ES2202997T3 - Cuerpos compuestos a base de termoplasticos tecnicos y elastomeros de poliuretano con empleo de un promotor de adherencia. - Google Patents

Cuerpos compuestos a base de termoplasticos tecnicos y elastomeros de poliuretano con empleo de un promotor de adherencia.

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Abstract

Proceso para la preparación de un cuerpo compuesto a base de al menos un termoplástico polar y al menos un elastómero de poliuretano, en el cual se conforma primeramente una pieza moldeada a partir del termoplástico polar, se provee ésta total o parcialmente de un promotor de adherencia a base de resinas acrílicas o resinas de poliuretano que contienen disolvente, se aplica a continuación por pulverización un revestimiento opcionalmente plano o en forma estriada o al menos una pieza moldeada adicional a base de elastómeros de poliuretano y de este modo el termoplástico se une por medio del promotor de adherencia al elastómero de poliuretano.

Description

Cuerpos compuestos a base de termoplásticos técnicos y elastómeros de poliuretano con empleo de un promotor de adherencia.
La invención se refiere a un proceso para la preparación de un cuerpo compuesto a base de termoplásticos polares y elastómeros de poliuretano, en el cual el material termoplástico se trata con un promotor de adherencia que contiene disolvente, así como a los cuerpos compuestos producidos y que pueden producirse de este modo. Por el empleo del promotor de adherencia es posible obtener una adherencia de elastómeros de poliuretano a materias plásticas, que sin empleo del promotor de adherencia no exhiben adherencia alguna.
A los termoplásticos polares pertenecen particularmente los denominados termoplásticos técnicos, conocidos también como polímeros de gran capacidad, que se caracterizan por propiedades térmicas, mecánicas y químicas extraordinarias, y se emplean por tanto preferiblemente como materiales técnicos. Debido a las satisfactorias resistencia y dureza asociadas a una elasticidad de recuperación excelente, las piezas moldeadas producidas de este modo encuentran aplicación muy frecuente y diversa en todos los campos de la vida diaria, por ejemplo en construcción de vehículos y aparatos, para carcasas, teclados y uniones de resorte. Las excelentes propiedades de rozamiento deslizante son adicionalmente la base de su empleo para un gran número de piezas móviles tales como piezas de mecanismos, rodillos-guía, ruedas dentadas y palancas de regulación.
Sin embargo, a menudo las piezas moldeadas de este tipo exhiben un factor de amortiguación mecánica bajo, por lo cual en algunas aplicaciones es preciso el empleo de elementos de amortiguación flexibles. Adicionalmente, en el caso de la construcción de piezas moldeadas es necesaria además muchas veces una empaquetadura en los puntos de unión, o la alta dureza superficial de las piezas moldeadas, unida en ciertas circunstancias a un coeficiente de rozamiento deslizante bajo, conduce a un corrimiento de los artículos que se apoyan en ellas, con lo cual puede verse limitada por ejemplo la seguridad de servicio de los elementos de conmutación y elementos de maniobra. Por estas razones, se emplean cada vez mas las combinaciones de materiales rígidos y flexibles, a fin de combinar entre sí las propiedades especiales de estos materiales. El material rígido debe promover en este caso la resistencia de la pieza construida o moldeada, y el material flexible asume, debido a sus propiedades elásticas, funciones de empaquetadura o amortiguación de vibraciones y ruidos, o bien provoca una modificación de la tacticidad de las superficies. En estas aplicaciones es importante una adherencia suficiente entre los componentes rígido y flexible.
Con frecuencia se preparan por separado empaquetaduras, elementos de amortiguación, etc., a base de un material flexible y habitualmente se fijan o se pegan por medios mecánicos en un paso de trabajo adicional con una pieza termoplástica moldeada, lo que origina un trabajo adicional y en algunos casos costes considerables.
Un método nuevo y más económico es el moldeo por inyección de componentes múltiples. En este caso se pulveriza por ejemplo un segundo componente sobre un primer componente premoldeado. La adherencia entre ambos componentes debe ser lo más adhesiva posible, pero en las composiciones de cierre de moldes puede mejorarse todavía en muchos casos, por ejemplo por aplicación de destalonamientos. Una adherencia básica satisfactoria entre ambos componentes, por ejemplo por afinidad química, es por regla general condición previa para su empleo práctico y por consiguiente muy importante para este proceso.
Conforme al moldeo por inyección de componentes múltiples son generalmente conocidas, entre otras, combinaciones preparadas a base de polipropileno y elastómeros de poli-olefinas o elastómeros estireno-olefina, poli(tereftalato de butileno) con elastómeros de poliéster o elastómeros estireno-olefina. Asimismo, las poliamidas exhiben adherencia a un número muy grande de componentes flexibles.
Se conocen también piezas moldeadas de poliacetal con elementos funcionales conformados directamente, que se han preparado con empleo de cauchos no reticulados (DE-C 44 39 766). La adherencia de los cuerpos compuestos de esta clase no es, sin embargo, satisfactoria todavía. Cuerpos compuestos del mismo tipo que están constituidos, entre otras cosas, a base de un poliacetal, un copolímero de caucho, una carga reforzante, un reticulador y opcionalmente otros aditivos convencionales, se describen en DE-A 9611272. Una adherencia particularmente satisfactoria de los componentes polímeros se consigue en este caso por la vulcanización del componente de caucho. Sin embargo, este paso adicional, debido a las elevadas temperaturas y los tiempos prolongados de vulcanización debe evaluarse desfavorablemente.
Una solicitud adicional (Solicitud de Patente Alemana No. 197 43 134.8) se refiere a un proceso para la preparación de cuerpos compuestos a base de poliacetal y un componente flexible, de manera que el poliacetal se pulveriza previamente en un primer paso en una matriz de moldeo, y en un segundo paso se pulveriza sobre aquél el material con menor dureza, y se une así por adherencia con el poliacetal. En este contexto se emplea para el campo de menor dureza un elastómero de poliuretano termoplástico (TPE-U) con una dureza comprendida entre Shore A 65 y Shore D 75. Este campo de dureza es sin embargo demasiado alto para muchas aplicaciones. Además, los elastómeros de poliuretano termoplásticos descritos exhiben los inconvenientes conocidos en el procesamiento, tales como p.ej. absorción de humedad, inestabilidad térmica consiguiente y fluctuaciones de fluidez así como problemas de desmoldeo.
Para obtener elementos de amortiguación más flexibles, se ha propuesto el empleo de elastómeros transformados en espuma, que exhiben por regla general una menor dureza que los elastómeros compactos correspondientes. En los últimos años se han desarrollado por esta razón procesos en los cuales después de la retirada del material rígido de la matriz de moldeo por inyección, se aplican sobre ésta en un segundo paso de trabajo empaquetaduras de espuma de elastómero. Para ello son particularmente apropiados poliuretanos de un solo componente o de dos componentes. Los sistemas de poliuretano de dos componentes reticulables por adición son particularmente ventajosos, a fin de obtener, por el curado total relativamente rápido altas capacidades de producción sin necesidad de un tiempo de secado prolongado. Sin embargo, debido a la heterogeneidad de las sustancias químicas básicas y de las condiciones de trabajo de los componentes rígido y flexible, se producen con frecuencia problemas de adherencia.
Para la mejora de la adherencia a los materiales sintéticos termoplásticos, es habitual generalmente tratar el material plástico a la llama o tratar la superficie del material plástico con otro proceso oxidante, v.g. tratamiento corona o tratamiento en plasma.
Es conocido también en general el modo de provocar una adherencia de materiales que por sí mismos no se adhieren unos a otros, empleando un promotor de adherencia. El promotor de adherencia debe estar formulado en este caso de tal manera que posea una alta afinidad química para los dos materiales que deben asociarse, sin atacar por ello químicamente dichos materiales.
En tanto que para una multiplicidad de casos, sea la adherencia de un material plástico a metal, vidrio u otro material distinto, se han encontrado soluciones, persiste en el caso de determinados termoplásticos técnicos el problema de conseguir una adherencia suficientemente fuerte y duradera a los elastómeros de poliuretano. Por otra parte, estos termoplásticos técnicos son precisamente interesantes para muchas aplicaciones, por ejemplo en la construcción de automóviles, en las cuales una pieza moldeada, pieza de construcción o pieza funcional producida de este modo debe proveerse de una empaquetadura. Para empaquetaduras de este tipo son a su vez particularmente apropiados los elastómeros de poliuretano.
Persistía por tanto el objetivo de proporcionar un proceso para la preparación de un cuerpo compuesto a base de termoplásticos técnicos y elastómeros de poliuretano, en el cual no existan los inconvenientes y limitaciones mencionados.
Sorprendentemente, se ha encontrado ahora que con empleo de barnices transparentes o bases de adherencia, que están concebidos para la aplicación sobre superficies metálicas, como promotores de adherencia se obtiene una unión adhesiva de los termoplásticos técnicos y otros termoplásticos polares a los elastómeros de poliuretano. En el caso de los sistemas promotores de adherencia apropiados se trata de lacas de poliuretano y lacas acrílicas que contienen disolvente, que pueden estar modificadas opcionalmente por la adición de cargas, pigmentos o un componente reticulador.
Por el empleo correspondiente a la invención de estos sistemas promotores de adherencia pueden depositarse adherentemente por ejemplo, elementos de empaquetadura o de amortiguación a base de elastómeros de poliuretano directamente sobre piezas conformadas de termoplásticos polares, o conformarse en éstos, sin que sean necesarios destalonamientos u otros pasos de montaje. Sin empleo de estos sistemas promotores de adherencia no puede conseguirse unión alguna de los elastómeros de poliuretano particularmente a poliacetales y poliésteres. Incluso las técnicas generalmente habituales tales como ataque con agua fuerte, tratamiento en plasma (descarga corona) o tratamiento a la llama de la superficie de la pieza termoplástica moldeada no conducen al resultado deseado.
La invención se refiere por tanto a un proceso para la preparación de un cuerpo compuesto a base de al menos un termoplástico polar y al menos un elastómero de poliuretano transformado o no en espuma, en el cual se conforma primeramente una pieza moldeada a base del termoplástico polar, se provee ésta total o parcialmente de un sistema promotor de adherencia a base de laca de poliuretano o laca acrílica que contiene disolvente, se aplica por pulverización a continuación sobre ella un revestimiento opcionalmente plano o de forma estriada o al menos una pieza moldeada adicional a base del elastómero de poliuretano, y de este modo el material termoplástico se une por medio del promotor de adherencia al elastómero de poliuretano.
La invención se refiere particularmente también a los cuerpos compuestos que pueden prepararse según el proceso correspondiente a la invención.
El cuerpo compuesto correspondiente a la invención está formado en este caso por una pieza moldeada termoplástica, que está revestida parcial o totalmente con un elastómero de poliuretano, o sobre la cual, se han moldeado directamente a partir de un elastómero de poliuretano una o más piezas moldeadas, denominadas también piezas funcionales. En este contexto puede tratarse por ejemplo de una pieza moldeada plana, que lleva en un lado una capa de elastómero de poliuretano, o de una pieza moldeada conformada de cualquier modo, sobre la cual se ha depositado el elastómero de poliuretano de forma estriada en forma de un denominado cordón de soldadura.
Ejemplos de cuerpos compuestos correspondientes a la invención son por regla general piezas conformadas y funcionales provistas de elementos de empaquetadura, amortiguación, sujeción u otros elementos funcionales etc., que obtienen por el material termoplástico la estabilidad de forma necesaria y por el revestimiento elastómero la propiedad de rozamiento, función de empaquetadura, acústica, táctil u óptica deseada. A ellas pertenecen por ejemplo carcasas y sistemas de cierre así como piezas de carrocerías y de vehículos en el sentido más amplio.
El cuerpo compuesto puede sin embargo estar constituido también por una o más piezas termoplásticas de cualquier forma, sobre la(s) cual(es) se han conformado directamente una o más piezas moldeadas de cualquier forma a base del elastómero de poliuretano. La expresión "conformado directamente" debe entenderse en el marco de la presente invención de tal manera que los elementos funcionales se aplican directamente por pulverización sobre la pieza conformada, con la cual deben contraer una unión resistente, particularmente en un proceso de moldeo por inyección de componentes múltiples.
En cualquier caso, la adherencia entre el material termoplástico y el elastómero de poliuretano es promovida por el sistema promotor de adherencia correspondiente a la invención que se aplica sobre la pieza moldeada termoplástica antes de aplicar por pulverización el elastómero de poliuretano.
En el sistema promotor de adherencia correspondiente a la invención se trata por lo general de una laca de poliuretano o laca acrílica que contiene disolvente. Ésta puede estar modificada opcionalmente con cargas tales como talco, espato pesado y óxido de cinc así como con pigmentos, particularmente pigmentos funcionales, con lo cual pueden ajustarse por ejemplo coeficientes de expansión térmica bajos y una adhesión satisfactoria a superficies polares y no polares.
El contenido de cuerpos sólidos en la laca es habitualmente mayor que 40% en peso, pero frecuentemente también mayor que 50 ó 60% en peso, y se ajusta a las condiciones deseadas de adherencia y procesamiento.
Como disolvente, el sistema promotor de adherencia contiene esencialmente disolventes orgánicos, es decir alifáticos y/o aromáticos, pudiendo emplearse ventajosamente mezclas de varios disolventes. Disolventes apropiados son por ejemplo acetato de butilo, xileno, etilbenceno y alcohol bencílico, así como mezclas de los mismos. El disolvente favorece por una parte la conformabilidad del barniz, por ejemplo durante la extensión o la aplicación por pulverización, así como, por un reblandecimiento mínimo de la superficie de contacto, una penetración profunda de los componentes funcionales del sistema promotor de adherencia en la microestructura de los componentes soporte termoplásticos duros.
Preferiblemente, de acuerdo con la invención se emplea un barniz con resina acrílica reticulable con uretano. Este barniz puede emplearse por sí solo o junto con un componente reticulador, que retícula los grupos hidroxilo o amino contenidos en la resina acrílica. Como componente reticulador puede añadirse por ejemplo un isocianato bi-, tri- o poli-funcional. La cantidad de reticulador a emplear depende en este caso de la cantidad y funcionalidad de los componentes de resina acrílica a reticular así como del grado de reticulación deseado.
La particularidad del sistema promotor de adherencia a emplear de acuerdo con la invención reside en que el mismo se puede emplear por lo general sobre superficies polares y no polares, es decir particularmente sobre muchos termoplásticos con grupos polares. Un ajuste del sistema promotor de adherencia a componentes rígido-flexible determinados (rígido = termoplástico, flexible = elastómero) puede conseguirse por variación de la clase y cantidad de cargas, pigmentos, disolventes y reticuladores. El sistema promotor de adherencia exhibe una adherencia satisfactoria al poliuretano, dado que predominan semejanza química y grupos polares. Una ventaja adicional es la superficie deslustrada del reticulador de adherencia aplicado que queda después del secado, es decir después de la evaporación del disolvente, que provoca adicionalmente un anclaje mecánico del elastómero de poliuretano.
La preparación del cuerpo compuesto se realiza según los métodos y procesos generalmente conocidos. Es económico y ventajoso un proceso en el cual se prepara primeramente la pieza moldeada termoplástica, por ejemplo según el proceso de moldeo por inyección, se realiza a continuación un revestimiento con el promotor de adherencia, y se deposita después de ello el elastómero de poliuretano como cordón de soldadura o en forma plana, o se aplica por pulverización como pieza moldeada. En este caso es posible depositar el elastómero de poliuretano sobre la superficie tratada con el promotor de adherencia, antes que ésta reaccione por completo y/o se seque totalmente. El promotor de adherencia puede aplicarse ventajosamente por procesos de pulverización, como los que son habituales en la industria de los barnices. El material de poliuretano flexible se trabaja ventajosamente en forma de dos componentes y puede aplicarse ventajosamente, en particular cuando el mismo debe depositarse en forma de un cordón de soldadura, con una máquina de mezcla y dosificación para capacidades de producción pequeñas (aprox. 0,1 a 100 g/s).
La resistencia de unión en el caso de esfuerzos de tracción entre la pieza moldeada de termoplástico y el elastómero de poliuretano, que se obtiene por el proceso de acuerdo con la invención, depende por lo general de si el elastómero de poliuretano se emplea en forma transformada en espuma o en forma no transformada en espuma. En el caso de un elastómero de poliuretano no transformado en espuma es deseable una resistencia de unión de al menos 0,3 N/mm^{2} para muchas aplicaciones, y en el caso de un elastómero de poliuretano transformado en espuma puede alcanzarse una resistencia de unión de 0,1 hasta 1,0 N/mm^{2}. En el caso de esfuerzos de tracción mayores, puede contarse con una rotura del elastómero. Para piezas funcionales - dependiendo de los requerimientos - debe exigirse una adherencia más alta.
En el contexto de la invención existe por lo general adherencia entre el termoplástico polar, particularmente termoplástico técnico y el elastómero de poliuretano, si durante el estirado de estos dos componentes se produce predominantemente una rotura de cohesión del cuerpo compuesto, es decir cuando en este caso quedan pegadas partes de un componente al otro. Si se puede desprender el elastómero de poliuretano del termoplástico sin que queden restos del elastómero en el termoplástico o viceversa, restos del termoplástico en el elastómero, se produce entonces rotura de adherencia y no existe adherencia suficiente.
A los termoplásticos polares de acuerdo con la invención pertenecen en general polímeros con grupos funcionales polares en la cadena principal, p.ej. en las unidades básicas de la estructura de la cadena, o en sustituyentes, particularmente sin embargo los denominados termoplásticos técnicos. De los termoplásticos técnicos se prefieren para muchas aplicaciones particularmente los polímeros de gran capacidad, que tienen un punto de fusión superior a 100ºC, particularmente superior a 200ºC. Los polímeros de gran capacidad se describen por ejemplo en la Enciclopedia de Química Industrial de Ullman, 5ª edición, VCH Verlags- gesellschaft mbH, Weinheim-Nueva York 1992; en G.W. Becker, D. Braun: Kunststoffhandbuch, vol. 3/3, Carl Hanser Verlag, Münich, 1994, a la que se hace referencia en esta memoria.
De acuerdo con la invención, pertenecen particularmente a los termoplásticos técnicos poliacetales, poliésteres, poli(sulfuros de arileno), policarbonatos, poliftalamidas, polieterimidas, polieteretercetonas, poliestireno sindiotáctico (SPS), polímeros cicloolefínicos y polímeros cristalinos líquidos (LCPs). Los termoplásticos pueden emplearse individualmente o como mezcla ordinaria o mezcla homogénea con uno o varios materiales sintéticos diferentes termoplásticos, duroplásticos o elastómeros. Particularmente, los termoplásticos pueden contener también otros aditivos polímeros, por ejemplo para modificar las propiedades químicas o mecánicas del termoplástico para una determinada aplicación, o para mejorar sus propiedades de adherencia.
Como termoplásticos técnicos pueden emplearse, además de materiales recién producidos, materiales reciclados de las generaciones primera, segunda y superiores así como mezclas de materiales recién producidos y materiales reciclados, que contienen opcionalmente materiales suplementarios y aditivos y/o que están modificados por adición de otros polímeros compatibles.
Los poliacetales son conocidos en general y se describen por ejemplo en el documento DE-A 29 47 490. Se trata en este caso generalmente de los denominados polioximetilenos (POM), que contienen por regla general al menos 80% en moles, preferiblemente al menos 90% en moles de unidades oximetileno (-CH_{2}O-). El concepto polioximetileno abarca en este caso no sólo homopolímeros de formaldehído o sus oligómeros cíclicos tales como trioxano o tetroxano, sino también copolímeros correspondientes de formaldehído o sus oligómeros cíclicos, particularmente trioxano, y éteres cíclicos, acetales cíclicos y/o poliacetales lineales.
Los poliacetales empleados tienen por regla general un índice de fusión (valor MFR 190/2,16) de 0,5 a 75 g/10 min (ISO 1133). Pueden emplearse también tipos de POM modificados, por ejemplo mezclas homogéneas de POM con TPE-U (elastómero de poliuretano termoplástico), con MBS (elastómero núcleo-vaina de metacrilato de metilo/butadieno/estireno), con elastómero núcleo-vaina de metacrilato de metilo/acrilato, con PC (policarbonato), con SAN (copolímero estireno/acrilonitrilo) o con ASA (material compuesto de copolímero acrilato/estireno/acrilonitrilo).
Los poliésteres contienen preferiblemente unidades polimerizadas, que se derivan del éster de al menos un ácido dicarboxílico aromático, particularmente ácido tereftálico, ácido isoftálico o ácido 2,6-naftalenodicarboxílico, y de al menos un dialcohol alifático lineal, particularmente etilenglicol, 1,3-propanodiol o 1,4-butanodiol, o unidades polimerizadas, que se derivan de tetrahidrofurano. Poliésteres de esta clase se describen por ejemplo en la "Enciclopedia de Química Industrial de Ullmann", Ed. Barbara Elvers, vol. A21, Capítulo Poliésteres (p. 227-251), VCH, Weinheim-Basilea-Cambridge-Nueva York, 1992. Los poliésteres pueden ser tanto homopolímeros como copolímeros de estas unidades básicas fundamentales. Son particularmente preferidos poli(tereftalato de butileno) y poli(tereftalato de etileno) así como poli(tereftalato de butileno-co-isoftalato de butileno).
Las materias primas de poliésteres pueden estar modificadas también por condensación de menores proporciones de ácidos dicarboxílicos alifáticos tales como p.ej. ácido glutárico, ácido adípico o ácido sebácico, o de poliglicoles tales como dietilenglicol, trietilenglicol o incluso polietilenglicoles de mayor molecularidad, así como contener unidades polimerizadas que se derivan de ácidos hidroxicarboxílicos, preferiblemente ácido hidroxibenzoico o ácido hidroxinaftalenocarboxílico.
Los poli(sulfuros de arileno) se conocen también, entre otras denominaciones, como poliarilentioéteres. A éstos pertenecen polímeros termoestables, que están constituidos por grupos sulfuro de arileno. Las unidades arileno están basadas en este caso en compuestos aromáticos de uno o varios núcleos tales como fenileno, bifenileno, naftaleno, antraceno o fenantreno, que pueden estar mono- o poli-sustituidos opcionalmente. Poli(sulfuros de arileno) preferidos son poli(sulfuros de fenileno), que se conocen por ejemplo bajo los nombres comerciales ®Fortron y ®Ryton.
Los policarbonatos se describen por ejemplo en la Enciclopedia de Ciencia e Ingeniería de los Polímeros, John Wiley & Sons, Nueva York, 1988, vol. 11, p. 648-718, a la que se hace referencia. Los policarbonatos se ofrecen por ejemplo bajo el nombre ®Makrolon (Bayer AG).
Los copolímeros cicloolefínicos han sido descritos por H. Cherdron, M. Brekner y F. Osan en Die Angewandte Makromolekulare Chemie (223), 121, 1994, a la que se hace referencia. Los copolímeros cicloolefínicos son ofrecidos por ejemplo bajo el nombre ®Topas (Ticona GmbH).
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Las polieteretercetonas (PEEK) pueden obtenerse comercialmente de Victrex Deutschland GmbH; poliésteres cristalinos líquidos se pueden obtener bajo el nombre ®Vectra (Tycona GmbH), y polieterimidas bajo el nombre ®Ultern (General Electric).
De acuerdo con la invención pueden emplearse tanto elastómeros de poliuretano de un solo componente como de dos componentes. Es particularmente ventajoso el empleo de un sistema de espuma flexible de poliuretano de dos componentes reticulable por adición. El elastómero de poliuretano empleado de acuerdo con la invención está compuesto en este caso de alcoholes polifuncionales de cadena corta, media o larga (polioles), que están compuestos a base de poliésteres o a base de copolímeros óxido de propileno/óxido de etileno (eterpolioles) y cuyos grupos terminales hidroxilo están reticulados por isocianatos polifuncionales.
El componente A de un sistema de espuma flexible de dos componentes contiene también, además de los polioles mencionados, agua, catalizadores y otros aditivos convencionales para el procesamiento de poliuretanos. Los mismos pueden contener también adicionalmente estabilizadores habituales, adyuvantes de procesamiento o mejoradores de adherencia adicionales, por ejemplo a base de silanos modificados, así como 0 a 70% en peso de cargas inorgánicas.
El componente B de un sistema de este tipo está constituido predominantemente por isocianatos bifuncionales y de mayor funcionalidad. Habitualmente, estos isocianatos son isocianatos aromáticos tales como diisocianato de difenilmetano (MDI) y diisocianato de toluileno (TDI), o isocianatos alifáticos. Por variación de la formulación así como de la relación de mezcla de los componentes A y B, es posible preparar elastómeros de poliuretano modificados y opcionalmente transformados en espuma o no transformados en espuma con propiedades diferentes. El concepto elastómero de poliuretano no abarca en este caso los denominados elastómeros de poliuretano termoplásticos
(TPE-U).
Por regla general, tanto el material termoplástico como el elastómero de poliuretano pueden contener materiales adicionales convencionales. Pueden citarse aquí por ejemplo estabilizadores, agentes de formación de núcleos, agentes de desmoldeo, lubricantes, materiales de carga y materiales reforzantes, pigmentos, negro de carbono, agentes fotoestabilizadores e ignífugos, agentes antiestáticos, plastificantes y abrillantadores ópticos. Los materiales adicionales pueden estar presentes generalmente en cantidades discrecionales.
Además de los campos de aplicación mencionados al principio, los cuerpos compuestos de acuerdo con la invención encuentran empleo como elementos de unión en forma de accesorios de tuberías, acoplamientos, rodillos, cojinetes, como piezas funcionales con propiedades de empaquetadura y/o de amortiguación integradas, así como elementos antideslizantes y agradables al tacto. A estos pertenecen particularmente carcasas empleadas en la industria de la fabricación de automóviles tales como cajas de cerradura, cajas de elevalunas, elementos de juntas de techo corredizo y análogos así como unidades de cierre centralizado, revestimientos interiores y exteriores, guardabarros, parachoques, etc., y cajas de fusibles y sistemas distribuidores eléctricos, cajas de mecanismos y bastidores de motor, carcasas para la separación de espacios húmedos y secos, y adicionalmente elementos de fijación con empaquetadura integrada tales como sujetadores con anillos de obturación o discos de obturación, molduras con falda de obturación integrada, elementos de empaquetadura para la compensación de juntas de dilatación, elementos de fijación con buenas propiedades de amortiguación, p.ej. sujetadores con núcleos amortiguadores de vibraciones y de ruidos, partes de mecanismos tales como ruedas dentadas con elementos de amortiguación, engranajes con acoplamientos flexibles integrados, elementos antideslizantes y agradables al tacto tales como palancas de cambio o botones de mando o superficies de agarre de aparatos eléctricos, herramientas, plumas inscriptoras, etc., así como eslabones de cadena con superficie elástica.
Los ejemplos siguientes deben ilustrar más detalladamente la invención al experto, sin que la esencia de la invención se vea limitada por ellos.
En los ejemplos correspondientes a la invención se han empleado los sistemas promotores de adherencia siguientes:
Barniz Estructural Percotex 449 RAL 5015 (Spies Hecker GmbH, Colonia):
Mezcla de resinas de poliuretano, pigmentos y/o cargas, y disolventes orgánicos (aprox. 35% en peso).
Percotex LA-Haft-/Grund 040 RAL 6013 y RAL 7035 (Spies Hecker):
Mezcla de resinas acrílicas con funcionalidad OH, pigmentos y/o cargas tales como talco, espato pesado, óxido de cinc y otros pigmentos funcionales, y disolventes orgánicos (aprox. 40% en peso).
Barniz Transparente Helacryl para metales ligeros (Spies Hecker):
Mezcla de resinas acrílicas con funcionalidad OH y disolventes orgánicos (aprox. 50% en peso).
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A fines de comparación se ha empleado un promotor de adherencia de base acuosa:
Promotor de Adherencia Baydur PU (Rhein Chemie Rheinau, GmbH, Mannheim):
Dispersión acuosa de poliuretano sin cargas adicionales, aprox. 40% en peso de contenido de poliuretano.
Como endurecedor se ha empleado el endurecedor Percotex 3840 (Spies Hecker), endurecedor exento de silicona que contiene aprox. 25% en peso de disolvente orgánico y aprox. 75% en peso de isocianato alifático (p.ej. diisocianato de hexametileno). El endurecedor se mezcló en la relación 10:1 con el promotor de adherencia (una parte en peso de endurecedor para 10 partes en peso de promotor de adherencia).
Como elastómero de poliuretano se ha aplicado uno de los sistemas siguientes de espuma de poliuretano de dos componentes (Ernst Sonderhoff GmbH, Colonia), donde los dos componentes A y B se han mezclado en cada caso directamente en el momento de la aplicación en un dispositivo dosificador:
Componente A Componente B Relación de mezcla
Fermapor K31-9124 K31-B5 3,5:1
Fermapor K31-9299-1 K31-B-RF 6:1
Fermapor K31-9260-2 K31-B (normal) 6:1
Formulación de los componentes A
Polieterpolioles bi- y poli-funcionales 50-95% en peso
Pigmentos coloreados 0-20% en peso
Espesante o agente tixotrópico 0,1-6% en peso
Agua 0,1-6% en peso
Glicoles bi- o poli-funcionales, de cadena corta 0,1-10% en peso
Catalizadores de aminas secundarias y terciarias 0,1-2% en peso
Catalizadores de estaño 0,01-0,5% en peso
Cargas, opcionalmente funcionalizadas 0-50% en peso
Otros aditivos funcionales 0-30% en peso
Formulación de los componentes B
Diisocianato de difenilmetano (MDI), monómero 10-95% en peso
MDI polímeros 0-50% en peso
Derivados de MDI (prepolímeros, etc.) 0-80% en peso
Ejemplo 1
A partir de copolímero de polioximetileno comercial (Tipos Hostaform® de Ticona GmbH, Kelsterbach) se moldearon planchas patrón según el proceso de moldeo por inyección. Sobre la pieza moldeada enfriada se aplicó sin pretratamiento adicional con un equipo dosificador (Ernst Sonderhoff GmbH, Colonia) el promotor de adherencia que contenía disolvente. Sobre este revestimiento se aplicó, después de secado total, es decir después de la evaporación de disolvente, asimismo con un equipo dosificador, el elastómero de poliuretano en forma de un cordón de soldadura. Sobre los cuerpos compuestos así obtenidos se evaluó la adherencia después de aprox. 24 horas. Para ello se retiró manualmente el cordón de soldadura de poliuretano y se evaluó subjetivamente el comportamiento de rotura del cordón de soldadura de acuerdo con los criterios siguientes:
++ Rotura de cohesión
+ Rotura predominantemente de cohesión
Rotura de cohesión en aprox. 30-50% de la
superficie de contacto
- Rotura de adherencia, siendo necesaria
una fuerza de separación moderada
- - Rotura de adherencia, siendo necesaria
una fuerza de separación pequeña
A modo de comparación, la superficie de las planchas patrón no se trató en absoluto, se limpió con etanol, se sometió a un tratamiento corona o se trató a la llama, o se aplicó un promotor de adherencia de base acuosa. La aplicación del cordón de soldadura de poliuretano y la evaluación del comportamiento de rotura se realizaron como se ha descrito previamente. El resultado de los ensayos de adherencia se recoge en las Tablas 1a y 1b para diversos sistemas de espuma de PU.
TABLA 1a Adherencia de la espuma 2-K PU a polioximetileno
Sistema de espuma PU Fermapor K31-9124/K31-B5
Termoplástico Hostaform Hostaform Hostaform Hostaform
9021 9021 GF 20 S9063 S9064
Sin tratar - - - - - - - -
Limpiado con etanol - - - - - - - -
Tratado en corona - - - - - - -
Tratado a la llama - - + +
Percotex 449 - + + -
Percotex 6013 sin endurecedor o ++ ++ ++
Percotex 6013 con endurecedor o ++ ++ ++
Percotex 7035 sin endurecedor o ++ + +
Percotex 7035 con endurecedor o ++ + +
Helacryl sin endurecedor o + o -
Helacryl con endurecedor - + o o
Baydur - - - - - -
TABLA 1b Adherencia de la espuma 2-K PU a polioximetileno
Sistema de espuma PU Fermapor K31-9299/K31-B-RF
Termoplástico Hostaform 9021 Hostaform 9021
GF20
Sin tratar - - -
Limpiado con etanol - - -
Tratado en corona - - -
Tratado a la llama - -
Percotex 449 o +
Percotex 6013 sin endurecedor o ++
Percotex 6013 con endurecedor o ++
Percotex 7035 sin endurecedor o +
Percotex 7035 con endurecedor o ++
Helacryl sin endurecedor o +
TABLA 1b (continuación)
Sistema de espuma PU Fermapor K31-9299/K31-B-RF
Termoplástico Hostaform 9021 Hostaform 9021
GF20
Helacryl con endurecedor o ++
Baydur - - -
Los ensayos indican que, por el empleo de sistemas promotores de adherencia que contienen disolvente, la adherencia de la espuma PU al poliacetal pude mejorarse claramente. En este caso es indiferente en principio que el promotor de adherencia se emplee con o sin adición de un endurecedor. Se obtienen adicionalmente adherencias satisfactorias, cuando el poliacetal contiene fibra de vidrio (GF 20 = 20% en peso de fibra de vidrio) o poliuretanos termoplásticos (TPU) dispersados (S9063 y S9064). El empleo de un endurecedor para el promotor de adherencia debe ajustarse en este caso a la combinación respectiva de poliacetal y espuma PU.
Ejemplo 2
A partir de poli(tereftalato de butileno) comercial (Celanex®, Ticona GmbH) con 20 ó 30% en peso de contenido de fibra de vidrio se prepararon planchas patrón como se describe en el Ejemplo 1 y se trataron con promotor de adherencia que contenía disolvente. Comparativamente, la superficie de las planchas patrón no se trató en absoluto, se limpió con etanol, se sometió a un tratamiento corona o tratamiento a la llama, o se aplicó un promotor de adherencia de base acuosa. La aplicación del cordón de soldadura de poliuretano y la evaluación del comportamiento de rotura se realizaron como se ha descrito previamente. El resultado de los ensayos de adherencia se recoge en la Tabla 2.
TABLA 2 Adherencia de las espumas 2-K PU a poliésteres
Sistema de espuma PU Fermapor Fermapor
K31-9124/K31-B5 K31-9299-1/K31-B-RF
Termoplástico Celanex GF Celanex GF Celanex GF Celanex GF
20% 30% 20% 30%
Sin tratar - - - - - -
Limpiado con etanol - - - - -
Tratado en corona - - o - -
Tratado a la llama - o - -
Percotex 449 o + o +
Percotex 6013 sin endurecedor + ++ + +
Percotex 6013 con endurecedor + ++ + +
Percotex 7035 sin endurecedor o + o +
Percotex 7035 con endurecedor o + + +
Helacryl sin endurecedor - + o -
Helacryl con endurecedor - o + -
Baydur - - - -
Ejemplo 3
A partir de poli(sulfuro de fenileno) comercial (Fortron®, Ticona GmbH) y polímero LCP comercial (poliéster cristalino líquido Vectra®, Ticona GmbH) se prepararon planchas patrón como se describe en el Ejemplo 1 y se trataron con promotor de adherencia. La aplicación del cordón de soldadura de poliuretano y la evaluación del comportamiento de rotura se realizaron como se ha descrito previamente. El resultado de los ensayos de adherencia se recoge en la Tabla 3.
TABLA 3 Adherencia de espuma 2-K PU a poli(sulfuro de fenileno) y polímero LCP
Sistema de espuma PU Fermapor K31-9299-1/K31-B-RF
Termoplástico Fortron Fortron Vectra Vectra
1140 L4 6165 A4 E130 E130i
Percotex 6013 sin endurecedor ++ ++ ++ ++
Percotex 6013 con endurecedor ++ ++ ++ ++
Percotex 7035 sin endurecedor ++ ++ ++ ++
Percotex 7035 con endurecedor ++ ++ ++ ++
TABLA 4 Adherencia de espuma 2-K PU a poliamida y polipropileno
Sistema de espuma PU Fermapor K31-9260/K31-B (normal)
Termoplástico PA66 PP GF 40%
Sin tratar - - -
Tratado a la llama o ++
Percotex 449 + - -
Percotex 6013 sin endurecedor ++ - -
Percotex 6013 con endurecedor ++ - -
Percotex 7035 sin endurecedor ++ - -
Percotex 7035 con endurecedor ++ - -
Helacryl sin endurecedor + - -
Helacryl con endurecedor + - -
Baydur - - -
Ejemplo 4
A partir de poliamida PA66 comercial y polipropileno (PP) comercial con un contenido de fibra de vidrio de 40% en peso (ejemplo de comparación) se prepararon planchas patrón como se describe en el Ejemplo 1 y se trataron con promotor de adherencia. Comparativamente, la superficie de las planchas patrón no se trató en absoluto o se trató a la llama, o se aplicó un promotor de adherencia de base acuosa. La aplicación del cordón de soldadura de poliuretano y la evaluación del comportamiento de rotura se realizaron como se ha descrito previamente. El resultado de los ensayos de adherencia se recoge en la Tabla 4.
Mientras que en el caso de la poliamida puede consignarse también una clara mejora de la adherencia de la espuma PU por empleo de un promotor de adherencia que contiene disolvente (con o sin adición de un endurecedor), en el caso del polipropileno apolar, incluso con contenido elevado de fibra de vidrio no puede comprobarse mejora alguna de la adherencia.
Los ensayos indican en total que, por el empleo de un promotor de adherencia de base acuosa (Baydur) no puede conseguirse mejora alguna de la adherencia.
Ejemplo de aplicación de caja de cerradura con falda de obturación: A partir de Hostaform se fabricó según el proceso de moldeo por inyección una caja de cerradura para una puerta de automóvil que tenía un borde satinado en todo su contorno, con el cual debe obturarse de modo amortiguado la cerradura durante el montaje con la puerta del automóvil. Sobre este borde se aplicó con un primer equipo dosificador Percotex LA Haft-/Grund 040 (RAL 7035) como sistema promotor de adherencia. Todavía antes del secado total del disolvente se aplicó en todo el contorno con un segundo equipo dosificador el sistema de espuma de poliuretano de 2 componentes Fermapor K31-9124/K31-B5 en la relación 3,5/1 en forma de un cordón de soldadura sobre el borde pretratado.

Claims (11)

1. Proceso para la preparación de un cuerpo compuesto a base de al menos un termoplástico polar y al menos un elastómero de poliuretano, en el cual se conforma primeramente una pieza moldeada a partir del termoplástico polar, se provee ésta total o parcialmente de un promotor de adherencia a base de resinas acrílicas o resinas de poliuretano que contienen disolvente, se aplica a continuación por pulverización un revestimiento opcionalmente plano o en forma estriada o al menos una pieza moldeada adicional a base de elastómeros de poliuretano y de este modo el termoplástico se une por medio del promotor de adherencia al elastómero de poliuretano.
2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el promotor de adherencia contiene una laca acrílica de dos componentes reticulable con uretano y opcionalmente pigmentos funcionales y/o cargas.
3. Proceso según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elastómero de poliuretano se aplica sobre el material termoplástico provisto del promotor de adherencia antes que se haya completado la reticulación del uretano y/o el secado físico del promotor de adherencia.
4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elastómero de poliuretano se aplica en forma de una falda de obturación en el proceso de distribución en cadena.
5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como termoplástico polar se emplea un termoplástico técnico seleccionado del grupo que comprende poliacetales, poliésteres, poli(sulfuro de arileno), policarbonatos, poliftalamidas, polieterimidas, polieter-etercetonas, poliestireno sindiotáctico, copolímero cicloolefínico, polímero cristalino líquido o una mezcla de los mismos, o una mezcla homogénea de los mismos con uno o más plásticos adicionales.
6. Proceso según la reivindicación 5, caracterizado porque como termoplástico técnico se emplea homopolímero de polioximetileno, copolímero de polioximetileno, poli(tereftalato de butileno), poli(tereftalato de etileno), poliéster cristalino líquido o poli(sulfuro de fenileno).
7. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se emplean elastómeros de poliuretano comerciales a base de poliéteres y diisocianato de difenilmetano.
8. Cuerpo compuesto a base de un termoplástico técnico y un elastómero de poliuretano opcionalmente transformado en espuma o no transformado en espuma que puede prepararse según uno cualquiera de los procesos que anteceden, caracterizado porque la resistencia de unión producida por el promotor de adherencia entre el termoplástico y el elastómero de poliuretano es al menos 0,3 N/mm^{2} en el caso del elastómero de poliuretano no transformado en espuma y 0,1 a 1 N/mm^{2} en el caso del elastómero de poliuretano transformado en espuma.
9. Cuerpo compuesto según la reivindicación 8 en forma de una pieza moldeada, que está revestido total o parcialmente con el elastómero de poliuretano.
10. Cuerpo compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 8 y 9 en forma de una pieza moldeada a base del termoplástico técnico, sobre el cual está conformada al menos una pieza moldeada adicional a base de elastómero de poliuretano.
11. Cuerpo compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en forma de una caja de cierre provista de faldas de obturación.
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