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.Info
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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).
(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).
\newpage
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 |
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.
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 | - - | - | - - | - |
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.
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.
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 | - | - | - | - |
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.
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 | ++ | ++ | ++ | ++ |
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 | - | - - |
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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