ES2335599T3 - Metodo para la produccion de elementos combinados a base de espumas con base en isocianatos. - Google Patents
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Abstract
Método para la producción de elementos combinados de al menos una capa de cubierta a) y de un material de espuma rígida a base de isocianato b), donde entre la capa de cubierta a) y el material de espuma rígida a base de isocianato b) se ha aplicado un promotor de adhesión c), y la capa de cubierta a) se mueve continuamente y el promotor de adhesión c) y el material de partida para la espuma rígida a base de isocianato b) se aplican sucesivamente sobre la capa de cubierta, caracterizado porque la aplicación del promotor de adhesión c) se efectúa por medio de un disco rotante que se ha instalado horizontalmente o en una inclinación de hasta 15º, preferiblemente paralelo a la capa de cubierta, caracterizado porque el disco previamente mencionado se ubica a una altura de 0,02-0,2 m por encima de la capa de cubierta a humedecerse.
Description
Método para la producción de elementos
combinados a base de espumas con base en isocianatos.
La invención se refiere a un método de
elaboración de elementos combinados, compuestos de por lo menos una
capa de cubierta y una espuma plástica a base de isocianato
utilizando un promotor de adhesión.
En la actualidad se practica a gran escala la
elaboración de elementos combinados a partir de capas de cubierta,
en particular metálicas, y de un núcleo de espumas a base de
isocianato, en la mayoría de veces espumas de poliuretano (PUR) o
poliisocianurato (PIR), con frecuencia también denominados como
elementos sándwich, en instalaciones de cinta doble que funcionan
continuamente. Además de los elementos sándwich para el aislamiento
de refrigeradores, los elementos con capa de cubierta pintada cada
vez obtienen más importancia para el diseño de fachadas de las más
diversas edificaciones. Como capas de cubierta también se usan en
tal caso, además de placas de acero recubiertas, placas de acero
inoxidable, de cobre o de aluminio. En especial en los elementos de
fachada, la adhesión entre la espuma y la capa de cubierta desempeña
un papel decisivo. En matices oscuros de pintura, la capa de
cubierta externa aislada puede fácilmente calentarse a temperaturas
alrededor de 80ºC. En el caso de una adhesión insuficiente de la
espuma a la capa de cubierta aparecen en la superficie
irregularidades o protuberancias que son provocadas por la
separación de la espuma de la placa y hacen que la fachada no se
vea vistosa. Para eliminar estos problemas se aplican barnices
promotores de adhesión ya durante la fabricación del rollo. Debido
a razones de los procedimientos industriales, en los barnices
promotores de adhesión están contenidos aditivos como auxiliares de
flujo, agentes impermeabilizantes, purgadores de aire y similares.
Estos aditivos perturban el proceso de espumado de poliuretanos de
manera considerable. Además, tienen lugar interacciones entre el
barniz externo y el barniz del costado posterior en el rollo de
acero. Las sustancias transferidas adicionalmente al costado
posterior también tienen la mayoría de las veces una influencia
negativa sobre el proceso de espumado de PUR y llevan a defectos en
el elemento sándwich. Entretanto, incluso el tratamiento corona de
las capas de cubierta, que pertenece al estado de la técnica, no es
suficiente en muchos casos para eliminar estos defectos. Además,
por las razones más diversas puede suceder que la temperatura de la
cinta doble no se establezca de manera óptima en el sistema
respectivo. Esto aplica en particular en el caso de procedimientos
iniciales en la producción. Esto también puede tener una influencia
negativa sobre el proceso de espumado y la adhesión de la espuma a
la capa de cubierta metálica.
Además, durante la elaboración de los elementos
de sándwich muchas veces, por las más diversas razones, se llega a
inclusiones indeseadas de aire, llamadas grietas, entre la placa y
la espuma rígida de poliuretano, en la capa de cubierta inferior y
superior. Estas inclusiones de aire entre la placa y la espuma
conducen, especialmente en cambios severos de temperatura en la
aplicación como elemento de fachada, a irregularidades o
protuberancias de la placa. Esto hace que una fachada se vea poco
imponente.
En consecuencia, se requiere encontrar un método
que mejore la adherencia de las espumas de PUR y PIR a las capas de
cubierta metálicas de manera sostenible y también que se mantenga en
su sitio en circunstancias adversas del método de producción. El
método puede emplearse de manera continua o discontinua. Una manera
discontinua de trabajar puede considerarse, por ejemplo, en el caso
de procedimientos iniciales de la cinta doble y en el caso de
elementos combinados elaborados por medio de prensas funcionando
discontinuamente. Una aplicación continua se requiere cuando se
emplean sistemas de PUR o PIR que tienen por naturaleza una
adherencia muy baja con la capa metálica de cubierta.
Además, en este método deben minimizarse
simultáneamente la formación de grietas, especialmente en la capa
de cubierta inferior.
Una forma posible para el mejoramiento de la
adhesión es la aplicación de un promotor de adhesión sobre las
capas de cubierta. Con frecuencia pasa que en elementos sándwich la
capa inferior de cubierta tiene la peor adhesión, determinada en
ensayo de tracción. Además, en estructuras convencionales producidas
por medio de elementos sándwich el lado inferior de la placa
metálica es el lado exterior de la fachada y se expone a condiciones
extremas como la temperatura y los efectos de succión y por lo
tanto se somete a una carga mayor que el lado superior del elemento
sándwich. Por estas razones es posible aplicar el promotor de
adhesión solo a la capa de cubierta inferior. Una vez se ha
aplicado el promotor de adhesión a la capa externa de cubierta
inferior, el sistema PUR o el sistema PIR se aplica a la capa de
cubierta externa y se genera un elemento combinado con la
estructura: capa de cubierta externa-promotor de
adhesión-espuma de PUR- o PIR- capa de cubierta
externa.
Existe un gran número de métodos establecidos
para aplicar barnices, promotores de adhesión, pegamentos y
películas delgadas en general sobre placas o sobre otros sustratos.
Los barnices pueden aplicarse sobre los sustratos mediante
inmersión aspersión, deposición electroestática, revestimiento de
plasma, recubrimiento de flujo o mediante rodillos. Además, existe
la posibilidad de generar películas delgadas sobre el sustrato por
medio de recubrimiento por centrifugación. En este caso la sustancia
se aplica al sustrato y a continuación el sustrato se hace rotar
por lo cual la sustancia se distribuye de manera uniforme por el
sustrato. Sin embargo, métodos de este tipo no son practicables en
el caso de las placas para la elaboración de elementos sándwich.
Un método muy similar al de recubrimiento por
centrifugación también utiliza un dispositivo rotante. Aquí, por la
rotación, la sustancia se acelera hacia afuera en dirección lateral
del disco. Con esta técnica pueden recubrirse por dentro tubos y
otras piezas huecas particularmente bien, tal como se describe en US
3349568, DE 2808903 y WO 9959730. Una evolución de esta técnica
sirve para el recubrimiento de piezas moldeadas y también placas.
Sin embargo, en todos estos procesos las capas de cubierta a
recubrirse se conducen alrededor del disco rotante y la sustancia
siempre se aplica a la capa de cubierta en cuestión en dirección
lateral desde el disco por eyección de centrifugación, tal como se
describe, por ejemplo, en DE 2412686. Para una mejor aplicación,
algunas veces también adicionalmente se conecta además un campo
electroestático. Sin embargo, en todos estos procesos pueden
formarse grandes cantidades de aerosoles los cuales son
perjudiciales para el ambiente y la
salud.
salud.
El problema de la presente invención era
entonces encontrar un proceso adecuado para aplicar un promotor de
adhesión sobre una placa horizontal o una capa de cubierta que se
transporta continuamente en dirección horizontal puesto que los
elementos de sándwich se producen generalmente usando una cinta
doble que funciona continuamente. En este caso no debe haber
formación o liberación de aerosoles. Además, el método para aplicar
el promotor de adhesión debe ser en gran medida libre de
mantenimiento.
El problema pudo resolverse de manera
sorprendente aplicando el promotor de adhesión sobre la capa de
cubierta por medio de un disco rotante que se encuentra ubicado
horizontalmente, preferible paralelamente, en relación con la capa
de cubierta.
De este modo, es objeto de la invención un
método para la producción de elementos combinados a partir de al
menos una capa de cubierta a) y una espuma rígida a base de
isocianato b), donde entre la capa de cubierta a) y la espuma
rígida a base isocianto b) se ha aplicado un promotor de adhesión
c), la capa de cubierta a) se mueve continuamente y el promotor de
adhesión c) y el material de partida para la espuma rígida a base
de isocianato b) se aplican sucesivamente sobre la capa de cubierta,
caracterizado porque la aplicación del promotor de adhesión
c) se efectúa por medio de un disco rotante que se ha instalado
horizontalmente o con una desviación pequeña del nivel horizontal
de hasta 15º, preferiblemente en posición paralela a la capa de
cubierta.
Al usar el dispositivo de acuerdo con la
invención para la producción de elementos combinados que contienen
espumas a base de isocianato, el líquido es preferiblemente un
promotor de adhesión c).
Como promotor de adhesión c) se prefiere un
sistema de poliuretano reactivo, mono- o multicomponente.
Ha demostrado ser ventajoso cuando el tiempo de
apertura del promotor de adhesión c) aún no se ha excedido, es
decir que el sistema de poliuretano aún no ha terminado de
reaccionar completamente cuando el material de partida para la
espuma rígida a base de isocianato b) se ha aplicado a la capa
inferior de cubierta. Esto puede controlarse mediante la distancia
entre el dispositivo de aplicación para el promotor de adhesión y
el dispositivo para la aplicación del material de partida para la
espuma rígida a base de isocianato b), o preferiblemente mediante
el ajuste de la reactividad del promotor de adhesión.
Como capa de cubierta pueden usarse tableros de
yeso-cartón, baldosas de vidrio, láminas de
aluminio, placas de aluminio, cobre o acero, preferible láminas de
aluminio, placas de aluminio o de acero, particularmente preferible
placas de acero. Las placas de acero pueden estar recubiertas o sin
recubrir. Preferiblemente no se han sometido a tratamiento
corona.
La capa de cubierta se transporta
preferiblemente con una velocidad constante de 2-15
m/min, preferible 3-12 m/min, particularmente
preferible 3-9 m/min. La capa de cubierta en este
caso se encuentra en una posición horizontal al menos desde la
aplicación del sistema de poliuretano b), preferiblemente durante
todo el tiempo de duración desde la aplicación del promotor de
adhesión. El promotor de adhesión también puede aplicarse si la
capa de cubierta está ligeramente inclinada en dirección del
transporte y de esta manera no se lleva en posición horizontal.
En los elementos sándwich usuales la espuma a
base de isocianato está rodeada por una capa de cubierta inferior y
una superior. Es suficiente si la capa de cubierta inferior está
provista con un promotor de adhesión.
En el método según la invención, cuando se usan
láminas y placas como capas de cubierta, las capas de cubierta
sucesivamente se desenrollan de un rodillo, se perfilan, se
calientan, opcionalmente se someten a tratamiento corona, para
elevar la capacidad de espumarse con poliuretano, con el material de
partida para la espuma rígida a base de isocianato, con frecuencia
denominado también sistema PUR o PIR, se hace la espuma, se cura o
endurece en la cinta doble y finalmente se corta a la longitud
deseada.
La aplicación del promotor de adhesión c) puede
efectuarse en principio en cada parte del proceso entre el
desenrolle de las capas de cubierta y la aplicación del sistema PUR
o PIR.
En este caso en ventajoso si la distancia entre
la aplicación del promotor de adhesión c) y la aplicación del
sistema PUR o PIR b) es pequeña. De esta manera se minimiza el
desecho producido al inicio y al final de este proceso y también en
el evento de interrupciones imprevistas del proceso de
producción.
El promotor de adhesión se descarga por medio de
un disco rotante que se ha instalado horizontalmente, preferible
paralelamente hacia y por encima de la capa de cobertura inferior, y
puede hacerse rotar por medio de una transmisión. El disco también
puede situarse con una desviación de hasta 15º de la horizontal. El
disco puede ser redondo o elíptico. El disco tiene preferiblemente
una relación largo-ancho de 1 a 1,8, particularmente
preferible de 1 a 1,4 y en especial de 1,0 a 1,25.
El disco puede ser completamente plano o
redondeado hacia arriba o plegado en el costado. Preferiblemente se
emplea un disco que se haya redondeado hacia arriba o plegado en el
borde. En la sección plegada se han introducido agujeros para
garantizar la descarga del promotor de adhesión c). Los diámetros y
el número de agujeros se ajustan uno al otro para hacer posible una
descarga lo más uniforme y finamente distribuida posible del
promotor de adhesión c) sobre la capa de cubierta que se encuentra
debajo, para que toda el material aplicado al disco pueda
descargarse y para minimizar costos de mantenimiento del disco. La
sección plegada externa tiene preferiblemente 4-64
agujeros con un diámetro de 0,5-3 mm, preferible
12-40 agujeros con un diámetro de
1-3 mm, particularmente preferible
15-30 agujeros con un diámetro de
1,5-2,5 mm.
En una forma de realización el disco tiene un
diseño tipo cascada. La figura 1 muestra la vista lateral de un
disco así. En este caso las cascadas se han dispuesto de modo
ascendiente del eje de rotación (A) hacia afuera. En las
transiciones de una cascada a la cascada adyacente (B) pueden
ubicarse agujeros en el disco de tal modo que una parte del
promotor de adhesión pueda descargarse a la capa inferior de
cubierta en estas transiciones de cascada. Este tipo de disco con
diseño tipo cascada proporciones una aplicación particularmente
uniforme del promotor de adhesión a la capa de cobertura que se
encuentra debajo. La aplicación del promotor de adhesión sobre el
disco se efectúa lo más cerca posible al eje de rotación. En tal
caso se ha encontrado de manera sorprendente que el promotor de
adhesión se distribuye de manera particularmente uniforme sobre la
capa de cubierta inferior si el punto de aplicación del promotor de
adhesión está paralelo a la dirección de producción exactamente
antes de o después del eje de rotación.
El disco tiene, dependiendo del ancho de la capa
de cubierta, un diámetro entre 0,05 a 0,3 m, preferible 0,1 a 0,25
m, particularmente preferible 0,12 a 0,22 m con respecto al lado
largo. El disco se ha ubicado en una altura de
0,02-0,2 m, preferible 0,03-0,18 m,
particularmente preferible 0,03-0,15 m sobre la capa
de cubierta a humedecerse.
Puede emplearse un disco con
2-4, preferible 2-3, particularmente
preferible 2 cascadas.
El ángulo de inclinación de los agujeros que se
introducen en el disco para la descarga del promotor de adhesión es
desde 10-70º, preferible 30-60º,
con respecto a la capa inferior de cubierta. Los agujeros pueden
situarse en las transiciones de cascada y en la sección plegada
externa. El número de los agujeros aumenta en este caso de cascada
a cascada de adentro hacia afuera. En la transición de cascada (B)
más interna con respecto al eje de rotación, se ubican
10-30, preferible 12-25,
particularmente preferible 12-20 agujeros con un
diámetro de 1,5-2,5 mm. En la zona plegada más
externa (C) el número de los agujeros es de 12-40,
preferible de 12-30, particularmente preferible de
15-30 con un diámetro de 1,5-2,5 mm.
En una modalidad particularmente preferible del disco, los agujeros
están diseñados de manera que en la sección plegada más externa se
alternan con inclinaciones diferentes con respecto a la capa de
cubierta. La relación de los diámetros de las cascadas adyacentes
d_{n}/d_{n-1} es de 1,2-3,
preferible de 2-2,6.
El radio de humidificación del promotor de
adhesión sobre la capa inferior de cubierta es preferiblemente de
0,25-1 m, más preferido de 0,35-0,75
m.
El número de revoluciones del disco se encuentra
preferiblemente entre 200-2500 min^{-1},
particularmente preferible entre 200-2000
min^{-1}, y en especial entre 300-1500
min^{-1}.
La cantidad del promotor de adhesión c) aplicada
sobre la capa de cubierta se encuentra entre 30-300
g/m^{2}, preferible 40-200 g/m^{2},
particularmente preferible 50-120 g/m^{2}.
Antes de su aplicación al disco rotante, el
promotor de adhesión c) se mezcla mecánicamente y pueden usarse
mezcladoras de alta o baja presión, preferible mezcladoras de baja
presión, y se aplica al disco rotante por medio de un aparato
adecuado de descarga, por ejemplo una unidad de mezcla conectada a
continuación. Si el disco se hace rotar por medio de una
transmisión, el promotor de adhesión c) se distribuye por la
superficie de la capa de cubierta que se encuentra transportándose
de manera continua bajo el disco. A manera de ejemplo, una unidad
mezcladora compuesta de plástico puede usarse para mezclar y aplicar
el promotor de adhesión al disco rotante. La cantidad de promotor
de adhesión c) descargada se ajusta a la velocidad de la cinta doble
que opera continuamente de tal modo que permite que se aplique la
cantidad deseada por m^{2} de placa metálica.
La altura del disco sobre la capa inferior de
cubierta, el diámetro del diámetro así como la velocidad de
rotación se ajustan uno al otro de tal modo que el promotor de
adhesión c) aplicado humedece uniformemente la placa metálica que
yace debajo y se transporta continuamente hasta los bordes.
En oposición al estado de la técnica, el
promotor de adhesión c) se centrifuga lateralmente, pero debido a la
baja velocidad de rotación así como con ayuda de la fuerza de
gravedad se distribuye sobre la capa de cubierta que se encuentra
horizontalmente, de manera preferible paralelamente y por debajo
del disco rotante. Se ha encontrado sorprendentemente que la
aplicación puede efectuarse libremente de aerosoles por medio de la
tecnología descrita arriba.
Aerosoles se denominan en este caso sistemas
coloidales de gases, como el aire, con pequeñas partículas líquidas
finamente distribuidas de aproximadamente 10^{-7} a 10^{-3} cm
de diámetro.
En el caso de pequeñas cantidades de
aplicación, indispensables por razones económicas, no es alcanzable
una humidificación completa de la capa inferior de cubierta con el
promotor de adhesión c). De manera sorprendente se ha encontrado
ahora que es suficiente el recubrimiento de la capa inferior de
cubierta con pequeñas cantidades de aplicación por medio de la
tecnología de aplicación según la invención, para lograr un
mejoramiento significativo de la resistencia a la tracción entre la
capa de cubierta tratada y la espuma que se encuentra encima de la
primera en comparación con placas sin tratamiento.
Además, con el método de la invención se reduce
significativamente la parte de las grietas sobre la capa inferior
de cubierta.
Después de aplicar el promotor de adhesión c) a
la capa inferior de cubierta se efectúa la aplicación del material
de partida para la espuma rígida a base de isocianato b). La
reactividad del promotor de adhesión c) se ajusta de tal manera que
los sistemas b) y c) entran a reaccionar el uno con el otro (es
decir, el tiempo de apertura del promotor de adhesión c) no se ha
excedido para el momento de la aplicación de b)), y después de un
tiempo definido se endurece (cura).
Por el uso del promotor de adhesión c) la
temperatura de la cinta doble que en el caso normal para el
procesamiento de sistemas PIR debe alcanzar 60ºC, se reduce a
55ºC.
La figura 2 muestra el dispositivo según la
invención en su vista lateral. El promotor de adhesión se adiciona
al disco (3) ubicado horizontalmente o preferiblemente en posición
paralela hacia la capa de cubierta (5), el cual se pone en
movimiento rotatorio mediante la transmisión (1). Por la rotación el
promotor se centrifuga (4) desde el disco (3) y mediante la fuerza
de gravedad alcanza la capa de cubierta (5).
La figura 3 muestra un dispositivo para la
producción de elementos sándwich usando el dispositivo de la
invención desde una vista superior. En la capa inferior de cubierta
(1) se aplica el promotor de adhesión c) sobre el disco rotante (2)
y después mediante el portal de espumado (3) se aplica el material
de partida para las espumas rígidas a base de isocianato b).
Como promotor de adhesión pueden usarse los
promotores de adhesión conocidos del estado de la técnica. Estos
son obtenibles generalmente mediante reacción de poliisocianatos con
compuestos que tienen dos átomos de hidrógeno reactivos frente a
los isocianatos y la relación de reacción se selecciona
preferiblemente de tal modo que la relación entre el número de
grupos isocianato y el número de grupos reactivos frente a los
isocianatos sea de 0,8 a 1,8:1, preferible 1 a 1,6:1.
Como poliisocianatos se emplean los di y/o
poliisocianatos usuales, alifáticos, cicloalifáticos y en
particular aromáticos. Preferiblemente se usan toluilendiisocianato
(TDI), difenilmetandiisocianato (MDI) y en particular mezclas de
difenilmetandiisocianato y polifenilenpolimetilenpoliisocianatos
(MDI crudo).
En este caso se prefiere emplear los isocianatos
de la BASF AG Lupranat® M 50, Lupranat® M 70 y Lupranat® M 200. En
una modalidad particular, los isocianatos que se usan para la
producción de la espuma rígida a base de isocianato b), así como
del promotor de adhesión c), son idénticos. En una forma preferida
de realización se usa Lupranat® M 70, en una forma de realización
particularmente preferida se emplea Lupranat® M 200.
Como compuestos con al menos dos átomos de
hidrógeno reactivos frente a isocianato se consideran en general
aquellos que tienen en la molécula dos o más grupos reactivos
seleccionados de los grupos OH, grupos SH, grupos NH, grupos
NH_{2}, y grupos ácidos CH, como por ejemplo grupos -diceto.
Preferiblemente se usan polieteroles y/o
poliesteroles, particularmente preferible polieterpolioles. El
número de hidroxilo se los polieteroles y/o poliesteroles usados es
preferiblemente de 25 a 800 mg de KOH/g, los pesos moleculares son
en general mayores de 400. Los poliuretanos pueden prepararse con o
sin extensores de cadena y/o facilitadores de reticulación. Como
agentes extensores de cadena y/o reticuladores se emplean en
particular aminas y alcoholes di- o trifuncionales, en particular
dioles y/o trioles con pesos moleculares menores de 400,
preferiblemente de 60 a 300.
El componente poliol del promotor de adhesión c)
tiene en este caso preferiblemente una viscosidad de
100-1000 mPas, más preferible
100-800 mPas, particularmente preferible
150-400 mPas (25ºC).
En el promotor de adhesión pueden estar
contenidos opcionalmente sustancias ignífugas aditivas o reactivas.
Tales sustancias ignífugas se emplean en general en una cantidad de
0,1 a 30% en peso, con respecto al peso total del componente
poliol.
A la reacción de los poliisocianatos con los
polioles preferiblemente no se adicionan propelentes físicos. Los
polioles usados pueden contener aún, sin embargo, agua residual que
actúa como agente propelente. Los promotores de adhesión de
poliuretano resultantes tienen por lo tanto una densidad de 200 a
1200 g/l, preferible de 400 a 1000 g/l, particularmente preferible
de 450 a 900 g/l.
Las espumas rígidas a base de isocianato b),
empleadas para el método de la invención, se elaboran de manera
usual y conocida mediante reacción de poliisocianatos con
compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno reactivos con
grupos isocianato en presencia de propelentes, catalizadores y
adyuvantes y/o aditivos usuales. Sobre las sustancias de partida
debe decirse individualmente lo siguiente.
Como poliisocianatos orgánicos se toman en
consideración preferiblemente isocianatos polivalentes
aromáticos.
Individualmente se nombran, por ejemplo, 2,4- y
2,6-toluilen-diisocianato (TDI) y
las mezclas correspondientes de isómeros, 4,4'-, 2,4'- y
2,2'-difenilmetandiisocianato (MDI) y las mezclas
correspondientes de isómeros, mezclas de 4,4'-y
2,4'-difenilmetan-diisocianatos,
polifenil-polimetilen-poliisocianatos,
mezclas de 4,4'-, 2,4'- y
2,2'-difenilmetan-diisocianatos y
polifenil-polimetilen-poliisocianatos
(MDI crudo) y mezclas de MDI crudo y toluilendiisocianatos. Los di-
y poliisocianatos orgánicos pueden emplearse individualmente o en
forma de mezclas.
Con frecuencia también se usan los llamados
isocianatos polivalentes modificados, es decir productos que se
obtienen por reacción química de di- y/o poliisocianatos orgánicos.
A manera de ejemplo se mencionan di- y/o poliisocianatos que
contienen grupos de isocianurato y/o uretano. Opcionalmente, los
poliisocianatos modificados pueden mezclarse unos con otros o con
poliisocianatos orgánicos no modificados, como por ejemplo 2,4'-,
4,4'-difenilmetandiisocianato, MDI crudo, 2,4- y/o
2,6-toluilendiisocianato.
Además, también pueden encontrar aplicación
productos de reacción de isocianatos polivalentes con polioles
polivalentes, así como sus mezclas con otros di- y
poliisocianatos.
Particularmente, como poliisocianato orgánico ha
obtenido buenos resultados el MDI crudo con un contenido de NCO de
29 a 33% en peso y una viscosidad a 25ºC en el rango de 150 a 1000
mPas.
Como compuestos con al menos dos átomos de
hidrógeno b) reactivos frente a grupos isocianato se emplean
particularmente alcoholes de poliéter y/o alcoholes de poliéster
con números de OH en el rango de 25 a 800 mgKOH/g.
Los alcoholes de poliéster empleados se elaboran
en su mayoría de veces por condensación de alcoholes
polifuncionales, dioles preferiblemente, con 2 a 12 átomos de
carbono, preferiblemente 2 a 6 átomos de carbono, con ácidos
carboxílicos polifuncionales con 2 a 12 átomos de carbono, por
ejemplo ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido
subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido decandioico, ácido
maléico, ácido fumárico y preferiblemente ácido ftálico, ácido
isoftálico, ácido tereftálico y los pacidos nafatalinodicarboxílicos
isoméricos.
Los poliesteroles empleados tienen en su mayoría
una funcionalidad de 1,5-4.
En particular se emplean polioles de poliéter
que se preparan según métodos conocidos, por ejemplo mediante
polimerización aniónica de óxidos de alquileno en sustancias
iniciadoras H-funcionales en presencia de
catalizadores, preferiblemente hidróxidos de metal alcalino.
Como óxidos de alquileno se emplean, la mayoría
de las veces, óxido de etileno y/o óxido depropileno,
preferiblemente óxido de 1,2-propileno puro.
Como sustancias iniciadoras se emplean en
particular compuestos con al menos 3, preferiblemente 4 a 8 grupos
hidroxilo o con al menos dos grupos amina primario en la
molécula.
Como sustancias iniciadoras con al menos 3,
preferiblemente 4 a 8 grupos hidroxilo en la molécula se emplean
preferiblemente trimetilopropan, glicerina,pentaeritritol,
compuestos de azúcar como, por ejemplo, glucosa, sorbitol, manitol
y sacarosa, fenoles polihídricos, resoles como, por ejemplo,
productos oligoméricos de condensación de fenol y formaldehído y
condensados de Mannich compuestos de fenoles, formaldehído y
dialcanolaminas, como melanina.
Como sustancias iniciadoras con al menos dos
grupos amino primarios en la molécula se emplean preferiblemente
di- y/o poliaminas aromáticas, por ejemplo fenilendiaminas, 2,3-,
2,4-, 3,4- y 2,6-toluilendiamina y 4,4'-, 2,4'- y
2,2'-diamino-difenilmetano así como
di- y poliaminas alifáticas, como etilendiamina.
Los polioles de poliéter poseen una
funcionalidad de preferiblemente 3 a 8 y números de hidroxilo de
preferiblemente 25 mgKOH/g a 800 mgKOH/g y en particular 240 mg
KOH/g a 570 mg KOH/g.
Los compuestos con al menos dos átomos de
hidrógeno reactivos frente a isocianato también incluyen los
extensores de cadena y agentes reticulantes usados opcionalmente en
conjunto. Para modificar las propiedades mecánicas puede tener
ventajas la adición de agentes extensores de cadena bifuncionales,
agentes reticulantes que son trifuncionales y de mayor
funcionalidad u opcionalmente también mezclas de los mismos. Como
agentes extensores de cadena y/o reticulantes se usan
preferiblemente alcanolaminas y en particular dioles y/o trioles con
pesos moleculares menores de 400, preferiblemente 60 a 300.
Agentes extensores de cadena, reticulantes o
mezclas de los mismos se emplean convenientemente en una cantidad
de 1 a 20% en peso, preferiblemente 2 a 5% en peso, con respecto al
componente poliol.
La elaboración de las espumas rígidas se realiza
usualmente en presencia de propelentes, catalizadores, sustancias
ignífugas y estabilizadores de celda, así como de otros auxiliares
y/o aditivos, si se requieren.
Como agente propelente puede usarse agua que
reacciona con los grupos isocianato eliminando dióxido de carbono.
En combinación con o preferiblemente en lugar de agua pueden usarse
los llamados propelentes físicos. Se trata de compuestos, inertes
con respecto a los componentes de entrada, que en la mayoría de las
veces son líquidos a temperatura ambiente y se evaporan en las
condiciones de reacción de uretano. Preferiblemente, el punto de
ebullición de estos compuestos se encuentra por debajo de 50ºC. Los
propelentes físicos también incluyen compuestos que son gaseosos a
temperatura ambiente y se introducen o se disuelven en los
componentes de entrada, por ejemplo dióxido de carbono, alcanos y
fluoralcanos con bajo punto de ebullición.
Los compuestos se selección la mayoría de las
veces del grupo que contienen alcanos y/o cicloalcanos con al menos
4 átomos de carbono, éteres de dialquilo, ésteres, cetonas,
acetales, fluoralcanos con 1 a 8 átomos de carbono, y
tetraalquilsilanos con 1 a 3 átomos de carbono en la cadena de
alquilo, en especial tetrametilsilano.
A manera de ejemplo se nombran propano,
n-butano, iso- y ciclobutano, n-, iso- y
ciclopentano, ciclohexano, dimetiléter, metiletiléter,
metilbutiléter, éster metilo de ácido fórmico (formiato de metilo),
acetona, asó como fluoralcanos que pueden degradarse en la
troposfera y por eso no dañan la capa de ozono, tales como
trifluormetano, difluormetano,
1,1,1,3,3-pentafluorbutano,
1,1,1,3,3-pentafluorpropano,
1,1,1,2-tetrafluoretano, difluoretano y
heptafluorpropano. Los propelentes físicos mencionados pueden
emplearse solos o en cualesquiera combinaciones entre sí.
Las espumas de poliuretano o de poliisocianurato
contienen usualmente sustancias ignífugas. Preferiblemente se usan
sustancias ignífugas desprovistas de bromo. Particularmente se
prefieren sustancias ignífugas que contienen átomos de fósforo, en
particular se usan trisclorisopropilfosfato, dietiletanfosfonato,
trietilfosfato y/o difenilcresilfosfato.
Como catalizadores se emplean particularmente
compuestos que aceleran fuertemente la reacción de los grupos
isocianato con los grupos reactivos con grupos isocianatos. Tales
catalizadores son aminas, imidazoles, amidinas, así como
alcanolaminas fuertemente básicos y/o compuestos metaloorgánicos, en
especial aquellos a base de estaño.
Si en la espuma deben incorporarse grupos
isocianuratos, se necesitan catalizadores especiales. Como
catalizadores de isocianurato se emplean usualmente carboxilatos de
metal, en especial acetato de potasio y sus soluciones. Los
catalizadores pueden emplearse, según se requiera, solos o en
mezclas cualesquiera entre sí.
Como adyuvantes y/o aditivos para este propósito
se emplean sustancias conocidas de por sí, por ejemplo sustancias
surfactantes, estabilizantes de espuma, reguladores de célula,
agentes de carga, pigmentos, colorantes, protectores de hidrólisis,
antiestáticos, agentes con efecto fungistático y
bacteriostático.
Datos más detallados sobre las sustancias de
entrada para la realización del método de la invención, propelentes,
catalizadores y adyuvantes y/o aditivos se encuentran, por ejemplo,
en el Manual de Plásticos (Kunststoffhandbuch), volumen 7,
"Poliuretanos"
Carl-Hanser-Verlag (editorial),
Munich, 1. Edición, 1966, 2. Edición, 1983 y 3. Edición, 1993.
Para la producción de las espumas rígidas a base
de isocianato se hacen reaccionar los poliisocianatos y los
compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos frente a
grupos isocianato en tales cantidades que el índice de isocianato
en el caso de las espumas de poliuretano se encuentra en un rango
entre 100 y 220, preferiblemente entre 115 y 180. Las espumas
rígidas de poliuretano pueden prepararse de manera discontinua o
continua con ayuda de dispositivos de mezcla conocidos.
En la producción de espumas de poliisocianuratos
también se trabaja con un índice de > 180, preferiblemente
200-500, particularmente preferible
250-500.
El mezclado de los componentes de partida puede
efectuarse con ayuda de dispositivos mezcladores conocidos.
Usualmente, las espumas rígidas de PUR según la
invención se preparan según el método de dos componentes. En este
método se adicionan mezclando los compuestos con al menos dos átomos
de hidrógeno reactivos frente a grupos isocianato, a los
propelentes, los catalizadores así como a otros adyuvantes y/o
aditivos se hacen reaccionar con un, así llamado, componente poliol
o a mezclas de los poliisocianatos, y opcionalmente propelentes,
también denominadas componentes isocianato.
Los componentes de partida en la mayoría de
veces se mezclan a una temperatura de 15 a 35ºC, preferiblemente de
20 a 30ºC. La mezcla de reacción puede prepararse en máquinas de
dosificación de alta o baja presión.
La densidad de las espumas rígidas empleadas
para estos propósitos es preferiblemente de 10 a 400 kg/m^{3},
preferiblemente 20-200, en especial de 30 a 100
kg/m^{3}.
El grosor de los elementos combinados se
encuentra usualmente en el rango entre 5 a 250 mm.
Componente A
62 partes de polieterol 1 que se compone de
propilenglicol y óxido de propileno, funcionalidad 2, número de
hidroxilo 250 mg de KOH/g
25 partes de poliesterol 1 que se compone de
amhídrido de ácido ftálico, dietilenglicol y ácido oleico,
funcionalidad 1,8, número de hidroxilo 200 mg de KOH/g
10 partes de sustancia ignífuga
trisclorisopropilfosfato, TCPP
2 partes de estabilizante que contienen
silicio
1 parte de catalizador de PUR que contiene
amina
\vskip1.000000\baselineskip
Componente B
Isocianato Lupranat M50, MDI polimérico (BASF
AG)
Componentes A y B se mezclaron entre sí en tales
proporciones que el índice estuvo en el rango de 115. No se
adicionó agente propelente adicional. Sin embargo, los polioles
usados comprendían agua residual y la densidad resultante del
promotor de adhesión curado estuvo en el rango de alrededor de 560
g/L.
Componente A
55,5 partes de polieterol 1 que se compone de
sorbitol y óxido de propileno, funcionalidad 5, número de hidroxilo
500 mg de KOH/g
20 partes de agente ignífugo 1
trisclorisopropilfosfato, TCPP
20 partes de agente ignífugo 2
PHT-4-Diol (Great Lakes)
1,5 partes de estabilizante que contienen
silicio
3 partes de catalizador 1 del sistema PUR que
contiene amina
Propelente 1 n-pentano
Propelente 2 agua
\vskip1.000000\baselineskip
Componente B
Isocianato Lupranat M50, MDI polimérico (BASF
AG)
Los componentes A y B y el propelente se hacen
reaccionar en tal proporción que el índice estuvo en el rango de
130 y se logró una densidad cruda de 43 g/L.
Componente A
56 partes de poliesterol 1 que se compone de
anhídrido de ácido ftálico, dietilenglicol y ácido oleico,
funcionalidad 1,8, número de hidroxilo 200 mg de KOH/g
10 partes de polieterol 1 que se compone de
etilenglicol y óxido de etileno, funcionalidad 2, número de
hidroxilo 200 mg de KOH/g
30 partes agente ignífugo 1
trisclorisopropilfosfato, TCPP
1,5 partes de estabilizador 1 que contiene
silicio
1,5 partes de catalizador 1: catalizador de PIR,
sal de un ácido carboxílico
1 parte de catalizador 2: catalizador de PUR que
contienen amina
Propelente 1 n-pentano
Propelente 2 agua
\vskip1.000000\baselineskip
Componente B
Isocianato Lupranat M50, MDI polimérico (BASF
AG)
Los componentes A y B y el propelente se
mezclaron entre sí en tales proporciones que el índice se encontró
en el rango de 350 y se logró una densidad cruda de 43 g/L.
El sistema promotor de adhesión se mezclo a
temperatura ligeramente elevada de 30-50ºC mediante
una máquina mezcladora de baja presión (Unipre) y se aplicó por
medio de un aparato para revolver de plástico sobre el disco. El
disco tenía un diámetro de 15 cm y estaba plegado hacia arriba en el
borde. La altura de la sección plegada fue de 15 mm. En el diámetro
externo se ubicaron 32 agujeros a través de los cuales se centrifugó
el sistema promotor de adhesión por la fuerza centrífuga. La
velocidad de rotación fue de 900 min^{-1}. La cinta doble tenía
un ancho de 1,2 m y se hacía avanzar con una velocidad constante de
3 m/min. Las cantidades aplicadas del promotor de adhesión se
variaron de tal manera que se realizaron cantidades de aplicación de
60, 80 y 100 g/m^{2}. La temperatura de la cinta doble se varió
en el rango de 55-60ºC.
La aplicación del sistema promotor de adhesión
c) se efectuó aproximadamente 2 m antes del portal de espuma. El
sistema poliisocianurato b) se aplicó por medio de un aplicador
oscilante con múltiples toberas (rastrillo regador). La capa
metálica de cubierta no fue sometida a tratamiento corona. Después
de que el sistema curó, se aserraron especímenes de prueba con
dimensiones 100x100x5 mm y se determinó la adherencia de la espuma
a la capa de cubierta según DIN EN ISO 527-1/DIN
53292. El número de grietas se determinó ópticamente.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Parámetros de ensayo y resultados. Los ejemplos
5 y 6 son los ejemplos de comparación para la elaboración de
elementos sándwich sin el uso de promotor de adhesión.
Se ha variado la forma de realización del disco
para lograr una distribución lo más homogénea posible del promotor
de adhesión sobre la capa inferior de rotación.
Las geometrías empleadas del disco y los
patrones de aplicación observados del sistema promotor de adhesión
c) sobre la capa de cubierta a recubrirse. En este caso se hace una
evaluación de la uniformidad de aplicación sobre la superficie de
la capa externa. Cuando la aplicación no es uniforme, el sistema c)
se acumula en las zonas de borde de la capa de cubierta, en la
mayoría de las veces.
Claims (24)
1. Método para la producción de elementos
combinados de al menos una capa de cubierta a) y de un material de
espuma rígida a base de isocianato b), donde entre la capa de
cubierta a) y el material de espuma rígida a base de isocianato b)
se ha aplicado un promotor de adhesión c), y la capa de cubierta a)
se mueve continuamente y el promotor de adhesión c) y el material de
partida para la espuma rígida a base de isocianato b) se aplican
sucesivamente sobre la capa de cubierta, caracterizado porque
la aplicación del promotor de adhesión c) se efectúa por medio de
un disco rotante que se ha instalado horizontalmente o en una
inclinación de hasta 15º, preferiblemente paralelo a la capa de
cubierta, caracterizado porque el disco previamente
mencionado se ubica a una altura de 0,02-0,2 m por
encima de la capa de cubierta a humedecerse.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque en calidad de promotor de adhesión c) se
usa un sistema de poliuretano reactivo mono- o multicomponente.
3. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque el promotor de adhesión c) aún no ha
excedido su tiempo de apertura para el momento de la aplicación del
material de partida para la espuma rígida a base de isocianato b)
sobre la capa inferior de cubierta.
4. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque el promotor de adhesión c) tiene una
densidad aparente de 200-1200 g/L, preferible
400-1000 g/L, particularmente preferible
450-900 g/L.
5. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque el promotor de adhesión c) no contiene
agentes propelentes físicos.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque las espumas rígidas a base de isocianato
b) son espumas rígidas de poliuretano o de poliisocianurato.
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque como capa de cubierta se usan placas de
cartón-yeso, baldosa de vidrio, láminas de
aluminio, placas de aluminio, cobre o acero, preferible láminas de
aluminio, placas de aluminio o de acero.
8. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque en calidad de lámina de cubierta se usan
placas de acero que preferiblemente no se han sometido a
tratamiento corona.
9. Método según la reivindicación 1 en el que la
temperatura de la cinta doble usada para la producción de los
elementos combinados es menor de 60ºC.
10. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad del promotor de adhesión
aplicado sobre la capa de cubierta c) se encuentra entre
30-300 g/m^{2}, preferible 40-200
g/m^{2}, particularmente preferible 50-120
g/m^{2}.
11. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la humidificación de la capa de cubierta
con el promotor de adhesión c) puede ser incompleta.
12. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa de cubierta se transporta con
una velocidad constante de 2-15 m/min, preferible
3-12 m/min, particularmente preferible
3-9 m/min.
13. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco tiene forma circular.
14. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco es elíptico.
15. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco tiene una forma tipo
cascada.
16. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco tienen una relación largo/ancho
de 1 a 1,8, preferible 1 a 1,4, particularmente preferible 1,0 a
1,25.
17. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el diámetro del disco se encuentra entre
0,05 a 0,3 m, preferible 0,1 a 0,25 m, particularmente preferible
0,12 a 0,22 m con respecto al lado largo.
18. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco es absolutamente plano.
19. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco ha sido redondeado o plegado en
el borde.
20. Método según la reivindicación 19,
caracterizado porque en la zona del redondeado o plegado
exterior, se han puesto 4-64 agujeros con un
diámetro de 0,5-3 mm, preferible
12-40 agujeros con un diámetro de
1-3 mm, particularmente preferible
15-30 agujeros con un diámetro de
1,5-2,5 mm.
\newpage
21. Método según la reivindicación 19,
caracterizado porque el disco tiene un diseño con forma de
cascada y en cada paso de cascada se han puesto
10-30, preferible 12-25,
particularmente preferible 12-20 agujeros con un
diámetro de 1,5-2,5 mm.
22. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el disco se ha puesto en una altura de
0,03-0,18 m, preferible 0,03-0,15 m
sobre la capa de cubierta a humedecerse.
23. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el radio de humidificación del promotor
de adhesión c) sobre la capa de cubierta a) se encuentra entre
0,25-1 m, preferible 0,35-0,75
m.
24. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el número de revoluciones del disco se
encuentra entre 200-2500 min^{-1}, preferible
200-2000 min^{-1}, particularmente preferible
300-1500 min^{-1}.
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