ES2285502T3

ES2285502T3 - Alfombrilla para vehiculo que comprende una espuma blanda, termomoldeada, de poliuretqno.

Info

Publication number: ES2285502T3
Application number: ES04765051T
Authority: ES
Inventors: Stephan Bauer; Klaus Wagner; Heinz-Dieter Lutter; Stefan Meyer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2007-11-16
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: WO2005033169A1; EP1664147A1; DE10343122A1; ATE361331T1; DE502004003711D1; EP1664147B1

Abstract

Alfombrilla para automóvil, que comprende una espuma blanda, termomoldeada, de poliuretano, obtenible mediante reacción de al menos i) poliisocianatos con ii) polioles con un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2 hasta un 50 % en peso, obtenible mediante polimerización por medio de radicales de monómeros olefínicos, adecuados, en un poliéterol que sirve como base para el injerto, para dar una espuma blanda de poliuretano, con una densidad de 10 hasta 150 g/l según DIN EN ISO 845 y, a continuación, moldeo térmico irreversible de la espuma blanda obtenida, a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos.

Description

Alfombrilla para vehículo, que comprende una espuma blanda, termomoldeada, de poliuretano.

La invención se refiere a una alfombrilla para automóvil, que comprende una espuma blanda, termomoldeada, a base de poliuretano que puede obtenerse mediante reacción de poliisocianatos con polioles polímeros para dar una espuma blanda de poliuretano y a continuación moldeo térmico irreversible de la espuma blanda obtenida a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos, así como al empleo de los polioles polímeros para la obtención de una espuma blanda de poliuretano, que puede moldearse de manera irreversible en moldes a temperaturas desde 120ºC hasta 250ºC.

Las espumas blandas moldeadas, a base de poliuretano, encuentran aplicación, por ejemplo, en la industria del automóvil, especialmente para la fabricación de alfombrillas para automóvil.

De este modo, la publicación EP 269 346 divulga una espuma termomoldeada, a base de un poliuretano y de una mezcla constituida por polipropilenglicol y por un poliol polímero, y su empleo como recubrimiento, especialmente como alfombrilla.

La publicación US 4 482 582 divulga un procedimiento para la obtención de una espuma de poliuretano con una densidad de 32 g/l mediante reacción de una mezcla 50/50 de un poliol y de un poliol polímero y TDI. La espuma obtenida puede elaborarse mediante moldeo térmico.

Estas espumas blandas moldeadas presentan, sin embargo, en general el inconveniente de que las piezas moldeadas presentan pequeños defectos de la espuma moldeada, que, por regla general, son provocadas debido al comportamiento a la fluencia insuficiente de la mezcla de poliuretano en el molde.

La tarea de la invención consistía, por lo tanto, en proporcionar espumas blandas moldeadas, especialmente grandes piezas moldeadas con unas dimensiones de aproximadamente 2 x 2 metros para el empleo como alfombrillas de automóvil, que no presenten los inconvenientes anteriormente citados.

La tarea pudo resolverse mediante el empleo de polioles polímeros para la fabricación de espumas blandas termomoldeadas de poliuretano.

El objeto de la invención está constituido, por lo tanto, por una espuma blanda termomoldeada de poliuretano, que puede obtenerse mediante la reacción de

i): poliisocianatos con

ii): polioles con un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2 hasta un 50% en peso,

para dar una espuma blanda de poliuretano, preferentemente una espuma blanda en bloques de poliuretano y a continuación moldeo térmico, irreversible, de la espuma blanda, obtenida, a temperaturas situadas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos, para dar la forma deseada.

Además, constituye el objeto de la invención un procedimiento para la obtención de una espuma blanda, termomoldeada, de poliuretano, que comprende las etapas:

A): reacción de

i): poliisocianatos con

para dar una espuma blanda de poliuretano, preferentemente una espuma blanda en bloques de poliuretano y, a continuación,

B): moldeo térmico, irreversible de la espuma blanda, obtenida, a temperaturas situadas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos.

Finalmente constituye un objeto de la invención el empleo de los polioles polímeros para la obtención de una espuma blanda de poliuretano, que puede moldearse de manera irreversible en moldes a temperaturas desde 120ºC hasta 250ºC.

Los poliisocianatos i), empleados para las espumas termomoldeadas, según la invención y para el procedimiento, según la invención, están constituidos por los isocianatos usuales en el campo de los poliuretanos. En general entran en consideración los isocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y aromáticos, polivalentes. Serán preferentes los diisocianatos y los poliisocianatos aromáticos, que presenten en caso dado grupos uretano, que pueden ser obtenidos perfectamente desde el punto de vista industrial, tales como el 2,4- y el 2,6-toluilendiisocianato, así como mezclas arbitrarias de estos isómeros, el 2,2'- y el 2,4'- y el 4,4'-difenilmetanodiisocianato así como mezclas arbitrarias de estos isómeros, mezclas formadas por los 2,2'-, 2,4'-, 4,4'-difenilmetano-diisocianatos y polifenil-polimetilen-poliisocianatos (MDI en bruto) y mezclas formadas por toluilen-diisocianatos y MDI en bruto. Los prepolímeros de MDI son especialmente preferentes.

Los polioles empleados para las espumas termomoldeadas, según la invención, y para el procedimiento, según la invención, con un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2 hasta un 50% en peso ii) están constituidos por los polioles polímeros usuales en el campo de los poliuretanos, que frecuentemente se denominan también polioles de Graft. Estos polioles polímeros son conocidos en general y pueden ser adquiridos en el comercio y se preparan, por regla general, mediante polimerización por medio de radicales de monómeros olefínicos adecuados, por ejemplo el estireno, el acrilonitrilo, los acrilatos y/o la acrilamida, en un poliéterol que sirve como base para el injerto. Las cadenas laterales se forman, por regla general, mediante transferencia de los radicales de las cadenas polímeras en crecimiento sobre el poliéterol. El poliol polímero contiene, además de los copolímeros de injerto, preponderantemente homopolímeros de olefinas, dispersados en el poliéterol no modificado.

En una forma preferente de realización, se emplearán como monómeros el acrilonitrilo, el estireno, el especialmente el estireno y el acrilonitrilo en la relación comprendida entre 1:1 hasta 3:1, y se prepararán como fase continua en caso dado en presencia de otros monómeros, de un macrómero, de un moderador y con empleo de un iniciador por medio de radicales, en la mayoría de los casos azocompuestos o compuestos peróxido, en un poliéterol o bien poliésterol.

Como poliéteroles de soporte entran en consideración, usualmente, los compuestos con una funcionalidad en grupos hidroxilo desde 1,8 hasta 8, preferentemente desde 2 hasta 3, con un índice de hidroxilo desde 20 hasta 100 mg de KOH/g, preferentemente desde 25 hasta 70 mg KOH/g, preparado mediante polimerización aniónica, catiónica o neutra (DMC) de óxidos de alquileno, preferentemente de óxido de etileno y/o de óxido de propileno.

Los macrómeros, que se denominan también como estabilizantes, son polioles lineales o ramificados con un peso molecular, promedio en número de hasta 2.000 g/mol, que, en la mayoría de los casos, contienen un grupo extremo reactivo, olefínicamente insaturado. El grupo, etilénicamente insaturado, puede introducirse mediante reacción con anhídridos (anhídrido del ácido maleico, ácido fumárico), derivados de acrilato y de metacrilato así como derivados de isocianato, tales como el isocianato de 3-isopropenil-1,1-dimetilbencilo, el isocianato-metacrilato de etilo, sobre un poliol ya existente.

Durante la polimerización por medio de radicales se incorporarán los macrómeros de manera concomitante en la cadena del copolímero. De este modo se forman copolímeros bloque con un bloque de poliéter- y un bloque de poliacrilonitrilo-estireno, que actúan como favorecedores de la transferencia entre la fase continua y la fase dispersada y reprimen la aglomeración de las partículas de poliol polímero. La proporción de los macrómeros se encuentra comprendida, usualmente, entre un 1 y un 15% en peso, referido al peso total de los monómeros empleados para la obtención del poliol polímero.

Para la obtención de los polioles polímeros se emplearán, usualmente, moderadores, que se denominan también agentes para la transferencia de las cadenas. Los moderadores reducen el peso molecular del copolímero en formación, debido a la transferencia de las cadenas del radical en crecimiento, con lo cual se reduce la reticulación entre las moléculas polímeras, lo cual influye sobre la viscosidad y sobre la estabilidad a la dispersión así como sobre la aptitud a la filtración de los polioles polímeros. La proporción de los moderadores se encuentra comprendida, usualmente, entre un 0,5 y un 25% en peso, referido al peso total de los monómeros empleados para la obtención del poliol polímero. Los moderadores, que se utilizan usualmente para la obtención de los polioles polímeros, son los alcoholes, tales como el 1-butanol, el 2-butanol, el isopropanol, el etanol, el metanol, el ciclohexano, el tolueno, los mercaptanos, tales como el etanotiol, el 1-heptanotiol, el 2-octanoetiol, el 1-dodecanotiol, el tiofenol, el tioglicolato de 2-etilhexilo, el tioglicolato de metilo, el ciclohexilmercaptano así como los compuestos de enoléter, la morfolina y el a-(benzoiloxi)estireno.

Para la iniciación de la polimerización por medio de radicales se emplean, usualmente, compuestos peróxido o compuestos azoicos, tales como el peróxido de dibenzoilo, el peróxido de lauroilo, el hexanoato de t-amilperoxi-2-etilo, el peróxido de di-t-butilo, el peroxicarbonato de diisopropilo, el peroxi-2-etilhexanoato de t-butilo, el perpivalato de t-butilo, el pemeo-decanoato de t-butilo, el perbenzoato de t-butilo, el percrotonato de t-butilo, el perisobutirato de t-butilo, peroxi-1-metilpropanoato de t-butilo, el peroxi-2-etilpentanoato de t-butilo, el peroxioctanoato de t-butilo y el perftalato de di-t-butilo, el 2,2'-azobis(2,4-dimetil-valeronitrilo), el 2,2'-azobisisobutironitrilo (AIBN), el 2,2'-azobisisobutirato de dimetilo, el 2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo) (AMBN), el 1,1'-azobis(1-ciclohexanocarbonitrilo). La proporción de los iniciadores se encuentra comprendida, usualmente, entre un 0,1 y un 6% en peso, referido al peso total de los monómeros empleados para la obtención del poliol polímero.

La polimerización por medio de radicales para la obtención de los polioles polímeros se llevará a cabo, debido a la velocidad de la reacción de los monómeros así como al tiempo de semivida de los iniciadores, usualmente a temperaturas desde 70 hasta 150ºC y a una presión de hasta 20 bares. Las condiciones de reacción preferentes para la obtención de los polioles polímeros son temperaturas desde 80 hasta 140ºC a una presión desde la presión atmosférica hasta 15 bares.

Los polioles polímeros se preparan en procedimientos en continuo, con empleo de cubas con agitación con alimentación y descarga continuas, con cascadas de cubas con agitación, con reactores tubulares y con reactores de serpentín con alimentación y descarga en continuo, o en procedimientos discontinuos, por medio de un reactor por tandas o por medio de un reactor por semicargas.

Los polioles polímeros pueden emplearse solos o en mezcla con los polioles tradicionales, especialmente con poliéterpolioles. Lo importante consiste en que la mezcla de poliol resultante ii) contenga, al menos, un poliol polímero y que presente un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2% en peso hasta un 50% en peso, preferentemente desde un 5% en peso hasta un 45% en peso, referido al peso total de la mezcla de poliol.

Para la obtención de las espumas, según la invención y para la realización del procedimiento según la invención, pueden emplearse, además de los componentes constituidos por los poliisocianatos i) y por los polioles ii), también los otros componentes opcionales, conocidos por el técnico en la materia, siguientes:

iii): catalizadores,

iv): estabilizantes,

v): agentes propulsores, preferentemente agua y/o CO_{2}, y

vi): aditivos, tales como agentes protectores contra la llama, colorantes, pigmentos, cargas y similares.

Para la obtención de los poliuretanos, según la invención, se harán reaccionar los poliisocianatos orgánicos i), los polioles ii), en caso dado en presencia de los componentes iii) hasta vi) citados.

Durante la obtención de los poliuretanos, según la invención, se combinarán el isocianato y el componente poliol al menos en una cantidad tal, que la relación de equivalentes entre los grupos isocianato y la suma de los átomos de hidrógeno activos se encuentre comprendida entre 1:0,7 hasta 1:1,25, preferentemente desde 1:1,05 hasta 1:1,2.

Los componentes i) e ii) y, en caso dado, iii) hasta vi) es elegirán, en una forma preferente de realización, de tal manera que la espuma blanda de poliuretano, resultante, presente una dureza al aplastamiento, según DIN EN ISO 3386, con un 40% de deformación, desde 0,1 kPa hasta 15 kPa, preferentemente desde 1 kPa hasta 8 kPa.

Además, en una forma preferente de realización, se elegirán los componentes i) e ii) y, en caso dado, iii) hasta vi) de tal manera, que la espuma blanda de poliuretano resultante esté constituida por una espuma blanda de poliuretano elástica, es decir que esté constituida por una espuma que tras deformación momentánea (15 segundos en el ensayo de compresión según DIN 53577) de un 50% de su espesor no presente una deformación remanente mayor que un 2% de su espesor original, al cabo de 10 minutos. Además en una forma preferente de realización la elasticidad de rebote de la espuma blanda de poliuretano se encuentra comprendida entre un 30 y un 80%, preferentemente entre un 40 y un 70% según DIN EN ISO 8301.

Además los componentes i) e ii) y, en caso dado, iii) hasta vi) se elegirán, en general, de tal manera, que la espuma blanda de poliuretano resultante presente una densidad según DIN EN ISO 845 desde 10 hasta 150 g/l, preferentemente desde 20 hasta 50 g/l. Además presenta, en general, una permeabilidad al aire desde 20 hasta 250 dm^{3}/min, preferentemente desde 50 hasta 150 dm^{3}/min, medida según DIN EN ISO 7231.

Los parámetros físicos, anteriormente indicados, se refieren tanto a la espuma blanda de poliuretano obtenida mediante la reacción de los componentes i) e ii) y, en caso dado, iii) hasta vi), que se obtienen preferentemente en forma de una espuma blanda en bloques de poliuretano, así como también a la espuma blanda termomoldeada de poliuretano obtenida a continuación mediante moldeo térmico.

En la etapa B) del procedimiento, según la invención, se lleva a cabo el moldeo térmico irreversible de la espuma blanda, obtenida en la etapa A), preferentemente de la espuma blanda en bloques, a temperaturas situadas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos.

En general, se han acreditado como adecuadas en este caso temperaturas desde 100 hasta 250ºC, preferentemente desde 120 hasta 200ºC.

El tiempo de prensado en el proceso de moldeo térmico se encuentra comprendido, en general, entre 0,1 y 10 minutos, preferentemente entre 0,2 y 3 minutos.

En el ámbito de esta invención se entenderá por moldeo irreversible cuando la densidad de la espuma de poliuretano termomoldeada no varíe en una proporción mayor que el 5%, preferentemente mayor que el 2% en el intervalo de temperaturas desde - 70 hasta + 70ºC sin acción de la presión y a temperatura y humedad constantes durante un período de tiempo de un año, en un punto arbitrario de la espuma de poliuretano termomoldeada. Además, cuando no se verifique ninguna modificación, reconocible a simple vista, de la estructura dada mediante el proceso de moldeo térmico.

Además de la espuma blanda termomoldeada de poliuretano, según la invención, y del procedimiento, según la invención, constituye otro objeto de la invención el empleo de los polioles polímeros para la fabricación de una espuma blanda de poliuretano, que se moldea, de manera irreversible, a temperaturas desde 100ºC hasta 250ºC, preferentemente desde 120 hasta 200ºC.

En una forma preferente de realización se emplearán los polioles anteriormente citados, indicados con mayor detalle como componente ii), con un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2 hasta un 50% en peso. Estos se harán reaccionar, en general, con los componentes, anteriormente citados, i) y, en caso dado, iii) hasta vi) tal como se ha descrito precedentemente.

En una forma preferente de realización, se emplearán los polioles polímeros para la obtención de una espuma blanda de poliuretano, que se moldea, de manera irreversible, en forma de una alfombrilla para automóvil.

La invención se explicará con mayor detalle por medio de los ejemplos siguientes.

Ejemplos

Los ejemplos 1 a 3 corresponden a un ensayo manual, habiéndose preparado la espuma mediante la reacción de los componentes según la tabla 1. Las propiedades físicas de la espuma blanda de poliuretano, resultante, se han representado en la tabla 2.

Para ensayar la aptitud al moldeo térmico irreversible se moldeó la espuma blanda de poliuretano procedente de los ejemplos 1 a 3, en una plancha gofrada a 200ºC. La figura 1 muestra una imagen de la espuma blanda termomoldeada, obtenida.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

1

TABLA 2

3

Los ejemplos 4 y 5 son ensayos mecánicos, habiéndose obtenido las espumas mediante reacción de los componentes según la tabla 3.

Para ensayar la aptitud al moldeo térmico irreversible se moldearon las espumas blandas de poliuretano de los ejemplos 4 y 5 en la herramienta Colorado revestimiento para suelos para platinas de alfombrillas de automóvil (40 mm) a 180ºC aproximadamente y durante un tiempo de compresión de 90 segundos. Las platinas tuvieron que someterse a un calentamiento previo durante aproximadamente 15 segundos como paso previo a su cierre complete, para evitar un desgarre (la prensa no debe cerrarse "en el caso libre"). La contracción se determinó con un valor de aproximadamente 1% (10 mm sobre 1.000 mm).

Las figuras 2 y 3 presentan imágenes de la espuma blanda termomoldeada obtenida en forma de una alfombrilla para automóvil.

Claims

1. Alfombrilla para automóvil, que comprende una espuma blanda, termomoldeada, de poliuretano, obtenible mediante reacción de al menos

i): poliisocianatos con

ii): polioles con un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2 hasta un 50% en peso, obtenible mediante polimerización por medio de radicales de monómeros olefínicos, adecuados, en un poliéterol que sirve como base para el injerto,

para dar una espuma blanda de poliuretano, con una densidad de 10 hasta 150 g/l según DIN EN ISO 845 y, a continuación, moldeo térmico irreversible de la espuma blanda obtenida, a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos.

2. Alfombrilla para automóvil según la reivindicación 1, caracterizada porque la espuma blanda termomoldeada de poliuretano presenta una dureza al aplastamiento según DIN EN ISO 3386 con un 40% de deformación, desde 0,1 kPa hasta 15 kPa y, preferentemente, una elasticidad al rebote de 30 hasta 80 según DIN EN ISO 8301.

3. Procedimiento para la obtención de una alfombrilla para automóvil, que comprende una espuma blanda, termomoldeada, de poliuretano, que comprende las etapas:

A): reacción de al menos

i): poliisocianatos con

ii): polioles con un contenido en polímeros termoplásticos desde un 2 hasta un 50% en peso, obtenible mediante polimerización por medio de radicales de monómeros olefínicos, adecuados, con un poliéterol que sirve como base para el injerto,

para dar una espuma blanda de poliuretano, con una densidad desde 10 hasta 150 g/l según DIN EN ISO 845 y, a continuación,

B): moldeo térmico irreversible de la espuma blanda obtenida, a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea de los polímeros termoplásticos, para dar una alfombrilla de automóvil.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la temperatura para el moldeo térmico se encuentra entre 120 y 250ºC.