômero. A temperatura de transição vítrea da camada termoendurecida é escolhida em particular de modo a ser pelo menos 20 °C maior do que a temperatura de utilização máxima do componente.

[0018] As propriedades da camada termoendurecida podem ser ajustadas por meio do emprego de aditivos adequados, por exemplo, materiais de enchimentos fibrosos ou em pó, materiais de enchimentos de baixa densidade, por exemplo, esferas de vidro ocas, plastificantes, modificadores de impacto, retardadores de chama, corantes ou outros aditivos comumente usados em polímeros. Aditivos correspondentes são conhecidos pelo versado na técnica.

[0019] Em particular, materiais de enchimentos fibrosos ou em pó são usados geralmente para aumentar a rigidez e reduzir o coeficiente de dilatação térmica longitudinal. Enchimentos fibrosos podem ser usados como filamentos contínuos, fibras longas ou fibras curtas. Quando os filamentos contínuos são usados é possível dispor as fibras individuais em várias camadas respectivamente em relação às fibras orientadas paralelamente, em que a orientação das fibras é girada entre si nas camadas individuais. Alternativamente, os filamentos contínuos podem ser usados como tecido, tecido de malha ou tecido não tecido (TNT). Fibras longas e fibras curtas - como também materiais de enchimentos em pó - são misturados ao polímero e a forma na qual eles estão presentes no polímero é, portanto, normalmente anisotrópica, dependendo do método de processamento.

[0020] Em uma modalidade da invenção a estrutura em camadas compreende adicionalmente uma camada de isolamento estruturada de uma espuma rígida, a qual contém pelo menos 80% em peso de poliisocianurato e/ou segundo poliuretano. Se a camada termoendurecida contém um segundo poliuretano, o segundo poliuretano pode ser usado como um poliuretano que difere do primeiro poliuretano da camada termoendurecida em relação a propriedades do material e estrutura. No entanto, também é possível usar o mesmo poliuretano como primeiro poliuretano para a camada termoendurecida e como segundo poliuretano para a camada de isolamento. A espuma rígida utilizada para a camada de isolamento tem uma baixa condutividade térmica e uma densidade reduzida, de modo que o componente pode ser aplicado com boa eficiência energética em um aparelho para arrefecimento ou, quando incidirem altas temperaturas sobre o lado do isolamento, o lado oposto, contudo, não se aquece ou se aquece muito pouco.

[0021] O material para a espuma rígida usada na camada de isolamento é equipado preferencialmente de tal modo que a condutividade térmica é menor que 25 mW/(m-K) e a densidade é menor que 50 g/L.

[0022] Através do emprego de poliisocianurato ou poliuretano como material para a camada de isolamento, é obtida uma boa adesão entre a camada de isolamento e a camada termoendurecida, devido a estrutura química semelhante.

[0023] A fim de se obter outra proteção de superfície e/ou influenciar as propriedades óticas da superfície, em particular em relação a resistência à riscos e brilho, a estrutura em camadas compreende adicionalmente em uma modalidade pelo menos uma camada de verniz. A camada de verniz é preferencialmente estruturada por um verniz à base de poliuretano ou à base de poliureia. O verniz pode conter adicionalmente corante ou pigmentos com o intuito de influenciar as propriedades óticas. Podem ser empregados tanto vernizes à base de água como também vernizes à base de solventes ou livre de solventes (100% sólido). Por meio do emprego de vernizes à base de poliuretano ou à base de poliureia e da semelhança química resultante com a camada termoendurecida, uma adesão muito boa é atingida.

[0024] Para uma boa adesão da camada de elastômero na camada termoendurecida é preferencial, além disso, que a camada de elastômero seja estruturada a partir de um material que é escolhido do grupo consistindo em homopoliuretano, homopoliureia e copolímeros, contendo poliuretano e poliureia. A fim de obter as propriedades elastoméricas da camada de elastômero, é preferencial usar um material pouco reticulado com uma temperatura de transição vítrea abaixo da temperatura ambiente. Além disso, o material para a camada de elastômero é escolhido preferencialmente de tal modo, que a tensão de ruptura à tração é pelo menos dez vezes maior do que a tensão de ruptura à tração da camada termoendurecida. Além disso, a camada de elastômero possui, preferencialmente, um patamar elástico sobre acima da faixa de temperatura de utilização. A temperatura de utilização aqui é a temperatura na qual o componente é usado durante a operação. Em uma modalidade preferencial a camada de elastômero contém até 100% em peso de poliureia. As vantagens da poliureia são uma ampla janela de processamento devido à reatividade intrínseca elevada, uma resistência ao calor melhorada, estabilidade hidrolítica melhorada e boa flexibilidade ao frio em comparação a poliuretanos com a mesma dureza e bem como com excelentes propriedades abrasivas. Copolímeros de poliuretano e poliureia possuem as mesmas vantagens em comparação com poliuretanos puros, mesmo na forma diluída.

[0025] As propriedades da camada de elastômero, bem como as propriedades da camada termoendurecida, podem ser ajustadas por meio da adição de aditivos. Como aditivos adequados estão aqui, por exemplo, materiais de enchimentos fibrosos ou em pó, plastificantes, modificadores de impacto, retardadores de chamas, corantes ou outros aditivos que são usados convencionalmente em polímeros, os quais são conhecidos por um versado na técnica.

[0026] A seleção do elastômero usado na camada de elastômero é escolhida preferencialmente de tal modo, que esse possui uma tensão de ruptura à tração de pelo menos 150%, mais preferencialmente de pelo menos 250 e em particular de pelo menos 350%. O alongamento até a ruptura máximo adequado é, preferencialmente, de 700%, uma vez que é difícil usar elastômeros com alongamentos de fraturas elevados para a produção da estrutura em camadas. A determinação do alongamento até a ruptura ocorre em conformidade com a DIN EN ISO 527:2012.

[0027] A dureza Shore preferencial da camada de elastômero é menor do que 95 Shore A, mais preferencialmente de no máximo 85 Shore A e em particular de no máximo 80 Shore A, em que a dureza Shore é determinada em conformidade com a DIN ISO 7619-1:2010.

[0028] Por meio da aplicação de poliuretano, poliisocianurato ou poliureia são empregados materiais químicos semelhantes em todas as camadas, o que facilita uma reciclagem do componente.

[0029] Além disso, é preferencial que os materiais sem reforço de fibra sejam usados para as fibras individuais. Com isso, o processo pode ser simplificado. Em particular, não é necessário usar ferramentas que são concebidas especialmente para o processamento de fibras. Além disso, o abandono de fibras reduz a tensão na qual as peças individuais do aparelho estão submetidas, em particular o desgaste é reduzido, o qual ocorre com polímeros reforçados com fibras devido à abrasão das fibras usadas. Uma outra vantagem, que resulta do fato de não ser necessário usar fibras, é a eliminação de resíduos de fibras, a qual pode levar a riscos de saúde devido à formação de poeira. Além disso, o componente não mostra nenhum comportamento anisotrópico, quando não há materiais de enchimentos orientadores empregados como fibras.

[0030] Por meio da construção de acordo com a invenção é possível dispensar o emprego de materiais compósitos com propriedades semelhantes. Assim, uma redução de peso do componente pode ser alcançada. Além disso, o emprego de materiais similares para as camadas individuais é permitido para tempos de ciclo mais curtos durante a produção, cursos de material podem ser reduzidos e podem ser usados equipamentos de dosagem combinados que são mais simples e baratos. Uma outra vantagem é a possibilidade de uma maior automatização e da construção simplificada do dispositivo de produção.

[0031] Em uma modalidade, pelo menos uma das camadas contém fibras de reforço ou materiais de enchimentos, com o intuito de ajustar as propriedades mecânicas da estrutura em camadas.

[0032] Exemplos de fibras adequadas são fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de titanato de potássio, fibras minerais ou fibras naturais. Como já descrito acima para a camada termoendurecida, as fibras aqui podem ter a forma de filamentos contínuos, fibras longas ou fibras curtas, em que os filamentos contínuos são usados na forma de telas de fibras, tecidos de malha, tecidos ou não-tecidos.

[0033] Como materiais de enchimentos de reforço são entendidos, em particular, materiais de enchimentos em pó, como por exemplo, cré, caolina, talco ou esferas de vidro ocas. Com o intuito de evitar comportamento anistrópico, é preferencial que os enchimentos sejam usados como materiais de enchimentos em pó ao invés de fibras.

[0034] Em uma modalidade preferencial, algumas camadas são dispostas na seguinte sequência: eventualmente camada de verniz, camada de elastômero camada termoendurecida, eventualmente camada de isolamento. Adicionalmente, uma outra camada de verniz pode ser aplicada sobre a camada termoendurecida, se nenhuma camada de isolamento for provida. Com isso, a camada de elastômero é disposta no lado do componente submetido a tensão mecânica. Por meio, disso é possível alcançar uma boa resistência à abrasão, uma vez que a camada de elastômero é mais resistente à abrasão do que em comparação com uma camada termoendurecida.

[0035] Em uma modalidade da invenção, a camada termoendurecida compreende uma primeira sub-camada e pelo menos uma segunda sub-camada, em que a primeira camada contém o primeiro poliuretano, em que o primeiro poliuretano é espumado e a pelo menos uma segunda sub- camada contém um terceiro poliuretano, em que o terceiro poliuretano possui uma densidade maior do que a densidade do primeiro poliuretano. A segunda sub-camada pode, quando necessário, prover maior rigidez de componentes. Da mesma maneira, é possível reduzir ou evitar as deformações resultantes por diferenças no encolhimento do material ou por diferentes coeficientes de dilatação térmica.

[0036] Se apenas uma segunda sub-camada é prevista, essa pode estar disposta na primeira sub-camada no lado voltado à camada de elastômero ou uma segunda sub-camada é disposta na primeira sub-camada no lado voltado à camada de elastômero. Em uma outra modalidade também é possível que uma segunda sub-camada seja disposta na primeira sub-camada no lado voltado à camada de elastômero e uma segunda sub-camada seja disposta na primeira sub-camada no lado voltado à camada de elastômero.

[0037] Se uma camada termoendurecida é usada, a qual possui uma primeira sub-camada e pelo menos uma segunda sub-camada, é preferencial que a primeira sub-camada possua uma espessura de camada na faixa de 1 a 30 mm e cada segunda sub-camada possua uma espessura de camada na faixa de 1 a 10 mm. É particularmente preferencial que a primeira sub-camada possua uma espessura de camada na faixa de 2 a 25 mm e em particular na faixa de 3 a 20 mm. É particularmente preferencial que cada segunda sub-camada possua uma espessura de camada na faixa de 1 a 8 mm e em particular uma espessura de camada na faixa de 1,5 a 5 mm.

[0038] Em uma modalidade preferencial a camada de elastômero possui uma espessura de camada na faixa de 0,2 a 4 mm e a camada de elastômero possui uma espessura de camada na faixa de 2 a 40 mm. É particularmente preferencial que a camada de elastômero possua espessura de camada na faixa de 0,5 a 3,5 mm e em particular na faixa de 1,0 a 3 mm. A espessura da camada termoendurecida é especialmente preferencial na faixa de 3 a 30 mm e em particular na faixa de 5 a 25 mm. A espessura da camada termoendurecida significa a espessura total da camada termoendurecida, o que é, no caso de uma estrutura com uma primeira sub-camada e pelo menos uma segunda sub-camada, a soma das espessuras de camadas de todas as sub- camadas.

[0039] A espessura da camada de elastômero e da camada termoendurecida também aqui depende de como o componente deve ser usado. Desse modo, por exemplo, uma elevada resistência pode ser alcançada por meio de uma espessura de camada maior.

[0040] A aplicação encontra um componente, o qual é estruturado pelo menos parcialmente de uma estrutura em camadas, por exemplo em aparelhos para arrefecimento como substituto de componentes metálicos ou componentes de materiais compósitos, por exemplo como substituto para peças da carcaça.

[0041] Uma outra região de aplicação são peças de veículos, por exemplo, peças externas, as quais são sujeitas a uma exigência aumentada à resistência à impactos e dissipação de energia, por exemplo para proteção de pedestres ou para emprego em máquinas de construção ou máquinas agrícolas. Além disso, o uso de uma camada de isolamento pode permitir o emprego da estrutura em camadas próximo ao motor ou em outras regiões quentes dos veículos. Por meio do emprego da estrutura em camadas de acordo com a invenção pode-se poupar peso, além disso é possível produzir componentes grandes e complexos.

[0042] Além de peças exteriores também podem ser produzidas peças interiores de veículos, em particular para veículos de passageiros e veículos de carga, vagões de trens, bondes, barcos ou aviões, a partir da estrutura em camadas de acordo com a invenção. Por meio da estrutura em camadas é possível realizar uma superfície de construção resistente à abrasão e pouco inflamável.

[0043] As propriedades do componente acabado podem ser ajustadas através da aplicação de aditivos adequados, por exemplo retardadores de chama, corantes ou outros aditivos usados convencionalmente em polímeros, em todas as camadas de polímeros do componente ou escolhido seletivamente de camadas de polímeros do componente. Aditivos correspondentes são conhecidos pelo versado na técnica.

[0044] Em uma outra modalidade, o componente é um separador na indústria do carvão e do aço, por exemplo um separador de espiral para separação de partículas de minério em relação ao seu tamanho e/ou forma. Por meio da camada de elastômero é alcançada uma resistência à abrasão melhorada. Além disso, é possível produzir separadores correspondentes em contraste com tempos de ciclo curtos e com um alto grau de automatização em contraste às estruturas de suporte de compósitas de processos manuais.

[0045] Uma outra região de aplicação do componente é como carcaça para um dispositivo elétrico, por exemplo como carcaça de transformador ou como compartimento do motor para uma turbina eólica.

[0046] Finalmente, os componentes podem ser usados também como equipamentos de esporte ou objetos sanitários, por exemplo banheiras, bases de chuveiros, banheiras de hidromassagem, piscinas ou lavatórios.

[0047] Independente da aplicação, o emprego da estrutura em camadas de acordo com a invenção provê, em comparação com o emprego de materiais convencionais, uma maior liberdade em relação à geometria, forma ou estrutura de superfície. Além disso, é possível integrar componentes diretamente durante o acabamento, de modo que poucas conexões são necessárias e uma maior densidade pode ser alcançada. Além disso, é possível configurar o componente de maneira específica a uma aplicação, por exemplo por meio de um acabamento seletivo.

[0048] É particularmente preferencial produzir o componente por meio de um método compreendendo as seguintes etapas: (i) Fornecer um molde fêmea, na qual as camadas individuais da estrutura em camadas são introduzidas ou um molde macho, na qual as camadas individuais da estrutura em camadas são retiradas, (ii) Produção de uma camada de elastômero por meio de pulverização, (iii) Produção da camada termoendurecida por meio de pulverização, (iv) Desmolde do componente produzido, caracterizado pelo fato de que a etapa (ii) pode ser realizada antes da etapa (iii) ou que a etapa (iii) pode ser realizada antes da etapa (ii).

[0049] A pulverização para produção da camada de elastômero e da camada termoendurecida podem ser realizadas em um processo alla prima, o qual oferece uma adesão particularmente boa entre as camadas. Uma outra vantagem da produção por meio de pulverização é que é possível produzir uma espessura de camada uniforme. Além disso, por meio da aplicação por pulverização o material não é movido de nenhuma camada abaixo da camada que ainda não teve acabamento. Uma outra vantagem é que uma forma aberta pode ser usada e não há necessidade para um novo molde para cada camada. É suficiente disponibilizar um molde fêmea, na qual as camadas são introduzidas ou alternativamente um molde macho, na qual as camadas são aplicadas. As etapas de processamento como, estampagem, flexão, envernizamento, desengorduramento, brasagem, soldagem, fixação adesiva e outras etapas de preparação (de outras camadas de metal) podem ser omitidas. Em casos em individuais, correspondendo ao setor de aplicação e ao carregamento, é possível a aplicação da camada de elastômero e/ou camada termoendurecida com uma grande espessura de camada sobre todo o componente ou em certas regiões. Uma maior espessura de camada pode ser realizada, por exemplo, por meio de uma maior eficiência de transferência por meio de pulverização ou por meio de períodos de pulverização mais longos. É preferencial, no entanto, para alcançar maior espessura de camada, que várias camadas individuais do mesmo material sejam pulverizadas, em que as camadas individuais se ligam após a pulverização para formar uma camada contínua.

[0050] Alternativamente à produção da estrutura em camadas por meio da pulverização de camadas individuais também é possível produzir a estrutura em camadas por meio de processo de sequencial ou por meio de uma combinação de processos de pulverização e moldagem. No entanto, quando comparado a uma produção consistindo apenas na pulverização de camadas individuais, há a desvantagem que muitas etapas de moldagem com múltiplas formas ou construções de moldes.

[0051] Se, adicionalmente à camada termoendurecida e à camada de elastômero, for prevista uma camada de verniz, então uma camada de verniz é aplicada na primeira etapa a um molde fêmea ou a um molde macho em uma primeira modalidade. Neste caso é ainda mais preferencial que o material para a camada de verniz contenha um agente desmoldante, a fim de possibilitar um desmolde facilitado. Quando uma camada de verniz é aplicada primeiro ao molde fêmea ou molde macho, isto é aplicado, preferencialmente, também por pulverização.

[0052] Em uma outra modalidade, após a produção da camada de elastômero e da camada termoendurecida, uma camada de verniz é aplicada também ao componente. A camada de verniz pode ser aplicada ao componente antes do desmolde ou depois do desmolde. Se a camada de verniz é aplicada após o desmolde, é possível omitir a aplicação da camada de verniz no molde fêmea ou no molde macho, uma vez que nesse caso todas as superfícies do componente são facilmente acessíveis para a aplicação da camada de verniz. No entanto, é ainda assim possível aplicar uma camada de verniz sobre o molde fêmea ou sobre o molde macho e aplicar uma outra camada de verniz após o processo de desmolde - sobretudo nas regiões que não possuem camadas de verniz.

[0053] Se uma camada de isolamento feita de espuma rígida também for usada, essa também pode ser aplicada tanto por pulverização ou alternativamente pode ser vertida em molde fechado. Para a formação de espuma, podem ser usados tanto agentes de expansão químicos quanto físicos. Agentes de expansão químicos geralmente contém dois componentes diferentes, os quais sob exposição ao calor começam a reagir quimicamente um com o outro e com isso formam um gás. Por meio da formação de gás o polímero é espumado. O agente de expansão físico não altera sua estrutura e pode ser contido no polímero tanto na forma de gás pressurizado ou na forma de um líquido. Se o agente de expansão físico é contido na forma de gás pressurizado, isso se expande logo que o polímero é amolecido, em que a espuma se forma. Um agente de expansão usado na forma de líquido é vaporizado por exposição ao calor e isso leva à formação de espuma do polímero.

[0054] Se uma camada de isolamento é prevista, então essa vai ser introduzida na forma tanto antes da introdução da camada de elastômero e da camada termoendurecida ou alternativamente após a introdução da camada de elastômero e da camada termoendurecida. Se mais de uma camada termoendurecida e mais de uma camada de elastômero são previstas, é também possível dispor a camada de isolamento entre duas ligações da camada de elastômero e da camada termoendurecida. No entanto, a preferência é dada à camada de elastômero como uma das camadas exteriores tanto entre a camada termoendurecida e camada de verniz ou, se nenhuma camada de verniz é prevista, como camada final sobre a camada termoendurecida. Preferencialmente, a camada de isolamento é aplicada sobre a camada termoendurecida.

[0055] A fim de possibilitar um bom desmolde do componente, é possível aplicar o agente desmoldante a um molde macho ou molde fêmea antes da inserção de camadas individuais.

[0056] A fim de melhorar a adesão entre as camadas individuais, para reduzir quaisquer tensões que podem ocorrer e para assegurar um endurecimento completo, é possível, além disso, aquecer o componente antes do desmolde ou após o desmolde. Por meio de um aquecimento geralmente as propriedades mecânicas, as propriedades térmicas das camadas individuais e a estrutura inteira pode ser ainda mais melhorada.

[0057] Além da criação de uma estrutura em camadas autônoma, é alternativamente possível aplicar as camadas individuais subsequentemente em uma estrutura existente. Nesse caso é preferencial primeiro a camada de isolamento, a menos que seja provida, então a camada termoendurecida, como terceira a camada de elastômero e finalmente, a camada de verniz, a menos que seja provida. Com isso é possível aplicar uma pluralidade de camadas de elastômero e camadas termoendurecidas.

[0058] O método de acordo com a invenção além disso permite a integração de elementos estruturais nas camadas individuais ou entre duas camadas. Componentes correspondentes são por exemplo pés, elementos de aparafusamento, por exemplo para aparafusar punhos, pernas, etc, elementos de cobertura para geradores ou máquinas refrigeradoras, materiais decorativos e logos.

[0059] Finalmente, antes ou após o desforme, é possível realizar a correção da forma de maneira mecânica ou térmica, por exemplo, por meio de recorte.

EXEMPLOS

[0060] Para os exemplos uma estrutura em camadas, respectivamente, foi produzida por meio de pulverização sequencial de uma camada de verniz, de uma camada de elastômero e de uma camada termoendurecida, em que foram omitidos para os exemplos individuais em comparação com a camada de verniz e/ou a camada de elastômero. Como última etapa, a estrutura em camadas foi colocada em uma ferramenta de moldagem e revestido com uma espuma rígida na ferramenta de moldagem fechada. Amostras quadradas com um comprimento lateral de 4 cm foram serradas a partir do componente produzido dessa forma.

[0061] Por meio de um teste de queda de esfera, a resistência ao impacto da amostra foi determinada. O diâmetro da ponta esférica da queda de peso foi de 20 mm. A amostra foi carregada no teste de queda de esfera com 30 Joule. O impacto da amostra teve lugar no lado voltado a espuma rígida.

[0062] Para a estrutura em camadas nos exemplos individuais, foram usados os seguintes materiais: Camada de verniz:

[0063] Um revestimento em gel de dois componentes com alta resistência, livre de solvente e comercialmente disponível à base de poliuretano/poliureia-copolímero com uma dureza maior do que 70 Shore D.

ELASTÔMERO A

[0064] Um poliuretano pulverizado/copolímero de poliureia com 10% em peso de superfície revestida de carbonato de cálcio com um tamanho de partícula médio d50 de 3 μm e d98 de 15 μm e com uma dureza de 95 Shore A e 46 Shore D, medidas respectivamente de acordo com a DIN ISO 76191:2010, uma densidade de 1100 kg/m3 medida de acordo com a DIN EN ISO 1183-1:2013, de uma resistência à tração de 14 MPa, uma tensão de ruptura à tração de acordo com a DIN EN ISO 527:2012 de 100% e uma resistência ao rasgo de acordo com a DIN ISO 34-1:2004 de 53 N/mm.

ELASTÔMERO B

[0065] Um poliuretano pulverizado/copolímero de poliureia com 10% em peso de superfície revestida de carbonato de cálcio com um tamanho de partícula médio d50 de 3 μm e d98 de 15 μm e com uma dureza de 77 Shore A medida respectivamente de acordo com a DIN ISO 7619-1:2010, uma densidade de 1060 kg/m3 medida de acordo com a DIN EN ISO 1183-1:2013, de uma resistência à tração de 8 MPa, uma tensão de ruptura à tração de acordo com a DIN EN ISO 527:2012 de 460% e uma resistência ao rasgo de acordo com a DIN ISO 34-1:2004 de 20 N/mm.

TERMOENDURECÍVEL A

[0066] Um poliuretano pulverizado/copolímero de poliureia com 20% em peso de superfície de cré e com uma dureza de 63 Shore D medida respectivamente de acordo com a DIN ISO 7619-1:2010, um peso volumétrico de 600 km/m3 medido de acordo com a DIN EN ISO 845:2009, um módulo elástico de flexão a 3 pontos de 870 MPa, uma resistência à flexão de 21 MPa, uma deflexão de 7 mm, determinada respectivamente de acordo com a DIN EN ISO 178:2010 e DIN EN ISO 178 A1:2013 e uma temperatura de transição vítrea maior do que 70 °C.

TERMOENDURECÍVEL B

[0067] Um poliuretano pulverizado com 15% em peso de fibra de vidro picada com um comprimento de fibra de 8 mm e com um peso volumétrico de 850 kg/m3 medido de acordo com a DIN EN ISO 845:2009, uma resistência à tração de 32 MPa, uma tensão de ruptura à tração de 2% de acordo com a DIN EN ISO 527:2012 e uma temperatura de transição vítrea maior do que 70 °C.

[0068] A espuma rígida usada foi a Elastocool® 2030/13/OT da BASF Poliuretanos GmbH.

[0069] Na Tabela 1 são representados os resultados para o teste de queda de esfera para diferentes estruturas em camadas. TABELA 1: RESULTADOS DO TESTE DE QUEDA DE ESFERA

[0070] Como aprovado no teste de queda de esfera foi avaliado se após um carregamento com 30 Joule nenhuma ou apenas ligeiras marcas do peso em queda puderam ser reconhecidos, se não houveram rachaduras no elastômero e rachaduras no termoendurecível com um comprimento menor que 2 cm, em que as rachaduras no termoendurecível não atravessam abrangem outras camadas.

[0071] Como não aprovado no teste de queda de esfera foi avaliado se um dos seguintes critérios foi atendido: a estrutura em camadas de camada termoendurecida, eventualmente camada de elastômero e eventualmente camada de verniz mostraram rachaduras em todas as camadas, adicionalmente às rachaduras, a espuma rígida foi deformada irreversivelmente, ocorreram rachaduras na camada de verniz e a marca do peso em queda é reconhecida visualmente, ocorreu uma rachadura com um comprimento de mais de 2 cm ocorreu no termoendurecível, são visíveis no elastômero rachaduras significativas com um comprimento de mais de 1 cm, a estrutura em camadas da camada termoendurecida, eventualmente camada de elastômero e eventualmente camada de verniz não mostram nenhuma rachadura, mas a estrutura em camadas foi deformada irreversivelmente, a qual leva a uma marca visível no componente ou a uma separação irreversível de camadas a partir da espuma rígida localizada abaixo das camadas.

[0072] A partir dos exemplos é visto claramente que a omissão da camada de verniz não mostra nenhuma influência nos resultados dos choques, mas necessariamente uma camada de elastômero deve ser fornecida. Além disso, as propriedades físicas da camada de elastômero tiveram uma influência sobre os resultados dos choques.

Claims

1. COMPONENTE, compreendendo pelo menos, uma estrutura em camadas, caracterizado pela estrutura em camadas compreender as seguintes camadas: (a) uma camada de elastômero com uma densidade maior do que 800 g/L, (b) uma camada termoendurecida, compreendendo pelo menos 50% em peso de um primeiro poliuretano, em que a dureza Shore da camada de elastômero é menor do que 95 Shore A em conformidade com a DIN ISO 7619-1:2010.

2. COMPONENTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada termoendurecida ser espumada e possuir uma densidade menor do que 600 g/L, ou pela camada termoendurecida ser compacta e possuir uma densidade maior do que 800 g/L.

3. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela estrutura em camadas compreender adicionalmente uma camada de isolamento, e em que a camada de isolamento é composta de de uma espuma rígida, a qual compreende pelo menos 80% em peso de poliisocianurato e/ou de segundo poliuretano.

4. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela tensão de ruptura à tração da camada de elastômero ser de pelo menos 150%, em conformidade com a DIN EN ISO: 527:2012.

5. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela estrutura em camadas compreender adicionalmente pelo menos uma camada de revestimento.

6. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela camada de elastômero ser composta de um material escolhido a partir do grupo que consiste em homopoliuretano, homopoliureia e copolímeros, compreendendo poliuretano e poliureia.

7. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelas camadas individuais estarem dispostas na seguinte sequência: opcionalmente camada de material de revestimento, camada de elastômero, camada termoendurecida, opcionalmente camada de isolamento.

8. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pela camada termoendurecida compreender uma primeira sub-camada e pelo menos uma segunda sub-camada, em que a primeira sub-camada compreende o primeiro poliuretano, em que o primeiro poliuretano é espumado, e a pelo menos uma segunda sub-camada compreende um terceiro poliuretano, em que o terceiro poliuretano possui uma densidade maior do que a densidade do primeiro poliuretano.

9. COMPONENTE, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela segunda sub-camada estar disposta sobre o lado da primeira sub-camada, lado este que é voltado à camada de elastômero, e/ou pela segunda sub-camada estar disposta sobre o lado da primeira sub-camada, lado este que fica oposto à camada de elastômero.

10. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pela primeira sub-camada possuir uma espessura na faixa de 1 a 30 mm e por cada segunda sub-camada possuir uma espessura na faixa de 1 a 10 mm.

11. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela camada de elastômero compreender até 100% em peso de poliureia.

12. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela camada de elastômero possuir uma espessura na faixa de 0,2 a 4 mm e a camada termoendurecida possuir uma espessura na faixa de 2 a 40 mm.

13. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por pelo menos uma das camadas compreender fibras de reforço ou materiais de enchimentos.

14. COMPONENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por ser um separador para uso em mineração, ser um dispositivo de arrefecimento ou uma carcaça para um dispositivo elétrico, ou ser parte de um veículo, de um equipamento esportivo ou de uma instalação sanitária.

15. PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE UM COMPONENTE, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por compreender as seguintes etapas: (i) fornecer um molde fêmea no qual as camadas individuais da estrutura em camadas são introduzidas, ou um molde macho sobre o qual as camadas individuais da estrutura em camadas são aplicadas, (ii) produção da camada de elastômero por meio de pulverização, (iii) produção da camada termoendurecida por meio de pulverização, (iv) desmolde do componente produzido, em que a etapa (ii) pode ser realizada antes da etapa (iii) ou que a etapa (iii) pode ser realizada antes da etapa (ii).

16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por, em uma primeira etapa, uma camada de material de revestimento ser aplicada no molde fêmea ou no molde macho.

17. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 16, caracterizado pela camada de material de revestimento ser aplicada ao componente antes ou depois do processo de desmolde.

18. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo componente ser aquecido antes ou após o processo de desmolde.

19. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pela camada de isolamento ser também aplicada por meio de pulverização ou moldagem.