ES2228336T3 - Elementos compuestos que contienen al menos una lamina termoplastica y productos de poliadicion de polisocianato adheridos a la misma. - Google Patents
Elementos compuestos que contienen al menos una lamina termoplastica y productos de poliadicion de polisocianato adheridos a la misma.Info
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Abstract
Elementos compuestos que contienen: (i) material sintético termoplástico, al que se adhiere (ii) producto de reacción de una mezcla de reacción que contiene (a) isocianato, (b) poliesterpolialcohol con una funcionalidad de 2 a 3 y un índice de hidroxilo de 40 a 400 mg de KOH/g, basado en la condensación de ácido adípico (ADS) y/o anhídrido de ácido ftálico (PSA) con politetrahidrofurano (PTHF), 1, 6-hexanodiol, 1, 4-butanodiol, mono-etilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o neopentilglicol, y en caso dado (c) catalizadores, (d) agentes propulsores y/o (e) substancias auxiliares y/o aditivos.
Description
Elementos compuestos que contienen al menos una
lámina termoplástica y productos de poliadición de poliisocianato
adheridos a la misma.
La invención se refiere a elementos compuestos
que contienen
- (i)
- material sintético termoplástico, al que se adhiere
- (ii)
- el producto de reacción de una mezcla de reacción que contiene
- (a)
- isocianato,
- (b)
- poliesterpolialcohol con una funcionalidad de 2 a 3 y un índice de hidroxilo de 40 a 400 mg de KOH/g, basado en la condensación de ácido adípico y/o anhídrido de ácido ftálico con politetrahidrofurano, 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol, monoetilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o neopentilglicol,
- y en caso dado
- (c)
- catalizadores,
- (d)
- agentes propulsores y/o
- (e)
- substancias auxiliares y/o aditivos.
Por lo demás la invención se refiere a un
procedimiento para la obtención de tales elementos compuestos y a su
empleo.
Los productos de poliadición de poliisocianato,
obtenibles mediante reacción de isocianatos compuestos reactivos
frente a isocianatos, así como a elementos compuestos de estos
productos con otros materiales sintéticos, son conocidos
generalmente. Una carga de estos elementos compuestos debida a
temperaturas elevadas y humedades del aire conduce frecuentemente a
un desprendimiento de los materiales sintéticos de los productos de
poliadición de poliisocianato. En especial en el caso de empleo de
tales elementos compuestos en la industria automovilística, para la
que no se puede excluir tal carga, no es aceptable un
desprendimiento de los productos de poliadición de poliisocianato de
los demás materiales sintéticos, ni con ello una destrucción del
elemento compuesto.
Por consiguiente, era tarea de la invención
desarrollar elementos compuestos que, en base a sus extraordinarias
propiedades mecánicas, se puedan emplear en la industria
automovilística, y en los que la adherencia entre el material
sintético y los productos de poliadición de poliisocianato adheridos
al mismo no se perdiera, tampoco en el caso de un almacenaje durante
80 horas a 80ºC y con un 80% de humedad relativa del aire.
Se pudo solucionar el problema mediante los
elementos compuestos descritos inicialmente.
Los elementos compuestos según la invención
pueden contener como material sintético termoplástico (i) materiales
sintéticos termoplásticos habituales, a modo de ejemplo
acrilonitrilo-butadieno-estireno
(ABS), metacrilato de polimetilo (PMMA),
acrilonitrilo-estireno-éster acrílico (ASA),
policarbonato (PC), poliuretano termoplástico (TPU), polietileno,
polipropileno. Preferentemente, los elementos compuestos contienen
como (i) láminas de poliolefina termoplásticas (TPO), como
polietileno y/o polipropileno, anhídrido de ácido estirenomaleico
(SMA) y/o una mezcla de
policarbonato/estireno-acrilonitrilo/acrilonitrilo-butadieno
(PC/ABS).
Los materiales sintéticos (i) se pueden emplear
en forma de materiales habituales para la obtención de elementos
compuestos, a modo de ejemplo como láminas, en general con un grosor
de 0,2 a 2 mm.
Tales láminas son adquiribles comercialmente, y
su obtención es conocida en general. Las láminas presentan
preferentemente un grosor de 0,2 a 2 mm. Como (i) se pueden emplear
también láminas que contienen al menos dos capas, conteniendo, a
modo de ejemplo, una capa un material de ASA y/o policarbonato.
Los materiales sintéticos (ii) a partir de
anhídrido de ácido estirenomaleico (SMA) y/o una mezcla de
policarbonato/estireno-acrilonitrilo/acrilonitrilo-butadieno
(PC/ABS), se pueden emplear en forma de materiales habituales para
la obtención de elementos compuestos, a modo de ejemplo como pieza
de refuerzo para paneles de instrumentos o piezas de puertas
laterales.
Según la invención, al material sintético (i) se
adhieren los productos de poliadición de poliisocianato (ii), a modo
de ejemplo poliuretanos, que pueden presentar, en caso dado,
estructuras de isocianurato y/o urea. Según la invención, la
obtención de estos productos de poliadición de poliisocianato (ii),
preferentemente de poliuretanos, que se pueden presentar en forma
compacta, o preferentemente celular, a modo de ejemplo como espuma
blanda, espuma semidura o espuma dura, de modo especialmente
preferente como espuma semidura, se efectúa mediante la reacción
expuesta inicialmente.
Para la consecución de una mejor adherencia entre
(i) y (ii) en especial bajo condiciones calientes y húmedas, se
emplea como característica según la invención al menos un
poliesterpolialcohol con una funcionalidad de 2 a 3, preferentemente
2, y un índice de hidroxilo de 40 a 400, preferentemente 40 a 100,
de modo especialmente preferente 40 a 80 mg de KOH/g basado en la
condensación de ácido adípico (ADS) y/o anhídrido de ácido ftálico
(PSA), preferentemente ADS con politetrahidrofurano (PTHF),
1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol,
monoetilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o
neopentilglicol, preferentemente 1,6-hexanodiol,
1,4-butanodiol y/o monoetilenglicol, en el
componente (b) para la obtención de productos de poliadición de
poliisocianato (ii).
En el caso de un empleo de poliésteres, el
especialista esperaría que los productos obtenidos de tal modo,
debido a la posibilidad de hidrólisis del enlace de éster, no
presentarían precisamente una adherencia mejorada, especialmente
bajo condiciones húmedas, en especial bajo condiciones húmedas y
calientes. Por consiguiente, precisamente para la solución de la
tarea de conseguir una adherencia mejorada, para el especialista no
era evidente emplear poliesterpolioles.
Preferentemente se emplea un poliesterpoliol
contenido en (b), que presenta un índice de hidroxilo de 40 a 80 mg
de KOH/g y una funcionalidad de 2, y se basa en la condensación de
ADS con monoetilenglicol y 1,4-butanodiol.
La obtención de elementos compuestos según la
invención se puede efectuar de modo que se hace reaccionar
- (a)
- isocianato,
- (b)
- poliesterpolialcohol con una funcionalidad de 2 a 3 y un índice de hidroxilo de 40 a 400 mg de KOH/g, basado en la condensación de ácido adípico (ADS) y/o anhídrido de ácido ftálico (PSA) con politetrahidrofurano (PTHF), 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol, mono-etilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o neopentilglicol, en caso dado en presencia de
- (c)
- catalizadores,
- (d)
- agentes propulsores y/o
- (e)
- substancias auxiliares y/o aditivos en presencia de (i).
Para la obtención de productos según la
invención, se pueden hacer reaccionar los isocianatos (a) y los
compuestos reactivos frente a isocianatos (b), y en caso dado (d),
en cantidades tales que la proporción de equivalencia de grupos NCO
de (a) respecto a la suma de átomos de hidrógeno reactivos de (b), y
en caso dado (d), asciende preferentemente a 0,3 a 1,8:1, de modo
especialmente preferente 0,4 a 1,0:1, y en especial 0,4 a 0,6:1. Si
el producto (ii), al menos parcialmente, contiene grupos
isocianurato enlazados, habitualmente se aplica una proporción de
grupos NCO respecto a la suma de átomos de hidrógeno reactivos de
1,5 a 60:1, preferentemente 1,5 a 8:1. Los productos se obtienen
habitualmente según el conocido procedimiento de una etapa, o el
procedimiento de prepolímero, igualmente conocido.
En el caso del procedimiento de prepolímero, en
un primer paso se obtiene, habitualmente a partir de (a) y en exceso
(b), un prepolímero que presenta grupos isocianato, que se hace
reaccionar a continuación con (b) adicional para dar los productos
deseados.
La reacción para dar el producto se puede llevar
a cabo, a modo de ejemplo, mediante colada a mano, mediante máquinas
de alta presión o baja presión, o mediante procedimientos RIM
(reaction-injection-molding),
habitualmente en herramientas de moldeo abiertas, o preferentemente
cerradas. Las máquinas de elaboración apropiadas son adquiribles en
el comercio (por ejemplo firma Elastogran, Isotherm, Hennecke, Kraus
Maffei, entre otras).
Para la obtención de productos compactos como
(ii) se ha mostrado ventajoso desgasificar los componentes para la
obtención de productos de poliadición de poliisocianato compactos
antes de la elaboración, o mediante aplicación de vacío
(1-759 torr), para obtener piezas moldeadas exentas
de burbujas. En la elaboración con máquinas de poliuretano (PU),
también es ventajoso que el depósito de alimentación esté bajo
presión reducida durante la elaboración.
Los componentes de partida se mezclan
habitualmente, dependiendo del caso de aplicación, a una temperatura
de 0 a 100ºC, preferentemente de 20 a 80ºC, y se introducen, a modo
de ejemplo, en la herramienta de moldeo. Como ya se expuso, el
mezclado se pudo llevar a cabo por vía mecánica mediante un agitador
o una hélice agitadora, o se puede efectuar en una cabeza de
mezclado de alta presión habitual.
La reacción de la mezcla de reacción se puede
llevar a cabo, a modo de ejemplo, en moldes habituales,
preferentemente temperables y obturables. En especial en la
obtención de productos lisos en lo posible, se emplean
preferentemente como herramientas de moldeo aquellas cuya superficie
es lo más lisa posible, o está ornamentada de manera definida, y
preferentemente no presenta irregularidades, grietas, arañazos o
impurezas. La superficie de este molde se puede tratar, a modo de
ejemplo, mediante pulido.
Como herramientas de moldeo para la obtención de
productos se pueden emplear herramientas habituales y adquiribles
comercialmente, cuya superficie, a modo de ejemplo, está constituida
por acero, aluminio, esmaltes, teflón, resina epoxi, u otro material
polímero, pudiendo presentar la superficie cromado en caso dado, a
modo de ejemplo cromado duro. Las herramientas de moldeo debían ser
preferentemente temperables, para poder ajustar las temperaturas
preferentes, obturables, y preferentemente equipadas para la
ejecución de una presión sobre el producto.
La reacción para dar los productos de poliadición
de poliisocianato se efectúa habitualmente a una temperatura de
molde, preferentemente también a una temperatura de componentes de
partida de 20 a 220ºC, preferentemente 30 a 120ºC, de modo
especialmente preferente 35 a 80ºC, habitualmente durante un tiempo
de 0,5 a 30 minutos, preferentemente 1 a 5 minutos. Según la
invención, la reacción en la herramienta de moldeo se efectúa en
contacto directo con (i). A modo de ejemplo, esto se puede
conseguir, colocándose en el molde (1) antes de la reacción, si, en
el caso de (i) se trata de una lámina, preferentemente exenta de
arrugas, y cargándose a continuación la mezcla de reacción sobre
(i), como ya se ha descrito, y preferentemente cerrándose el molde a
continuación. Las fibras como (e) se pueden emplear tanto contenidas
en la mezcla de reacción, como también en forma de esteras o
tejidos. Si se emplean esteras o tejidos como (e), a modo de ejemplo
estos se pueden colocar sobre (i) antes de la introducción de la
mezcla de reacción en el molde, y a continuación se introduce en el
molde la mezcla de reacción, que no debe contener fibra(s)
adicionalmente a las esteras o tejidos en este procedimiento.
Como isocianatos (a) se pueden emplear
generalmente poliisocianatos (ciclo) alifáticos y/o en especial
aromáticos, conocidos generalmente. Para la obtención de los
alimentos compuestos según la invención son apropiados especialmente
diisocianatos aromáticos, preferentemente diisocianato de
difenilmetano (MDI) y diisocianato de toluileno (TDI). Los
isocianatos se pueden emplear en forma de compuesto puro, o en forma
modificada, a modo de ejemplo en forma de uretdionas, isocianuratos,
alofanatos o biurets, preferentemente en forma de productos de
reacción que contienen grupos uretano e isocianato, los denominados
prepolímeros de isocianato.
Adicionalmente a los poliesterpolialcoholes según
la invención, también llamados poliesterpolioles, en caso dado se
pueden emplear otros compuestos reactivos frente a isocianatos,
conocidos generalmente, como componente (b), a modo de ejemplo
poliéter polialcoholes y dioles de policarbonato, preferentemente
poliéterpolioles, habitualmente con un peso molecular de 500 a
10.000, en especial 1.000 a 6.000, y preferentemente con una
funcionalidad de 2 a 6. Por lo demás, se pueden empelar los
compuestos (b) según la invención en mezcla con agentes
prolongadores de cadena y/o reticulantes. En el caso de agentes
prolongadores de cadena se trata predominantemente de alcoholes
difuncionales con pesos moleculares de 60 a 499, a modo de ejemplo
de etilenglicol, propilenglicol, 1,4-butanodiol,
1,5-pentanodiol. En el caso de los agentes
reticulantes se trata de compuestos con peso moleculares de 60 a
499, y 3 o más átomos de H activos, preferentemente aminas, y de
modo especialmente preferente alcoholes, a modo de ejemplo
glicerina, trimetilolpropano y/o pentaeritrita.
De modo especialmente preferente, el componente
(b) contiene al menos un 0,1, preferentemente un 0,4 a un 10% en
peso, referido al peso total de componente (b), de poliesterpolioles
según la invención. De modo especialmente preferente, adicionalmente
a los poliésteres según la invención, se emplean poliéterpolioles
como componente (b) subsiguiente.
Como catalizadores (c) se pueden emplear
compuestos habituales, que aceleran en gran medida, a modo de
ejemplo, la reacción del componente (a) con el componente (b). A
modo de ejemplo, entran en consideración aminas terciarias y/o
compuestos metálicos orgánicos, en especial compuestos de estaño.
Preferentemente se emplean como catalizadores aquellos que conducen
a un empañamiento lo más reducido posible, es decir, a una emisión
lo más reducida posible de compuestos volátiles del producto de
reacción (2), a modo de ejemplo acetato potásico y/o sales de Li y/o
aminas terciarias con al menos un grupo hidroxilo funcional.
Como agentes propulsores (d) se pueden emplear
compuestos de acción química o física, conocidos generalmente para
la obtención de productos espumados (ii) a modo de ejemplo espumas
blandas, semiduras o duras de poliuretano, que pueden presentar, en
caso dado, urea y/o estructuras isocianurato. Como agente propulsor
de acción química se puede emplear preferentemente agua, que forma
dióxido de carbono mediante reacción con los grupos isocianato. Son
ejemplos de agentes propulsores físicos es decir, tales compuestos
inertes, que se evaporan bajo las condiciones de formación de
poliuretano, a modo de ejemplo, hidrocarburos
(ciclo)alifáticos, preferentemente aquellos con 4 a 8, de
modo especialmente preferente 4 a 6, y en especial 5 átomos de
carbono, hidrocarburos parcialmente hidrogenados o éteres, cetonas o
acetatos. La cantidad de agente propulsor empleado se ajusta a la
densidad deseada de materiales celulares. Los diferentes agentes
propulsores se pueden emplear por separado, o en cualquier mezcla
entre sí.
La reacción se efectúa, en caso dado, en
presencia de (e) agentes auxiliares y/o aditivos, como por ejemplo
cargas, fibras, por ejemplo en forma de tejidos y/o esteras,
reguladores celulares, compuestos tensioactivos y/o estabilizadores
contra degradación o envejecimiento oxidativo, térmico o
microbiano.
Debido al empleo de los poliesterpolioles
descritos inicialmente como componente (b), los elementos compuestos
según la invención presentan en especial una adherencia claramente
mejorada entre (i) y (ii), es decir, una adherencia con el material
soporte termoplástico, en especial con PC/ABS y SMA. Esta adherencia
mejorada garantiza que, en el caso de desprendimiento de la espuma
del soporte, permanezcan sobre el soporte residuos de espuma en toda
la superficie. Por consiguiente, según la invención, mediante el
empleo de poliesterpolialcoholes según la invención se pudo
conseguir que la adherencia entre (i) y (ii), en el caso de medida
según DIN 53289 o 53530, alcanzara una fuerza de arranque de \geq
2,5 N/cm en estado nuevo, así como tras almacenaje en calor y en
calor y humedad.
Los elementos compuestos según la invención se
emplean preferentemente como componentes en la construcción de
automóviles, aviones o bienes inmuebles, a modo de ejemplo como
tableros de instrumentos, revestimientos de puertas, perchas,
consolas, reposabrazos o espejos de puertas.
La invención se explica más detalladamente en el
siguiente ejemplo de ejecución.
Se empleó un poliéterpoliol con un peso molecular
de 2.000 g/mol y un índice de OH de 56 mg KOH/g basado en la
condensación de ácido adípico con monoetilenglicol y
1,4-butanodiol en proporción molar 1:1 (proporción
másica de ácido adípico: 75,5, monoetilenglicol: 17,6,
1,4-butanodiol: 25,5) en una fracción de un 0,5% en
masa en el componente B-(poliol) del sistema de poliuretano para la
obtención de materiales celulares semiduros Elastoflex® E 3464 de
Elastogran GmbH, Lemförde.
La obtención del elemento compuesto se efectuó en
un molde de ensayo de dimensiones 200 x 200 x 40 a una temperatura
de moldeo de 45ºC. La temperatura de ambos componentes asciende a
23ºC. En el molde se fija el material soporte como placa (200 x 200
x 2 mm) en la tapa. Se inserta la lámina (200 x 200 x 1,5 mm) en el
fondo del molde. Se aplican 165,5 g de componente de poliol y 74,5 g
de componente de isocianato. Esto corresponde a una proporción de
mezcla de 1:0,45. En un vaso de polipropileno se agitan
intensivamente los componente durante 10 segundos (disco agitador
con diámetro 65 mm y 1.300 U/min). Después se vierte la mezcla
durante 12 segundos en el molde abierto. La cantidad introducida
asciende entonces a 180ºC. Después de 180 segundos se abre el molde
durante 2 mm. Después de haberse reducido completamente la presión
interna del molde, se abre el molde por completo, y se extrae la
pieza moldeada. Siguen control mecánico y controles de
adherencia.
Las propiedades de los elementos compuestos según
la invención se representan en la tabla 1.
Valoración de la adherencia tras desprendimiento
de la espuma del material soporte:
- 1:
- capa de espuma gruesa, no se puede rascar
- 2:
- capa de espuma delgada, no se puede rascar
- 3:
- capa de espuma delgada, se puede rascar
- 4:
- un 60 a un 80% de la superficie tiene una capa
- 5:
- un 20 a un 40% de la superficie tiene una capa
- 6:
- adherencia nula, la espuma se puede desprender completamente en toda la superficie
- -:
- sin indicación.
Claims (9)
-
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1. Elementos compuestos que contienen(i) material sintético termoplástico, al que se adhiere(ii) producto de reacción de una mezcla de reacción que contiene- (a)
- isocianato,
- (b)
- poliesterpolialcohol con una funcionalidad de 2 a 3 y un índice de hidroxilo de 40 a 400 mg de KOH/g, basado en la condensación de ácido adípico (ADS) y/o anhídrido de ácido ftálico (PSA) con politetrahidrofurano (PTHF), 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol, mono-etilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o neopentilglicol,
- y en caso dado
- (c)
- catalizadores,
- (d)
- agentes propulsores y/o
- (e)
- substancias auxiliares y/o aditivos.
- 2. Elementos compuestos según la reivindicación 1, que contienen, como material sintético termoplástico, polietileno, polipropileno, (TPO), anhídrido de ácido estirenomaleico (SMA) y/o una mezcla de policarbonato/estireno-acrilonitrilo/acrilonitrilo-butadieno.
- 3. Elementos compuestos según la reivindicación 1, caracterizados porque un poliesterpoliol contenido en (b) presenta un índice de hidroxilo de 40 a 100 mg de KOH/g y una funcionalidad de 2, y se basa en la condensación de ácido adípico (ADS) con 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol y/o monoetilenglicol.
- 4. Procedimiento para la obtención de elementos compuestos que contienen (i) material sintético termoplástico, y productos de poliadición de poliisocianato adheridos al mismo, caracterizado porque se hace reaccionar
- (a)
- isocianato,
- (b)
- poliesterpolialcohol con una funcionalidad de 2 a 3 y un índice de hidroxilo de 40 a 400 mg de KOH/g, basado en la condensación de ácido adípico (ADS) y/o anhídrido de ácido ftálico (PSA) con politetrahidrofurano (PTHF), 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol, mono-etilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o neopentilglicol,
- y en caso dado
- (c)
- catalizadores,
- (d)
- agentes propulsores y/o
- (e)
- substancias auxiliares y/o aditivos, en presencia de (i).
- 5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se emplea como (i) polietileno, polipropileno (TPO), anhídrido de ácido estirenomaleico (SMA) y/o una mezcla de policarbonato/estireno-acrilonitrilo/acrilonitrilo-butadieno.
- 6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque un poliesterpoliol contenido en (b) presenta un índice de hidroxilo de 40 a 100 mg de KOH/g y una funcionalidad de 2, y se basa en la condensación de ácido adípico (ADS) con 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol y/o monoetilenglicol.
- 7. Empleo de poliesterpolialcoholes con una funcionalidad de 2 a 3 y un índice de hidroxilo de 40 a 400 mg de KOH/g, basados en la condensación de ácido adípico (ADS) y/o anhídrido de ácido ftálico (PSA) con politetrahidrofurano (PTHF), 1,6-hexanodiol, 1,4-butanodiol, monoetilenglicol, dietilenglicol, trimetilolpropano y/o neopentilglicol, para la obtención de elementos compuestos que contienen (i) material sintético termoplástico y (ii) productos de poliadición de poliisocianato, con una adherencia entre (i) y (ii), en el caso de medida según DIN 53289 o 53530, que alcanza una fuerza de arranque de \geq 2,5 N/cm en estado nuevo.
- 8. Empleo de elementos compuestos según la reivindicación 1, como componentes en la construcción de automóviles, aviones o bienes inmuebles.
- 9. Componentes en construcción de automóviles, aviones o bienes inmuebles, que contienen elementos compuestos según la reivindicación 1.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19928608A DE19928608A1 (de) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | Verbundelemente enthaltend mindestens eine thermoplastische Folie und daran haftende Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte |
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