ES2313550T3 - Caucho de poliuretano preparado a partir de un polimero de terminado en isocianato que contiene polidienoles. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de un caucho de poliuretano mediante reacción de (a) prepolímeros de isocianato, que pueden ser obtenidos mediante la reacción de (a-1) isocianatos con (a-2) polidienol, con (b) compuestos con grupos reactivos frente a los isocianatos, que contienen polidienol, tomando la proporción en polidienol, que se aporta a la reacción de los componentes (a) y (b), un valor por encima del 50% en peso, referido al peso total de los componentes (a) y (b).
Description
Caucho de poliuretano preparado a partir de un
prepolímero de terminado en isocianato que contiene
polidienoles.
La invención se refiere a un caucho de
poliuretano, así como a un procedimiento para su obtención y a su
empleo como pegamento o como polea de rodadura. Por otra parte, la
invención se refiere a un prepolímero de isocianato para la
obtención de un caucho de poliuretano.
Se conocen en el estado de la técnica diversos
materiales elastómeros, tal como por ejemplo el caucho. Estos
materiales se utilizan en diversos campos de aplicación. Sin
embargo, se ha observado que los materiales elastómeros, conocidos,
no son adecuados para algunas aplicaciones, por ejemplo para
aplicaciones marítimas, tal como el recubrimiento de la madera, en
los que no son ventajosas ni las propiedades físicas de los
elastómeros ni la resistencia a la hidrólisis y a los productos
químicos de los elastómeros.
La tarea de la invención consistía en
proporcionar un material (o bien una mezcla de reacción), que
presentase, por un lado, un efecto adhesivo ventajoso y, por otro
lado, que presentase una resistencia ventajosa frente a los
productos químicos así como frente a la hidrólisis.
La tarea de la invención consistía, así mismo,
en proporcionar un material, que presentase una elasticidad
ventajosa, especialmente una mayor elasticidad en comparación con la
del caucho clásico a base de polibutadieno puro. Por otra parte, la
tarea de la invención consistía en proporcionar un material que
presentase propiedades mejoradas en cuanto a la resistencia y a la
dilatación frente al caucho clásico, a base de polibutadieno
puro.
Las tareas pudieron ser resueltas mediante la
incorporación de estructuras de polidieno, especialmente de
estructuras de polibutadieno en los materiales de poliuretano.
El objeto de la invención consiste en un
procedimiento para la obtención de un caucho de poliuretano, que
puede ser obtenido mediante la reacción de
- (a)
- prepolímeros de isocianato, que pueden ser obtenidos mediante la reacción de
- (a-1)
- isocianatos con
- (a-2)
- polidienol, con
- (b)
- compuestos con grupos reactivos frente a los isocianatos, que contienen polidienol,
tomando la proporción en
polidienol, que se aporta a la reacción de los componentes (a) y
(b), un valor por encima del 50% en peso, referido al peso total de
los componentes (a) y
(b).
Se entenderá por caucho de poliuretano un
polímero mixto que presente tanto grupos uretano así como, también,
grupos polidieno, preferentemente grupos polibutadieno.
El caucho de poliuretano, de conformidad con la
invención, puede ser obtenido mediante la reacción de un sistema de
poliuretano de 2 componentes que contenga un prepolímero de
poliisocianato (a) y un componente poliol (b).
En el ámbito de esta invención se entenderá por
"sistema de poliuretano" un sistema líquido, que contenga los
componentes (a) y (b) que han sido citados precedentemente, y que
pueda ser colado o pulverizado en un útil de moldeo o sobre una
superficie una vez que se haya producido la mezcla de los
componentes (a) y (b) y se endurezca a continuación (de manera
preferente sin empleo de presión externa).
Tras el endurecimiento del sistema de
poliuretano, de conformidad con la invención, se presenta, de manera
preferente, un caucho de poliuretano compacto. En el ámbito de esta
invención se entenderá por caucho de poliuretano compacto aquellos
poliuretanos, que hayan sido preparados sin aporte de agentes
propulsores. En caso dado, los compuestos empleados con grupos
reactivos frente al isocianato (componente b) pueden contener sin
embargo pequeñas proporciones de agua residual. De manera
preferente, el contenido en agua residual se encuentra por debajo
de 1% en peso, de manera especialmente preferente se encuentra por
debajo de un 0,3% en peso, referido al peso total del componente
(b) empleado.
Los cauchos de poliuretano endurecidos, de
conformidad con la invención, presentan, en general, una densidad
comprendida entre 0,8 g/l y 1,3 g/l, de manera preferente
comprendida entre 0,9 g/l y 1,1 g/l.
En la reacción para la obtención del caucho de
poliuretano, de conformidad con la invención, el componente (a)
contiene polidienol, de manera especial polibutadienol. Por otra
parte el componente (b) puede contener en caso dado, también,
polidienol, de manera especial polibutadienol.
En el procedimiento, de conformidad con la
invención, para la obtención de un caucho de poliuretano, la
proporción en polidienol, especialmente la proporción en
polibutadienol, que se aporta a la reacción de los componentes (a)
y (b), se encuentra por encima de un 50 por ciento en peso (% en
peso), de manera especialmente preferente se encuentra entre un 60
y un 90% en peso, referido al peso total de los componentes (a) y
(b).
En el componente (b) está contenido polidienol.
La proporción en polidienol, de manera especial en polibutadienol,
que se aporta a la reacción de los componentes (a) y (b), está
comprendida entre un 50 y un 85% en peso, de manera especial está
comprendida entre un 60 y un 80% en peso, referido al peso total de
los componentes (a) y (b).
Para calcular la proporción en polidienol,
especialmente en polibutadienol, que se aporta a la reacción de los
componentes (a) y (b), se determina en primer lugar el peso de los
componentes (a) y (b).
El peso del componente (a) es el peso total del
prepolímero de isocianato y se deduce a partir de la suma de los
pesos de los constituyentes (a-1) y
(a-2). El peso del componente (b) es el peso total
de todos los compuestos, que presentan grupos reactivos frente a
los isocianatos.
El peso del componente (b) se deduce por lo
tanto, preferentemente, a partir de la suma de los pesos de los
(b-1), (b-2), (b-3),
(b-4) y/o (b-5). Por otra parte
otros productos, que se aportan a la reacción entre (a) y (b),
tales como, por ejemplo, los catalizadores, contribuyen al peso del
componente (b) y, precisamente, cuando presenten grupos reactivos
frente a los isocianatos. Un ejemplo a este respecto está
constituido por los "catalizadores incorporables" conocidos en
el ramo técnico. Por el contrario, no contribuyen al peso del
componente (b) los productos auxiliares y aditivos, conocidos en el
ramo técnico, tales como por ejemplo los materiales de carga, los
inhibidores de los UV y similares, cuando no presenten grupos que
sean reactivos frente a los isocianatos.
Los sistemas, de conformidad con la invención,
contienen prepolímeros de poliisocianato a título de componente
(a). Los prepolímeros de poliisocianato pueden ser obtenidos
mediante la reacción de poliisocianatos (a-1), con
polidienoles (a-2) para dar prepolímeros. La
reacción se lleva a cabo, por ejemplo, a temperaturas comprendidas
entre 30 y 100ºC, de manera preferente comprendidas entre 50 y 80ºC.
La proporción entre los grupos isocianato y los grupos OH se elige
en este caso mediante el empleo de cantidades correspondientes de
los componentes (a-1) y (a-2) de
tal manera, que el contenido en NCO del prepolímero esté comprendido
entre un 3 y un 20% en peso, de manera preferente entre un 5 y un
17% en peso, de manera especialmente preferente entre un 8 y un 13%
en peso. Para excluir reacciones secundarias debidas al oxígeno del
aire, la reacción puede ser llevada a cabo bajo gas inerte, de
manera preferente bajo nitrógeno.
Como poliisocianatos (a-1) se
emplean los diisocianatos y/o los poliisocianatos usuales, de tipo
alifático, cicloalifático y, de manera especial, de tipo aromático.
De manera preferente, se emplean el toluilendiisocianato (TDI), el
difenilmetanodiisocianato (MDI) y, de manera especial, las mezclas
formadas por difenilmetanodiisocianato y por
polifenilenpolimetilenpoliisocianatos (MDI en bruto). Es muy
preferente que los poliisocianatos estén constituidos por
diisocianatos. De manera especialmente preferente, se empleará el
4,4'-MDI.
De igual modo, los isocianatos pueden estar
modificados, por ejemplo mediante la incorporación de grupos de
uretodiona, de carbamato, de isocianurato, de carbodiimida y/o de
alofanato.
Los poliisocianatos (a-1) se
hacen reaccionar con los polidienoles (a-2) para la
obtención del prepolímero de isocianato (a). El componente
(a-2) está constituido por polímeros constituidos
por dienos conjugados, que presenten, al menos, un grupo hidroxilo
(de manera preferente situado en el extremo de la cadena). Los
polidienoles (a-2) son conocidos en general y están
descritos, por ejemplo, en la publicación US 4,039,593.
En una forma preferente de realización, el
componente (a-2) presenta una funcionalidad OH
comprendida entre 1,5 y 3, de una manera más preferente comprendida
entre 2,0 y 2,6. La funcionalidad OH se deduce del número de grupos
OH realmente presentes por molécula de polímero diénico.
En una forma preferente de realización, el
componente (a-2) presenta un peso molecular promedio
en número comprendido entre 500 y 6.000 g/mol, de manera preferente
comprendido entre 1.000 y 5.000 g/mol, de manera más preferente
comprendido entre 1.500 y 4.000 g/mol, de manera especial por encima
de 2.000 hasta 3.500 g/mol.
En una forma de realización, de conformidad con
la invención, se utiliza un polidienol (a-2) de
conformidad con la fórmula general (1):
(1)HO-A-OH
en la que A significa un
homopolímero a base de un monómero diolefínico conjugado o significa
un copolímero a base de dos o de varios monómeros
diolefínicos.
Los monómeros diolefínicos adecuados son las
1,3-diolefinas, de manera especial el
1,3-butadieno así como el
2-metil-1,3-butadieno.
De manera preferente se emplea el 1,3-butadieno.
En una forma preferente de realización, el
constituyente "A" de la fórmula general (1), a barca los
módulos A1, A2 y/o A3. Los módulos A1, A2 y A3 se forman en este
caso mediante polimerización del 1,3-butadieno.
En el caso del módulo A1 se trata de un isómero
cis con la siguiente estructura:
en la que n significa
1.
En el caso del módulo A2 se trata de un isómero
trans con la siguiente estructura:
en la que n significa
1.
En el caso del módulo A3 se trata de un isómero
vinílico con la siguiente estructura:
en la que n significa
1.
El asterisco (*) simboliza en las estructuras
precedentes los puntos de enlace con otro módulo (elegido entre A1,
A2 y/o A3) o con un grupo OH.
Los módulos A1, A2 y A3 pueden estar presentes
en el polímero HO-A-OH dispuestos en
forma de bloques, dispuestos de manera alternante y/o pueden estar
dispuestos según una distribución estadística. De manera preferente,
los módulos A1, A2 y A3 se presentan distribuidos de manera
estadística.
Es preferente que los módulos A1, A2 y A3 estén
presentes en el constituyente "A" en las cantidades
siguientes:
- el módulo A1
- en una cantidad comprendida entre un 5 y un 30% en peso, de manera especialmente preferente comprendida entre un 15 y un 25% en peso,
- el módulo A2
- en una cantidad comprendida entre un 40 y un 90% en peso, de manera especialmente preferente comprendida entre un 50 y un 70% en peso,
- el módulo A3
- en una cantidad comprendida entre un 5 y un 30% en peso, de manera especialmente preferente comprendida entre un 15 y un 25% en peso,
respectivamente referido al peso
total del constituyente "A", que contiene los módulos A1, A2
y/o
A3.
En una forma preferente de realización, el
constituyente "A" de la fórmula general (1), contiene entre 10
y 100, de manera más preferente contiene entre 15 y 85, de manera
especialmente preferente contiene entre 25 y 75 y, de manera
especial, contiene entre 35 y 65 módulos, elegidos entre A1, A2 y/o
A3.
En una forma preferente de realización, el
polidienol (a-2) está constituido por un
polibutadienol, de manera especial está constituido por un
polibutadienol. Por lo tanto un objeto preferente de la invención
corresponde a un caucho de poliuretano, que puede ser obtenido
mediante la reacción de
- (a)
- prepolímeros de isocianato, que pueden ser obtenidos mediante la reacción de
- (a-1)
- isocianatos con
- (a-2)
- polidienol, con
- (b)
- compuestos con grupos reactivos frente a los isocianatos, que contienen polidienol,
tomando la proporción en
polidienol, que se aporta a la reacción de los componentes (a) y
(b), un valor por encima del 50% en peso, referido al peso total de
los componentes (a) y
(b).
El componente (a-2) se emplea en
una cantidad por encima de un 50 y hasta un 90% en peso, de manera
más preferente comprendida entre un 52 y un 80% en peso, de manera
especial comprendida entre un 55 y un 70% en peso, referido al peso
total de los componentes (a) y (b).
Así pues, constituyen también un objeto de la
invención los prepolímeros de isocianato (a), que pueden ser
obtenidos mediante la reacción de
- (a-1)
- isocianatos con
- (a-2)
- polidienol, de manera preferente polibutadienol,
siendo la cantidad de polidienol
(a-2) empleado mayor que un 50% en peso, referido al
peso total de los componentes (a-1) y
(a-2).
De manera preferente, los prepolímeros de
isocianato, de conformidad con la invención, contienen al componente
(a-2) en una cantidad mayor que un 50 y hasta un
90% en peso, de manera más preferente comprendida entre un 52 y un
80% en peso, de manera especial comprendida entre un 55 y un 70% en
peso, referido al peso total del prepolímero de isocianato.
En una forma preferente de realización se eligen
los componentes (a-1) y (a-2) y la
proporción de reacción de los componentes de tal manera, que el
prepolímero de isocianato resultante presente una viscosidad
comprendida entre 2.000 y 20.000 mPas, de manera más preferente
comprendida entre 5.000 y 15.000 mPas, de manera especial
comprendida entre 8.000 y 13.000 mPas, medida a 25ºC según la norma
DIN 53018.
A título de compuestos con átomos de hidrógeno
reactivos frente a los isocianatos (componente b) entran en
consideración aquellos compuestos que porten en la molécula dos o
más grupos reactivos, elegidos entre los grupos OH, los grupos SH,
los grupos NH, los grupos NH_{2} y los grupos CH-ácidos, tales
como por ejemplo los grupos \beta-diceto. Según
la elección del componente (b), el concepto de poliuretano abarca,
en el ámbito de esta invención, en general los productos de
poliadición de poliisocianato, por ejemplo también las
poliureas.
En una forma preferente de realización, el
componente (b) contiene uno o varios constituyentes elegidos
entre:
- (b-1)
- poliéterpoliol, que puede ser obtenido, de manera preferente, mediante la alcoxilación de una molécula de iniciación difuncional, trifuncional o tetrafuncional y que presente un peso molecular, promedio en número, por encima de 500 g/mol;
- (b-2)
- politetrahidrofurano;
- (b-3)
- poliésterpoliol, que presente, de manera preferente, un peso molecular, promedio en número, por encima de 500 g/mol;
- (b-4)
- polidienol, especialmente polibutadienol, que presente un peso molecular, promedio en número, por encima de 500 g/mol; y/o
- (b-5)
- agentes prolongadores de las cadenas.
En general, los poliéteroles y los poliésteroles
son conocidos en el ramo industrial y están descritos, por ejemplo,
en la publicación "Kunststoffhandbuch Polyurethane" Günter
Oertel, Carl-Hanser-Verlag, 2ª
edición 1983, capítulo 3.1.1.
Cuando se utilicen poliéteralcoholes a título de
(b-1), éstos se prepararán, en general, según
procedimientos conocidos, por ejemplo mediante la polimerización
aniónica con hidróxidos alcalinos, como catalizadores, y mediante
la adición de una molécula de iniciación que contenga enlazados
varios átomos de hidrógeno reactivos, constituida por uno o varios
óxidos de alquileno, elegidos entre el óxido de propileno (PO) y el
óxido de etileno (EO).
En una forma preferente de realización, se
emplea en el constituyente (b-1) un poliéterol con
un peso molecular, promedio en número, por encima de 400 y de hasta
5.000 g/mol, de manera preferente por encima de 500 y hasta 3.000
g/mol, de manera especialmente preferente comprendido entre 1.000 y
2.500 g/mol.
El componente (b-1) presenta, de
manera usual, una funcionalidad media comprendida entre 1,9 y 4, de
manera más preferente comprendida entre 2,0 y 3, de manera especial
comprendida entre 2,1 y 2,8. En este caso se entenderá por
funcionalidad la "funcionalidad OH teórica", que se deduce a
partir de la funcionalidad de las moléculas de iniciación
empleadas.
El constituyente (b-1) se
emplea, de manera usual, en una cantidad comprendida entre un 20 y
un 80% en peso, de manera preferente comprendida entre un 30 y un
70% en peso, referida al peso total del componente (b).
Como constituyente (b-2) se
emplean, de manera preferente, poliéteroles, que se obtienen
mediante la polimerización con apertura del anillo de
tetrahidrofurano. Estos politetrahidrofuranos presentan, de manera
preferente, una funcionalidad con un valor aproximado de 2. Por
otra parte, éstos presentan, de manera preferente, un peso
molecular, promedio en número, comprendido entre 500 y 4.000 g/mol,
de manera preferente comprendido entre 700 y 3.000 g/mol, de manera
especialmente preferente comprendido entre 900 y 2.500 g/mol. El
politetrahidrofurano (= PTHF) se conoce en el ramo técnico también
por las denominaciones de tetrametilenglicol (= PTMG), de
politetrametilenglicoléter (= PTMEG) o de óxido de
politetrametileno (= PTMO).
El constituyente (b-2) se
emplea, de manera usual, en una cantidad comprendida entre un 20 y
un 80% en peso, de manera preferente comprendida entre un 30 y un
70% en peso, referido al peso total del componente (b).
Cuando se utilicen poliésteralcoholes a título
de constituyente (b-3), entonces éstos se
prepararán, de manera usual, mediante condensación de alcoholes
polifuncionales, con 2 hasta 12 átomos de carbono, de manera
preferente con 2 hasta 6 átomos de carbono, con ácidos carboxílicos
polifuncionales con 2 hasta 12 átomos de carbono, por ejemplo con
el ácido succínico, el ácido glutárico, el ácido adípico, el ácido
subérico, el ácido azelaico, el ácido sebácico, el ácido
decanodicarboxílico, el ácido maleico, el ácido fumárico y, de
manera preferente, con el ácido ftálico, el ácido isoftálico, el
ácido tereftálico y con los ácidos naftalindicarboxílicos
isómeros.
En una forma preferente de realización se emplea
en el constituyente (b-3) un poliésterol con un peso
molecular, promedio en número, por encima de 400 y de hasta 5.000
g/mol, de manera preferente mayor que 500 y de hasta 3.000 g/mol,
de manera especialmente preferente comprendido entre 1.000 y 2.500
g/mol.
El constituyente (b-3) se
emplea, de manera usual, en una cantidad comprendida entre un 20 y
un 80% en peso, de manera preferente comprendida entre un 30 y un
70% en peso, referido al peso total del componente (b).
Como constituyente (b-4) se
emplean polidienol, de manera especial polibutadienol, que presenta,
de manera preferente, un peso molecular, promedio en número, mayor
que 500 g/mol. Para el constituyente (b-4)
encuentran aplicación todas las realizaciones que han sido hechas
precedentemente con relación al constituyente
(a-2).
El constituyente (b-4) se
emplea, de manera usual, en una cantidad comprendida entre un 20 y
un 80% en peso, de manera preferente comprendida entre un 30 y un
70% en peso, referido al peso total del componente (b).
Los compuestos con átomos de hidrógeno reactivos
frente a los isocianatos (b) pueden contener, a título de
constituyente (b-5), agentes prolongadores de las
cadenas. Los agentes prolongadores de las cadenas adecuados son
conocidos en el estado de la técnica. De manera preferente, se
emplean alcoholes difuncionales con pesos moleculares por debajo de
400 g/mol, de manera especial en el intervalo comprendido entre 60 y
150 g/mol. Ejemplos son el etilenglicol, el propilenglicol, el
dietilenglicol, el 1,4-butanodiol, el
dipropilenglicol, el tripropilenglicol. De manera preferente, se
empleará el 1,4-butanodiol.
El agente prolongador de las cadenas se emplea,
de manera usual, en una cantidad comprendida entre un 5 y un 20% en
peso, de manera preferente comprendida entre un 7 y un 16% en peso,
de manera especialmente preferente comprendida entre un 9 y un 15%
en peso, referido al peso total del componente (b).
Los cauchos de poliuretano, de conformidad con
la invención, presentan, en general, una dureza Shore A (medida
según la norma DIN 53505) comprendida entre 20 y 90, de manera
preferente una dureza Shore A comprendida entre 50 y 75. La dureza
preferente puede alcanzarse, por ejemplo, mediante la elección
adecuada del contenido en NCO del prepolímero de
poliisocianato.
La reacción de los componentes (a) y (b) se
lleva a cabo, en una forma preferente de realización, en presencia
de un catalizador (c). Como catalizadores se emplean, de manera
opcional, los catalizadores para la formación de poliuretano
usuales y conocidos, por ejemplo los compuestos orgánicos del
estaño, tales como el diacetato de estaño, el dioctoato de estaño,
el dilaurato de dibutilestaño y/o las aminas fuertemente básicas
tales como el diazabiciclooctano, la trietilamina o, de manera
preferente, la trietilendiamina o el
bis(N,N-dimetilaminoetil)éter.
El constituyente (c) se utiliza de manera usual
en una cantidad comprendida entre un 0,5 y un 5% en peso, de manera
preferente comprendida entre un 1 y un 3% en peso, referido al peso
total del componente (b).
La reacción de los componentes (a) y (b) se
lleva a cabo, en una forma preferente de realización, en presencia
de un material de carga (d). Con esta finalidad son adecuados, en
general, los materiales de carga usuales, conocidos en el campo de
la química del poliuretano. Ejemplos de materiales de carga
adecuados son las fibras de vidrio, las fibras minerales, las
fibras naturales tales como, por ejemplo, el lino, el yute o el
sisal, las granallas de vidrio, los silicatos tales como la mica o
la biotita, las sales tal como el carbonato de calcio, la creta o
el yeso. De manera especialmente preferente se emplea como material
de carga el caolín, de manera especial el caolín
calcinado.
calcinado.
El constituyente (d) se emplea, de manera usual,
en una cantidad comprendida entre un 5 y un 50% en peso, de manera
preferente comprendida entre un 10 y un 30% en peso, referido al
peso total del componente (b).
La reacción de los componentes (a) y (b) se
lleva a cabo, en caso dado, en presencia de (e) productos auxiliares
y/o aditivos, tales como por ejemplo reguladores de las celdillas,
agentes para el desmoldeo, pigmentos, protectores contra la llama,
compuestos tensioactivos y/o estabilizantes contra a degradación o
contra el envejecimiento por oxidación, por vía térmica, por vía
hidrolítica o por vía microbiana.
Los componentes (c), (d), y (e) pueden aportarse
tanto directamente a la reacción entre el componente isocianato (a)
y el componente poliol (b) así como, también, pueden aportarse a uno
de los dos componentes (a) y/o (b) como paso previo a la reacción.
De manera preferente, se aportan los componentes (c), (d), y (e) al
componente poliol (b) como paso previo a la reacción.
En el procedimiento, de conformidad con la
invención, se hacen reaccionar, en general, los componentes (a) y
(b) en cantidades tales, que la proporción equivalente entre los
grupos NCO y la suma de los átomos de hidrógeno reactivos esté
comprendida entre 1:0,8 y 1:1,25, de manera preferente comprendida
entre 1:0,9 y 1:1,15. En este caso una proporción de 1:1
corresponde a un índice NCO de 100.
Los cauchos de poliuretano, preparados de
conformidad con procedimiento, son adecuados para diversas
aplicaciones. De manera preferente, encuentran aplicación para la
fabricación de pegamentos de 2 componentes y de poleas de rodadura.
Ejemplos de poleas de rodadura son las ruedecillas para patinadores
en línea (Inline-Skater) y las ruedecillas para
maletas.
Así pues, el objeto de la invención consiste en
el empleo de los cauchos de poliuretano, de conformidad con la
invención, para la fabricación de una polea de rodadura, de manera
especial una ruedecilla para patinadores en línea
(Inline-Skater).
Por otra parte, constituye un objeto de la
invención una polea de rodadura, constituida por
- (i)
- un cubo de polea y aplicada superficialmente sobre el mismo por adherencia
- (ii)
- un caucho de poliuretano, de conformidad con la invención, en forma de superficie de rodadura.
En general, se entenderá en el ámbito de esta
invención por el concepto de "polea de rodadura" todas las
poleas que puedan ser aplicadas sobre un eje por medio del cubo de
la polea y que sirvan para que pueda moverse hacia delante el eje o
un dispositivo, unido con el mismo, por medio de un movimiento de
rodadura perpendicular al eje. Ejemplos de los dispositivos de este
tipo son las ruedecillas para patinadores en línea
(Inline-Skater) y las ruedecillas para
maletas.
maletas.
En una forma preferente de realización, el
diámetro externo de la polea de rodadura tiene una dimensión
comprendida entre 1 centímetro (cm) y 15 cm, de manera preferente
comprendida entre 3 cm y 8 cm. La polea de rodadura presenta, de
manera preferente, una anchura comprendida entre 0,5 y 5 cm, de
manera preferente comprendida entre 1 y 3 cm. Es posible que se
estreche hacia el exterior la anchura de la polea, especialmente la
anchura de la superficie de rodadura (ii). En este caso el
intervalo numérico, que ha sido dado precedentemente, de la polea
se refiere a la anchura máxima del cubo de la polea (i).
El cubo de la polea (i) está constituido, en
general, por material sintético, de manera preferente por un
material sintético duroplástico, o está constituido por metal, de
manera preferente por aluminio o acero. Éste presenta, en una forma
preferente de realización, un diámetro comprendido entre 0,5 y 10
cm, de manera preferente comprendida entre 1 y 4 cm.
La superficie de rodadura (ii) contiene el
caucho de poliuretano de conformidad con la invención. Son válidas
las explicaciones que han sido dadas precedentemente con relación a
las formas de realización preferentes de los cauchos de
poliuretano, de conformidad con la invención.
En una forma de realización, especialmente
preferente, la superficie de rodadura contiene un caucho de
poliuretano, que puede ser obtenido mediante la reacción de un
componente poliol (b), que contenga los constituyentes formados por
el politetrahidrofurano (b-2) y/o por el
polibutadienol (b-4). De manera especial, se emplea,
en este caso bien (b-2) o bien
(b-4).
En este caso es especialmente preferente el que
los constituyentes (b-2) y/o (b-4)
estén contenidos en una cantidad comprendida entre un 40 y un 100%
en peso, de manera especial comprendida entre un 60 y un 90% en
peso, referido al peso total del componente (b).
Finalmente, constituye un objeto de la
invención, el empleo de los cauchos de poliuretano, de conformidad
con la invención, para la obtención de un pegamento de 2
componentes. El pegamento de 2 componentes se utiliza, de manera
preferente, para el recubrimiento o para el sellado de capas de
substrato. Ejemplos de capas de substrato adecuadas son los
materiales sintéticos, los metales y/o la madera. A título de
ejemplo pueden considerarse como capas de substrato los tablones
para buques, especialmente los tablones para buques de madera.
Así pues, el objeto de la invención está
constituido, además, por un elemento de unión constituido por
- (i)
- una capa de substrato, especialmente una capa de madera y aplicada superficialmente sobre la mismo, por adherencia
- (ii)
- una capa de caucho de poliuretano, de conformidad con la invención.
De manera especial, los elementos compuestos, de
conformidad con la invención, son adecuados para aplicaciones
marítimas. Se entenderá por aplicación marítima el que el elemento
compuesto, de conformidad con la invención, puede entrar en
contacto con el agua de mar, al menos temporalmente, durante la
utilización de conformidad con las especificaciones.
En una forma preferente de realización, el
elemento compuesto, de conformidad con la invención, está
constituido por lo tanto a partir de
- (i)
- una capa de substrato, especialmente una capa de madera, y aplicada superficialmente sobre la misma, por adherencia
- (ii)
- una capa constituida por caucho de poliuretano de conformidad con la invención,
entrando en contacto con el agua de
mar, al menos temporalmente, la capa constituida por el caucho de
poliuretano.
En una forma de realización especialmente
preferente, el pegamento de 2 componentes o el elemento compuesto,
de conformidad con la invención, contiene un caucho de poliuretano,
que puede ser obtenido mediante la reacción de un componente poliol
(b), que contenga los constituyentes formados por el poliéterpoliol
(b-1) o por el poliésterpoliol
(b-3).
En este caso es especialmente preferente que los
constituyentes (b-1) o (b-3) estén
contenidos en una cantidad comprendida entre un 40 y un 100% en
peso, de manera especial entre un 60 y un 90% en peso, referido al
peso total del componente (b).
La invención se explica por medio de los
ejemplos siguientes.
Se homogeneizaron, en un recipiente mezclador
adecuado, 747 g de un poliéterpoliol a base de glicerina/óxido de
propileno con un peso molecular de 6.000 g/mol, 40 g de
1,4-butanodiol, 40 g de aluminosilicato de sodio
(al 50% en aceite de ricino), 3 g de diazabiciclooctano (al 33% en
dipropilenglicol), 150 g de un caolín calcinado así como 20 g de
pasta negra Bayflex® para dar un componente poliol.
Se dispusieron en un reactor de laboratorio 340
g de 4,4'-difenilmetanodiisocianato en forma de
escamas. A éstos se les dosificaron 60 g de
4,4'-difenilmetanodiisocianato modificado con
carbodiimida y se fundió la mezcla de los isocianatos. A
continuación se añadieron a la mezcla de isocianatos, líquida, 600 g
de polibutadieno terminado en OH con un índice de OH de 50 mg de
KOH/g, lentamente bajo agitación. La mezcla de la reacción se
calentó hasta 80ºC aproximadamente y se llevó a cabo a esta
temperatura, en el transcurso de 90 minutos aproximadamente, la
conversión para dar el componente isocianato del prepolímero NCO
mediante una conducción correspondiente de la
reacción.
reacción.
El producto obtenido presentó las propiedades
siguientes:
Viscosidad (20ºC): 10.000 mPas; contenido en
isocianato: 11% de NCO.
Se preparó una mezcla de reacción mediante la
mezcla de 200 g del componente poliol (según 1.1) con 118 g del
componente isocianato (según 1.2). Esta mezcla líquida de reacción,
con una proporción del 25,5% en estructuras de caucho en el
polímero, se utilizó a continuación para el pegado de madera. Con
esta finalidad se untaron con la mezcla de pegamento las maderas,
previstas para el revestimiento de la cubierta de un buque, y se
fijaron sobre la base.
Para evaluar el efecto de adherencia se pegaron
entre sí maderas de ensayo y se sometieron a una solicitación por
cizallamiento. Se determinó una resistencia al cizallamiento bajo
tensión de 350 N/cm^{2}.
Para evaluar la resistencia a la hidrólisis se
sometió el polímero endurecido a agua salada. En el transcurso de
un tiempo de almacenamiento de 5 días se observaron únicamente
modificaciones intrascendentes de la dureza (-1 ºSh A) así como una
absorción de agua irreversible de únicamente un 0,5%.
Se homogeneizaron en un recipiente mezclador
adecuado 918 g de politetrahidrofurano con un peso molecular de
2.000 g/mol, 40 g de 1,4-butanodiol, 20 g de
aluminosilicato de sodio (al 50% en aceite de ricino), 2 g de
diazabiciclooctano (al 33% en dipropilenglicol) así como 20 g de
pasta negra Bayflex® para dar un componente poliol.
Se dispusieron en un reactor de laboratorio 340
g de 4,4'-difenilmetanodiisocianato en forma de
escamas. A éstos se les dosificaron 60 g de
4,4'-difenilmetanodiisocianato modificado con
carbodiimida y se fundió la mezcla de los isocianatos. A
continuación se añadieron a la mezcla líquida de los isocianatos 600
g de polibutadieno terminado en OH con un índice de OH de 50 mg de
KOH/g, lentamente bajo agitación. La mezcla de la reacción se
calentó hasta 80ºC aproximadamente y se llevó a cabo a esta
temperatura, en el transcurso de 90 minutos aproximadamente, la
conversión para dar el componente isocianato del prepolímero NCO
mediante una conducción correspondiente de la reacción.
El producto obtenido presentó las siguientes
propiedades:
viscosidad (20ºC): 10.000 mPas; contenido en
isocianato: 11% de NCO.
Se calentó a 60ºC aproximadamente el molde
necesario para la fabricación de una polea, de manera especial un
molde metálico. En el molde metálico se introdujo el cubo de la
polea. Los componentes, que han sido descritos en los puntos 2.1 y
respectivamente 2.2 se calentaron hasta 50ºC aproximadamente.
Los componentes se mezclaron a continuación en
una proporción en peso entre componente poliol y componente
isocianato de 100 sobre 75 y la mezcla líquida de la reacción se
vertió en el molde metálico. Tras el endurecimiento y el desmoldeo
se obtuvo una polea "de caucho" altamente elástica con una
proporción en caucho del 26,2% aproximadamente con una dureza de
70º Shore A.
Las propiedades mejoradas pueden verse mediante
la comparación entre las elasticidades.
Se homogeneizaron en un recipiente mezclador
adecuado, 870 g de un polibutadieno terminado en OH con un índice
de OH de 50 mg de KOH/g, 43 g de 1,4-butanodiol, 65
g de un poliéter a base de trimetilolpropano/óxido de propileno
con un índice de OH de 875 mg de KOH/g, 2 g de diazabiciclooctano
(al 33% en dipropilenglicol) así como 20 g de pasta negra Bayflex®
para dar un componente poliol.
Se dispusieron en un reactor de laboratorio 340
g de 4,4'-difenilmetanodiisocianato en forma de
escamas. A estos se les dosificaron 60 g de
4,4'-difenilmetanodiisocianato modificado con
carbodiimida y se fundió la mezcla de los isocianatos. A
continuación se añadieron a la mezcla líquida de los isocianatos,
600 g de polibutadieno terminado en OH con un índice de OH de 50 mg
de KOH/g, lentamente bajo agitación. La mezcla de la reacción se
calentó hasta 80ºC aproximadamente y se llevó a cabo, a esta
temperatura, en el transcurso de 90 minutos aproximadamente, la
conversión para dar el componente isocianato del prepolímero NCO
mediante una conducción correspondiente de la reacción.
El producto obtenido presentaba las siguientes
propiedades:
viscosidad (20ºC): 10.000 mPas; contenido en
isocianato: 11% de NCO.
Se calentó a 60ºC aproximadamente el molde
necesario para la fabricación de una polea, especialmente un molde
metálico. En este molde metálico se introdujo el cubo de la polea.
Se calentaron a 50ºC aproximadamente los componentes que han sido
descritos en el ejemplo 3.1 y respectivamente 3.2. Los componentes
se mezclaron a continuación en una proporción en peso entre el
componente poliol y el componente isocianato de 100 sobre 110 y la
mezcla de la reacción líquida se vertió en el molde metálico.
Tras endurecimiento y desmoldeo se obtuvo una
polea "de caucho" de alta elasticidad con una proporción en
caucho del 73,6% aproximadamente con una dureza de 72º Shore A.
Las propiedades mejoradas pueden reconocerse
mediante la comparación de las elasticidades.
Claims (13)
1. Procedimiento para la obtención de un caucho
de poliuretano mediante reacción de
- (a)
- prepolímeros de isocianato, que pueden ser obtenidos mediante la reacción de
- (a-1)
- isocianatos con
- (a-2)
- polidienol, con
- (b)
- compuestos con grupos reactivos frente a los isocianatos, que contienen polidienol,
tomando la proporción en
polidienol, que se aporta a la reacción de los componentes (a) y
(b), un valor por encima del 50% en peso, referido al peso total de
los componentes (a) y
(b).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el polidienol (a-2)
presenta una funcionalidad OH comprendida entre 2,0 y 2,6 y/o un
peso molecular, promedio en número, por encima de 1.000 g/mol hasta
5.000 g/mol.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la proporción en estructuras de
polibutadieno está comprendida entre un 60% en peso y un 90% en
peso, referido al peso total de los componentes (a) y (b).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el componente
(b) contiene un poliéterpoliol (b-1), que puede ser
obtenido mediante la alcoxilación de una molécula de iniciación
difuncional, trifuncional o tetrafuncional y que presenta un peso
molecular, promedio en número, por encima de 500 g/mol.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el componente
(b) contiene un politetrahidrofurano (b-2).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el componente
(b) contiene un poliésterpoliol (b-3), que presenta
un peso molecular, promedio en número, por encima de 500 g/mol.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el componente
(b) contiene un polibutadienol (b-4), que presenta
un peso molecular, promedio en número, por encima de 500 g/mol.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el componente
(b) contiene un agente prolongador de las cadenas
(b-5).
9. Empleo de un caucho de poliuretano, preparado
según un procedimiento de conformidad con las reivindicaciones 4, 6
o 7, como pegamento de 2 componentes.
10. Empleo de un caucho de poliuretano,
preparado según un procedimiento de conformidad con la
reivindicación 5 o 7, en forma de de piezas moldeadas,
especialmente como poleas de rodadura.
11. Caucho de poliuretano, que puede ser
obtenido según un procedimiento de conformidad con las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como
isocianatos se emplean isocianatos aromáticos.
12. Polea de rodadura, constituida por
- (i)
- un cubo de polea y, fijada superficialmente sobre el mismo, por adherencia
- (ii)
- un caucho de poliuretano, como superficie de rodadura, de conformidad con la reivindicación 11.
13. Elemento compuesto, constituido por
- (i)
- una capa de substrato, especialmente una capa de madera, y fijada superficialmente sobre la misma, por adherencia
- (ii)
- una capa de caucho de poliuretano de conformidad con la reivindicación 11.
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