ES2241203T3

ES2241203T3 - Procedimiento para la preparacion de una masa bituminosa de aplicacion en caliente, acusticamente eficaz, masa preparada del mismo y sus aplicaciones.

Info

Publication number: ES2241203T3
Application number: ES99108023T
Authority: ES
Inventors: Karlheinz Bildner; Zdislaw Dr. Rer. Nat. Dipl.Ing. Kornacki
Original assignee: CWW Gerko Akustik GmbH
Current assignee: CWW Gerko Akustik GmbH
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: ATE292165T1; EP0957133B1; JPH11349817A; AR018610A1; JP4632467B2; US6319968B1; DE59911819D1; BR9901539A; DE19920875A1; EP0957133A1

Abstract

UNA MASA BITUMINOSA, ACUSTICAMENTE EFECTIVA, QUE SE APLICA EN CALIENTE MEDIANTE UNA BOQUILLA PLANA, QUE CONTIENE ADEMAS DE BETUN, POLIMEROS Y/O CERA, ASI COMO COMPUESTOS DE RELLENO COMO POLVO DE ALUMINIO O POLVO DE ZINC, POLVO DE GRAFITO O POLVO DE MICA, Y UNA CANTIDAD ADICIONAL DE UNA RESINA RETICULABLE TERMICAMENTE, O UNA COMBINACION DE REACTIVOS RETICULABLES TERMICAMENTE. ESTA ADICION DE LOS PRODUCTOS RETICULABLES SE AÑADE A LA MASA A TEMPERATURAS POR DEBAJO DE 125 C, DE TAL MANERA QUE LA POLIRREACCION APARECE DESPUES DE QUE SE SIGA CALENTANDO.

Description

Procedimiento para la preparación de una masa bituminosa de aplicación en caliente, acústicamente eficaz, masa preparada a partir del mismo y sus aplicaciones.

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una masa bituminosa de aplicación en caliente, acústicamente eficaz, especialmente una masa anti-resonancia para vehículos a motor, en la que el betún y otras sustancias adicionales tales como polímeros, ceras y resinas adhesivas no reticulables se mezclan juntos a temperaturas de 100ºC a 200ºC para formar una masa homogénea. Además, la invención se refiere a una masa bituminosa así como a una lámina de betún, acústicamente eficaz, preparadas según este procedimiento.

Masas de este tipo se usan especialmente en vehículos a motor para el recubrimiento de chapas de carrocería y sirven para la atenuación del sonido, supresión de resonancia y protección contra la corrosión. Como ejemplo del estado de la técnica se hace referencia al documento EP 0 617 098. Masas de este tipo se aplican en la mayoría de los casos a temperaturas de 100ºC a 160ºC sobre las chapas de carrocería en procedimientos en ausencia de aire o de extrusión, bajo control robótico, antes de que las chapas de carrocería sean pintadas.

Las masas convencionales de aplicación en caliente, así como las láminas de betún, se comportan como materiales termoplásticos clásicos, de manera que, por ejemplo en el compartimento del motor, las temperaturas elevadas a causa del calor del motor o de la radiación solar pueden empeorar sus propiedades amortiguadoras y otros parámetros físico-mecánicos tales como dureza, empañamiento, rigidez.

Recientemente ha surgido el requisito de que los recubrimientos para chapas de carrocería ejerzan un efecto de rigidización además de su eficacia acústica. El motivo de esto reside en el requisito de reducir el peso en la construcción del automóvil que tiene como consecuencia la aspiración a reducir el espesor de las chapas. Las masas anti-resonancia a base de betún usadas hasta ahora no pueden satisfacer este requisito, porque para conseguir un efecto de rigidización se deben usar sistemas reactivos que, mediante modificación de su estructura molecular o de su peso molecular, determinan determinadas propiedades de la masa.

Ya han sido añadidas resinas de alto punto de fusión a las masas bituminosas para lograr una mayor dureza. No obstante, puesto que los vehículos a motor se calientan a menudo muy fuertemente debido a la radiación solar y, cuando se usan estas masas en el compartimento del motor, el motor provoca grandes calentamientos de la masa anti-resonancia aplicada, estas masas a menudo se vuelven más blandas de lo deseado a pesar de la adición de resinas de alto punto de fusión, por lo que pierden por completo su efecto de rigidización e incluso pueden derretir-
se.

La invención se basa en el problema de desarrollar un procedimiento para la preparación de una masa bituminosa acústicamente eficaz, especialmente una masa anti-resonancia para un vehículo a motor, que conduzca a una masa con alto efecto de rigidización sin disminuir la eficacia acústica y que mantenga su efecto de rigidización incluso a temperaturas más altas. Además, se debe desarrollar una masa bituminosa y una lámina de betún que se pueden preparar según el procedimiento.

El problema mencionado en primer lugar se resuelve según la invención de tal forma que la masa, después de mezclarse, se enfría por debajo de 130ºC y luego se le añade una resina térmicamente reticulable o una combinación de reactivos térmicamente reticulables.

Mediante este modo de proceder se obtiene inicialmente una masa lo suficientemente fluida para su aplicación sobre chapas de carrocería por el procedimiento de extrusión mediante toberas de rendija ancha. Sólo cuando después de la subsiguiente pintura del vehículo a motor, éste se somete a temperaturas de aproximadamente 160ºC a 200ºC durante aproximadamente media hora en el horno de secado de pintura, se produce la polirreacción de las sustancias añadidas y, con ello, un endurecimiento de la masa. Presumiblemente, la resina reticulable forma en la masa bituminosa una red de tipo espuma que sostiene la masa bituminosa. De esta forma, la masa, después de la polirreacción (reticulación), se mantiene firme incluso a altas temperaturas, de manera que conserva su función de rigidización independientemente de las temperaturas.

No se conocía aún, ni de la bibliografía ni de la experiencia de los expertos, una policondensación de resinas alquilfenólicas en el medio bituminoso. Mediciones han demostrado que en una masa preparada por el procedimiento según la invención el factor de pérdida a altas temperaturas, tales como las que prevalecen en el compartimento del motor de un vehículo a motor, es sustancialmente mayor que en masas bituminosas comparables sin la adición de una resina reticulable o de la combinación de reactivos térmicamente reticulables. Por este motivo es especialmente adecuada una masa preparada según este procedimiento como masa anti-resonancia en el compartimento del motor o en la zona del techo de vehículos a motor.

El enfriamiento de la masa antes de la adición de la resina térmicamente reticulable puede llevarse a cabo de forma especialmente sencilla si el enfriamiento se realiza mediante la adición de otros componentes de la receta.

El procedimiento según la invención también es adecuado para la preparación de láminas de betún por calandrado de la masa para formar una lámina tras la adición de la resina térmicamente reticulable o de la combinación de reactivos térmicamente reticulables. Tales láminas de betún acústicamente eficaces pueden estar constituidas por una o más capas y sirven especialmente como revestimientos anti-resonancia en vehículos a motor, y pueden ser autoadhesivos, adhesivos por fusión o magnéticamente adhesivos de acuerdo al modo en que son instalados en el vehículo a motor. También es posible equipar tales láminas con cubiertas, tales como, por ejemplo, láminas de metal.

El problema mencionado en segundo lugar, a saber, la creación de una masa bituminosa y de una lámina de betún que se pueden preparar según el procedimiento, se resuelve según la invención mediante la adición de una resina térmicamente reticulable o una combinación de reactivos reticulables.

Una masa de este tipo se puede aplicar fácilmente en caliente y tras la polirreacción y reticulación presenta un elevado efecto de rigidización, sin perjuicio de su eficacia acústica. Esta eficacia, incluso a temperaturas tales como las que se dan en el compartimento del motor y la zona del techo de vehículos a motor, será sustancialmente mayor mediante el aditivo según la invención que en masas bituminosas sin el aditivo. Ventajas adicionales de la masa según la invención en comparación con las masas bituminosas hasta ahora conocidas, son que tras su endurecimiento la masa presenta una superficie seca y no pegajosa, y que de ella no se desprenden sustancias volátiles que provoquen un empañamiento.

Ventajosos perfeccionamientos de la invención se caracterizan en las reivindicaciones subordinadas. Sus ventajas específicas resultan de las siguientes descripciones. La masa según la invención se puede aplicar a las chapas de carrocería mediante toberas planas. No obstante, también es posible que la masa sirva como material de partida para una lámina de betún acústicamente eficaz para ser aplicada a chapas de metal. El efecto de rigidización se alcanza entonces por adhesión de la lámina a las chapas de carrocería. Con ello, se tiene la ventaja de que la lámina es fácil de deformar antes de la policondensación en el horno de secado de pintura, y puede, por tanto, adaptarse fácilmente al contorno y formas de las chapas del vehículo a motor. También se pueden concebir, no obstante, sistemas sándwich tales como, por ejemplo, láminas magnéticas con láminas de betún rigidizadas o láminas magnéticas con una lámina de aluminio adosada.

La masa según la invención posee en el estado endurecido las siguientes propiedades físico-mecánicas:

Resistencia al calor	-hasta 215ºC/30 min (boca abajo + vertical)
Dureza	85-98 Shore
Resistencia a la flexión (EN 63)	28-36 kN/cm^{2} (a 3 mm de flexión)
Módulo de elasticidad (EN 65)	160-210 Gpa (a 3 mm de flexión)

Las resinas conocidas con los nombres comerciales Alresen PA 101, Alresen PA 321 y Alresen PA 341 de la compañía Vianova Resins GmbH de Wiesbaden, han manifestado ser ventajosas como resinas alquilfenólicas. Estos resoles alquilfenólicos tienen una constitución molecular distinta y contienen diferentes cantidades de grupos reactivos hidroximetilo y metilenéter. Estos grupos provocan la reticulación, pero al mismo tiempo proporcionan una buena adhesión superficial.

Para ser totalmente eficaces, estas resinas Alresen se deben hacer reaccionar con óxidos metálicos. En este caso, han obtenido buenos resultados con óxido de magnesio. La resorcina, asimismo usada como aditivo, actúa de forma muy activa en la sustitución electrófila. Reacciona con grupos metilol ya a partir de 60ºC y regula el grado de reticulación y, por tanto, la dureza de la masa, su resistencia a la flexión, el módulo de elasticidad, la resistencia al calor y las propiedades acústicas de la masa.

Para el caso de aplicación como masa anti-resonancia, la siguiente receta ha demostrado ser especialmente ventajosa. En esta mezcla de diferentes polímeros, resinas y ceras, la polaridad del medio de reacción está óptimamente adaptada a la reacción deseada. Además, en esta masa se obtienen parámetros controlables de sus propiedades físico-mecánicas.

Betún B 180	42,0%
Agente adherente Centroplast	1,5%
Polímeros	1,3%
Cera	5,0%
Resina no reactiva	1,5%
Resina reactiva	8,5%
Óxido de magnesio	2,0%
Resorcina	0,5%
Pasta de aluminio	2,0%

(Continuación)

Materiales de carga:
Esferas huecas de microsilicato	14,0%
Mica	10,0%
Greda	2,7%
Cal viva	5,0%

El tipo de resina alquilfenólica y la relación en peso frente al óxido de magnesio y a la resorcina determinan el grado de rigidización de la masa e influyen sobre la eficacia acústica, el comportamiento térmico, la adherencia, la viscosidad y los parámetros de flujo y las propiedades mecánicas. La cal viva en la masa capta el agua que resulta por la policondensación.

La masa posee propiedades especialmente ventajosas si se prevé poliuretano alifático formilado como agente adherente, si como polímeros se emplean 1-4% de copolímero de poli(acetato de vinilo) (APV), y si se prevé como resina no reactiva resina de hidrocarburo hidrogenada.

Como explicación adicional de la invención se hace referencia a continuación a los dibujos. Estos muestran en la:

Fig. 1, la evolución de la temperatura de la masa durante la adición de sus componentes individuales,

Fig. 2, la viscosidad de la masa según la invención en función de la temperatura,

Fig. 3, el factor de pérdida según DIN 53440 de la masa según la invención en comparación con una masa convencional sin la adición de la resina polimerizada.

La Figura 1 muestra que la masa bituminosa se mezcla en primer lugar a temperaturas de hasta aproximadamente 180ºC. Después se procede a un enfriamiento a 110 hasta 120ºC, pero al menos a 125ºC. Sólo entonces se añaden, en particular, la resina reticulable, pero también el óxido de magnesio, la resorcina y los demás aditivos.

La Figura 2 permite reconocer que la viscosidad de la masa según la invención empieza a decaer primero fuertemente a temperaturas por encima de 89ºC, pero a 130ºC vuelve a aumentar de forma relativamente abrupta, ya que entonces se inicia la reticulación de la resina reactiva. Esta rigidización provocada mediante policondensación y reticulación se conserva incluso después de un enfriamiento ulterior de la masa.

Se deduce del diagrama según la Figura 3 que, mediante la adición según la invención de la resina reticulable, los factores de pérdida a temperaturas más elevadas son sustancialmente más altos que en una masa bituminosa convencional. El efecto anti-resonancia se ha desplazado, por tanto, en conjunto a temperaturas más elevadas.

Claims

1. Procedimiento para la preparación de una masa bituminosa de aplicación en caliente, acústicamente eficaz, especialmente una masa anti-resonancia para vehículos a motor, en la que el betún y otras sustancias adicionales tales como agentes adherentes, polímeros, ceras y resinas no reticulables se mezclan juntos a temperaturas de 130ºC a 180ºC para formar una masa homogénea, caracterizado porque la masa, después de la mezcladura, se enfría por debajo de 130ºC y se la añade entonces una resina térmicamente reticulable o una combinación de reactivos térmicamente reticulables.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el enfriamiento se produce mediante la adición de otros componentes de la receta.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la masa se calandra para formar una lámina después de la adición de la resina térmicamente reticulable o de la combinación de reactivos térmicamente reticulables.

4. Masa bituminosa de aplicación en caliente, acústicamente eficaz, especialmente masa anti-resonancia para vehículos a motor que se puede preparar según el procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que contiene betún y otras sustancias, tales como agentes adherentes, polímeros, ceras y resinas no reticulables, caracterizada por una adición de una resina térmicamente reticulable o una combinación de reactivos reticulables.

5. Lámina de betún de aplicación en caliente, acústicamente eficaz, especialmente masa anti-resonancia para vehículos a motor, que se puede preparar según el procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que contiene betún y otras sustancias, tales como agentes adherentes, polímeros, ceras y resinas no reticulables, caracterizada por una adición de una resina térmicamente reticulable o una combinación de reactivos reticulables.

6. Masa según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque contiene como combinación de reactivos térmicamente reticulables 3-25% de resina alquilfenólica, 2-5% de óxido de magnesio y 0,2-1% de resorcina.

7. Masa según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque contiene adicionalmente poliisocianato bloqueado.

8. Masa según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada por la siguiente composición:

Betún 35-80% Agente adherente 0,5-2% Polímeros 1-4% Cera 2-6% Resina no reactiva 0-3% Resina alquilfenólica 3-25% Óxido de magnesio 2-5% Resorcina 0,2-1% Agente coadyuvante tixotrópico 2-6% Pasta de aluminio 1-4% Materiales de carga, tales como greda, polvo de piedra caliza 15-30% Cal viva 3-6%

9. Masa según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada por la siguiente composición:

(Continuación)

Materlales de carga: Esferas huecas de microsilicato 14,0% Mica 10,0% Greda 2,7% Cal viva 5,0%

10. Masa según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque contiene como resina térmicamente reticulable resina alquilfenólica (tipo Novolak), endurecida mediante adición de resina melamínica o hexametilentetramina.

11. Masa según las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque contiene como resina térmicamente reticulable resinas epoxídicas en combinación con resinas fenólicas no autoendurecibles.

12. Masa según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque como agente adherente está previsto poliuretano alifático formilado.

13. Masa según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque como polímeros está previsto 1-4% de copolímero de poli(acetato de vinilo) (APV).

14. Masa según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque como resina no reactiva está prevista resina de hidrocarburo hidrogenada.