ES2553580T3 - Método para producir elementos compuestos con base en material espumado a base de isocianato - Google Patents

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Abstract

Método para producir elementos compuestos, que se componen al menos de una capa de cobertura a) y una espuma rígida a base de isocianato b), en la cual la capa de cobertura a) se mueve continuamente y el material de inicio para la espuma rígida a base de isocianato b) se aplica sobre la capa de cobertura, en cuyo caso la descarga del material de inicio líquido para la espuma rígida a base de isocianato b) se efectúa por medio de un tubo provisto de orificios, parado fijo, dispuesto en paralelo y en ángulo recto a la dirección de movimiento de la capa de cobertura a), caracterizado porque el material de inicio para la espuma rígida a base de isocianato b) se abastece en el centro del tubo provisto de orificios y porque el diámetro del tubo provisto de orificios se disminuye desde el centro hacia los bordes del tubo.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para producir elementos compuestos con base en material espumado a base de isocianato
La invention se refiere a un metodo para producir elementos compuestos a partir de al menos una capa de cobertura y una mezcla de reaction formadora de espuma, la cual se aplica sobre la capa de cobertura inferior por medio de un rastrillo parado fijo.
La production de elementos compuestos a partir de capas de cobertura principalmente metalicas y un nucleo de espumas a base de isocianato, casi siempre espumas de poliuretano (PUR) o poliisocianurato (PIR), tambien denominados con frecuencia elementos de sandwich, sobre equipos de banda doble que funcionan continuamente, en la actualidad se practica a gran escala. Ademas de los elementos de sandwich para aislamiento de refrigeration, los elementos para la configuration de fachadas de los mas diversos edificios ganan cada vez mas importancia. Como capas de cubierta, ademas de las chapas de acero revestidas, tambien se emplean chapas de acero inoxidable, cobre o aluminio. En los elementos de fachada principalmente la estructura de la superficie del llmite de la espuma con la capa de cobertura desempena un papel decisivo. Por las mas diversas razones, en la produccion de los elementos de sandwich muchas veces se llega a inclusiones de aire indeseadas, llamadas sopladuras, entre la capa de cobertura inferior y la espuma a base de isocianato, estas inclusiones de aire entre la chapa y la espuma, particularmente en cambios fuertes de temperatura y en el caso de matices oscuros de colores de la capa de cobertura en la aplicacion como elemento de fachada pueden conducir a abolladuras de la chapa y hacer que la fachada tenga un aspecto desagradable.
Ademas, se reduce la adhesion entre la espuma de aislamiento y la capa de cobertura inferior. Es frecuente el caso en que la capa de cobertura inferior en los elementos de sandwich presenta la peor adhesion, determinada en un ensayo de traction. Ademas, en las construcciones usuales, producidas por medio de elementos de sandwich, la parte inferior de la chapa es el lado externo de la fachada, de modo que se somete a condiciones extremas tales como la temperatura y por lo tanto se somete a mayor estres que el lado superior del elemento de sandwich, lo que puede conducir a un desprendimiento de la espuma de la chapa metalica y de esta manera tambien a abolladuras.
Por lo tanto, es necesario encontrar un metodo que minimice de manera duradera, o impida completamente la formation de sopladuras en la superficie de espumas rlgidas a base de isocianato y funcione tambien en circunstancias externas adversas del proceso de produccion. El metodo debe ser capaz de emplearse de manera continua o discontinua. Un procedimiento discontinuo puede considerarse, por ejemplo, durante las operaciones de arranque de la banda doble y en el caso de elementos compuestos producidos por medio de prensas que funcionan de modo discontinuo. Una aplicacion continua se efectua al emplear equipos de bandas dobles, tal como se divulgan en la WO 2005/011950 A2.
En el caso del metodo de banda doble del estado de la tecnica, la mezcla de reaccion se prepara a maquina o con tecnologla de alta o de baja presion y se aplica por medio de rastrillos oscilantes para vertido sobre la capa de cobertura inferior. En este caso, el rastrillo esta parado en direction del movimiento de la banda y oscila a traves de la anchura del elemento. Lo desventajoso de este tipo de aplicacion es que no puede impedirse completamente la formacion de sopladuras en el lado superior, ya que siempre se forman burbujas de aire en la mezcla de reaccion debido a la manera de aplicacion. Esta desventaja es aun mas notoria cuanto menor sea el tiempo entre la aplicacion de la mezcla de reaccion y el inicio de la reaccion de espumado. La velocidad de la banda doble que funciona continuamente se limita por la velocidad de oscilacion maxima posible del cabezal de mezcla. Una desventaja adicional es que a medida que se incrementa la oscilacion, se aplica mas mezcla de reaccion en la region del borde y menos en la region del medio de la capa de cobertura.
En un metodo de corrida rapida alternativo, la mezcla de reaccion se aplica mediante aplicacion con dedos multiples sobre la capa de cobertura inferior, en cuyo caso tambien se incluyen burbujas de aire en la mezcla de reaccion y de esta manera solamente pueden producirse superficies afectadas con sopladuras. Adicionalmente, en este metodo de aplicacion la mezcla de reaccion tiene que esparcirse lateralmente por regiones mas grandes de modo que se forman zonas de sopladuras mas grandes en la capa de cobertura inferior y superior, especialmente en las regiones mas exteriores antes que las corrientes individuales de la aplicacion de dedos multiples fluyan la una en la otra. Ademas, en la zona en la que las corrientes de la aplicacion de dedos multiples fluyen una en la otra, con frecuencia hay un surco o al menos un defecto visible de la espuma.
Para aliviar esta deficiencia, en la DE 197 41 523 se propone soplar aire sobre la mezcla de espuma aun capaz de fluir despues de aplicar la mezcla de reaccion llquida para la espuma rlgida sobre la capa de cobertura. De esta manera, la superficie de la mezcla de reaccion debe volverse tersa y debe reducirse la inclusion de burbujas de aire. Lo desventajoso en este caso es, por un lado, que el soplado de aire representa un paso adicional del proceso. Ademas, la corriente de aire puede conducir a la formacion de una acumulacion de la mezcla de reaccion, lo cual tambien provoca una superficie irregular.
Fue objeto de la presente invencion encontrar un metodo de aplicacion para una mezcla de reaccion de una espuma rlgida a base de isocianato, principalmente un sistema de pUr o PIR, sobre una chapa metalica horizontal u otra
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capa de cobertura flexible o rlgida que se transporte continuamente en una direccion horizontal como es habitual para la produccion de elementos sandwich usando una banda doble de operation continua. En este caso deberla llegarse a una estructura de superficie de la espuma sobre la capa de cobertura inferior, que sea mejor en comparacion al estado de la tecnica, y principalmente que se llegue a impedir la sopladuras. Ademas, el metodo debe conducir a una mejor adhesion entre la capa de cobertura y la espuma rlgida. La superficie de la espuma aplicada debe ser principalmente uniforme. Ante todo, el metodo debe ser adecuado para sistemas de inicio rapido, en cuyo caso deben evitarse las desventajas descritas antes para la aplicacion de dedos multiples y la aplicacion con rastrillo oscilante.
El objeto se logro de manera sorprendente aplicando la mezcla de reaction a la capa de cobertura inferior por medio de un tubo fijo, provisto de orificios, dispuesto en paralelo y en angulo recto a la direccion de movimiento hacia la capa de cobertura a), en lo sucesivo denominado rastrillo de vertido.
Por lo tanto, es objeto de la invention un metodo para producir elementos compuestos que consisten en al menos una capa de cobertura a) y una espuma rlgida a base de isocianato b), en cuyo caso la capa de cobertura a) se mueve continuamente y el material de partida para la espuma rlgida a base de isocianato b) se aplica sobre la capa de cobertura, en cuyo caso la aplicacion del material de partida para la espuma rlgida a base de isocianato b) se efectua por medio de un tubo fijo, provisto de orificios, dispuesto en paralelo y en angulo recto a la direccion de movimiento hacia la capa de cobertura a), caracterizado porque el material de partida llquido para la espuma rlgida a base de isocianato b) se abastece en el centro del tubo provisto de orificios y porque el diametro del tubo provisto de orificios disminuye desde el centro hacia los bordes del tubo. El termino orificios y agujeros pueden utilizarse como sinonimos en lo sucesivo.
Ademas, es objeto de la invencion un dispositivo para aplicar mezclas de reaccion sobre una capa de cubierta que se transporta continuamente, en cuyo caso el dispositivo es un tubo fijo, provisto de orificios, dispuesto en paralelo y en angulo recto hacia la direccion de movimiento a la capa de cubierta a), caracterizado porque el abastecimiento de la mezcla de reaccion esta en el centro y el diametro del tubo provisto de orificios se reduce desde el centro hacia los bordes del tubo.
El rastrillo de vertido posee, tal como se describio, una forma similar a un tubo, con agujeros en la parte inferior, distribuidos por toda la longitud del rastrillo, y el abastecimiento de la mezcla de reaccion esta localizado en el centro.
El rastrillo de vertido tiene una longitud que corresponde en gran medida a la anchura de la instalacion de la banda y tiene un diametro de tubo de 0,2 a 5 cm, preferiblemente de 0,3 a 3 cm. La cantidad de los agujeros a lo largo del rastrillo es, segun la longitud del rastrillo, de 20 a 200, preferiblemente de 40 a 100. El diametro de los agujeros se encuentra en el intervalo de 0,5 a 5 mm, preferiblemente de 1 ,0 mm a 4 mm y las distancias entre los agujeros es de 5 a 60 mm, preferiblemente de 10 a 30 mm.
El rastrillo usualmente esta dispuesto a una altura de 10 a 30 cm, preferiblemente 15 a 25 cm de la capa de cobertura inferior.
El diametro del tubo disminuye desde el centro hacia los extremos del tubo.
Ademas, desde el centro hacia los extremos del rastrillo, puede disminuirse el diametro de los agujeros de salida y/o la distancia de los agujeros. Por medio de estas medidas que se realizan solas o en combination una con otra, debe mantenerse constante la velocidad de la mezcla de reaccion en el tubo y a la salida a traves de los agujeros.
La longitud del tubo puede ser igual a la anchura de la capa de cobertura a). Preferiblemente, la longitud del tubo es mas pequena que la anchura de la capa de cobertura a) a fin de garantizar que la mezcla de reaccion no se aplique parcialmente a los lados de la capa de cobertura. En tal caso, el rastrillo de vertido esta dispuesto en el centro sobre la capa de cobertura a). Preferentemente, el rastrillo de vertido cubre al menos 70% de la anchura de la capa de cobertura a). En el caso de una anchura de la capa de cobertura de 1,20 m, tal como es habitual en los elementos sandwich, en este caso no se cubrirla por parte del rastrillo de vertido una anchura de 25 cm a cada lado. Preferiblemente, el rastrillo de vertido cubre al menos 80% de la anchura de la capa de cobertura a), particularmente preferible al menos 90%.
El metodo de la invencion es adecuado para todas las espumas rlgidas a base de isocianato, tales como espumas de poliuretano (PU), y espumas con grupos uretano e isocianurato, en lo sucesivo denominadas tambien espumas PUR/PIR o solamente espumas PIR. Para muchas aplicaciones de los elementos compuestos producidos de acuerdo con el metodo de la invencion, en calidad de espuma rlgida a base de isocianato se emplea preferiblemente una espuma PIR.
El metodo de la invencion es particularmente adecuado para espumas con un pequeno tiempo de inicio del sistema. El tiempo de inicio de los sistemas empleados para el metodo de la invencion se encuentra preferentemente por debajo de 15 segundos, preferiblemente por debajo de 12 segundos, particularmente preferible por debajo de 10
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segundos y principalmente por debajo de 8 segundos, a un tiempo de fraguado del sistema de 45 segundos. Por tiempo de inicio se entiende el tiempo entre la mezcla de los componentes poliol y de los componentes isocianato y el inicio de la reaccion de uretano. Por tiempo de fraguado se entiende el tiempo desde la mezcla de los componentes de partida de la espuma hasta el momento en el que el producto de reaccion ya no es capaz de fluir. El tiempo de fraguado se ajusta segun el espesor del elemento producido y la velocidad de la banda doble.
En una modalidad particular del metodo de la invencion, entre la capa de cobertura a) y la espuma rlgida a base de isocianato b) puede estar dispuesto un agente facilitador de adhesion c). En calidad de facilitador de adhesion c) pueden emplearse los facilitadores de adhesion conocidos del estado de la tecnica. Principalmente se emplean poliuretanos, en cuyo caso pueden usarse sistemas reactivos tanto monocomponentes como tambien bicomponentes.
La aplicacion del facilitador de adhesion c) se efectua en direction del movimiento de la capa de cobertura a) antes del tubo provisto de orificios. La distancia entre la aplicacion del agente facilitador de adhesion c) y la aplicacion de los componentes de partida para la espuma rlgida a base de isocianato b) puede seleccionarse de tal manera que el facilitador de adhesion c) no reaccione todavla por completo al aplicar los componentes de partida para la espuma rlgida a base de isocianato b).
El facilitador de adhesion c) puede aplicarse mediante cualquier metodo conocido, por ejemplo mediante aspersion, sobre la capa de cobertura. El facilitador de adhesion se aplica a la capa de cobertura preferiblemente por medio de un disco plano giratorio, el cual esta dispuesto horizontalmente o en una pequena desviacion de la position horizontal de hasta 15°, preferiblemente en paralelo a la capa de cobertura a). En el caso mas simple, el disco puede ser circular o ellptico y plano. El disco tiene preferiblemente un borde dentado o tiene forma de estrella, en cuyo caso las puntas de la estrella pueden estar curvadas hacia arriba.
El disco puede ser completamente plano o estar redondeado o plegado hacia arriba en los lados. Se prefiere emplear un disco redondeado o plegado en los lados. En el pliegue se disponen agujeros a fin de garantizar la descarga del facilitador de adhesion c). El diametro y la cantidad de los agujeros se ajustan el uno a la otra de tal manera que sea posible una descarga del facilitador de adhesion c) tan finamente distribuida y uniforme como sea posible sobre la capa de cobertura que se encuentra abajo, para descargar todo el material aplicado sobre el disco y el coste de mantenimiento del disco sea mlnimo.
En una modalidad, el disco tiene una configuration parecida a una cascada. En este caso, las cascadas estan dispuestas de manera creciente desde el eje de rotation hacia afuera. En las transiciones de una cascada a la siguiente, los agujeros pueden estar dispuestos en el disco de modo que una parte del facilitador de adhesion en estas transiciones de las cascadas pueda descargarse sobre la capa de cobertura inferior. Un disco de este tipo que tiene una configuracion similar a una cascada asegura particularmente la aplicacion uniforme del facilitador de adhesion sobre la capa de cobertura localizada por debajo. La aplicacion del facilitador de adhesion al disco se efectua tan cerca como sea posible del eje de rotacion. Se ha encontrado sorprendentemente que el facilitador de adhesion se distribuye de modo particularmente uniforme sobre la capa de cobertura inferior cuando el punto de aplicacion del facilitador de adhesion esta paralelo a la direccion de production, exactamente antes o despues del eje de rotacion.
Dependiendo de la anchura de la capa de cobertura, el disco tiene un diametro en el intervalo de 0,05 a 0,3 m, preferiblemente 0,1 a 0,25 m, particularmente preferible 0,12 a 0,22 m respecto del lado longitudinal. Esta instalado a una altura de 0,02 a 0,2 m, preferiblemente 0,03 a 0,18 m, particularmente preferible 0,03 a 0,15 m encima de la capa de cobertura que va a mojarse.
Es posible usar un disco con 2 a 4, preferiblemente 2 a 3, particularmente preferible 2 cascadas.
Un dispositivo de descarga de este tipo para el facilitador de adhesion c) esta descrito, por ejemplo, en la WO 2006/029786.
El metodo de la invencion y el dispositivo descrito son adecuados principalmente para sistemas con propelentes flsicos, principalmente pentanos. Ademas, el metodo de la invencion es adecuado preferiblemente para la produccion de elementos compuestos con capas de cobertura rlgidas.
En calidad de capa de cobertura a), pueden utilizarse capas de cobertura flexibles o rlgidas, preferiblemente rlgidas tales como placas de yeso, mantas de fibras de vidrio, laminas de aluminio, chapas de aluminio, cobre o acero, preferiblemente laminas de aluminio, chapas de aluminio o de acero, particularmente preferible chapas de acero. Las chapas de acero pueden recubrirse o no recubrirse. Las chapas de acero pueden tratarse previamente, por ejemplo con tratamiento corona, arco electrico o plasma o mediante otros metodos usuales.
La capa de cobertura a) se transporta preferiblemente con una velocidad constante de 1 a 60 m/min, preferiblemente 2 a 150 m/min, particularmente preferible 2,5 a 30 m/min y principalmente 2,5 a 20 m/min. En tal caso, la capa de
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cobertura se encuentra en una posicion horizontal al menos desde la aplicacion del sistema de espuma b), preferiblemente durante la duracion completa del tiempo desde la aplicacion del facilitador de adhesion c).
En el metodo de la invencion, al usar chapas y laminas como placas de cobertura, una tras otra las capas de cobertura se desenrollan de un rodillo, opcionalmente se perfilan, se calientan, opcionalmente son pre-tratadas a fin de incrementar la capacidad de espumarse con poliuretano, opcionalmente se aplica el facilitador de adhesion, se espuma con el material de partida para la espuma rlgida a base de isocianato b) por medio del rastrillo fijo de la invencion, se cura (o fragua) en la banda doble y finalmente se corta a la longitud deseada.
Las espumas rlgidas a base de isocianato b), empleadas para el metodo de la invencion, se producen de una manera usual y conocida mediante la reaccion de poliisocianatos con compuestos que tienen al menos dos atomos de hidrogeno reactivos con grupos isocianato en presencia de propelentes, catalizadores y sustancias auxiliares y/o aditivos. Respecto de las materias primas empleadas puede decirse en particular lo siguiente.
Como poliisocianatos organicos se toman en consideracion todos los di- y poliisocianatos organicos conocidos, preferentemente isocianatos aromaticos polifuncionales.
En particular pueden mencionarse a manera de ejemplo 2,4- y 2,6-toluilen-diisocianato (TDI) y las mezclas correspondientes de isomeros, 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenilmetandiisocianato (MDI) y las mezclas correspondientes de isomeros, 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 organicos pueden emplearse individualmente o en forma de mezclas.
Con frecuencia tambien se usan los llamados isocianatos polifuncionales modificados, es decir productos que se obtienen mediante reaccion qulmica de di- y poliisocianatos. A manera de ejemplo pueden mencionarse di- y/o poliisocianatos que contienen grupos uretdiona, carbamato, isocianurato, carbodiimida, alofanato y/o uretano. Los poliisocianatos modificados pueden mezclarse opcionalmente unos con otros o con poliisocianatos organicos no modificados tales como, por ejemplo, 2,4'-, 4,4'-difenilmetandiisocianato, MDI crudo, 2,4- y/o 2,6-toluilen- diisocianato.
Ademas, tambien pueden usarse los productos de reaccion de los isocianatos polifuncionales con polioles polifuncionales, as! como sus mezclas con otros di- y poliisocianatos.
El MDI crudo ha resultado ser particularmente util como poliisocianato organico, principalmente con un contenido de NCO de 29 a 33 % en peso y una viscosidad a 25 °C en el intervalo de 150 a 1000 mPas.
Como compuestos que tienen al menos dos atomos de hidrogeno reactivos frente a los grupos isocianato pueden usarse aquellos que tienen al menos dos grupos reactivos seleccionados de grupos OH, grupos SH, grupos NH, grupos NH2 y grupos acidos CH, preferiblemente grupos OH, y principalmente polieteralcoholes y/o poliesteralcoholes con Indices OH en el intervalo de 25 a 800 mg de KOH/g.
Los poliesteralcoholes empleados se preparan usualmente por condensacion de alcoholes polifuncionales, preferiblemente dioles, que tienen 2 a 12 atomos de carbono, preferiblemente 2 a 6 atomos de carbono, con acidos carboxllicos polifuncionales que tienen de 2 a 12 atomos de carbono, por ejemplo acido succlnico, acido glutarico, acido adlpico, acido suberico, acido azelaico, acido sebacico, acido decanodicarboxllico, acido maleico, acido fumarico y preferiblemente acido ftalico, acido isoftalico, acido tereftalico y los acidos naftalenodicarboxllicos isomericos.
Los poliesteroles empleados tienen casi siempre una funcionalidad de 1,5 - 4.
Principalmente se emplean polieterpolioles que se preparan de acuerdo con metodos conocidos, por ejemplo mediante polimerizacion anionica de oxidos de alquileno en sustancias de inicio H-funcionales en presencia de catalizadores, preferiblemente hidroxidos de metal alcalino o catalizadores de cianuro de metal doble (catalizadores DMC).
Como oxidos de alquileno casi siempre se emplean oxido de etileno u oxido de propileno, aunque tambien tetrahidrofurano, diferentes oxidos de butileno, oxido de estireno, preferiblemente oxido de 1, 2-propileno puro. Los oxidos de alquileno pueden usarse individualmente, de manera alterna en sucesion o como mezclas.
Como sustancias de inicio pueden emplearse principalmente compuestos con al menos 2, preferentemente 2 a 8 grupos hidroxilo o con al menos dos grupos amino primarios en la molecula.
Como sustancias de inicio con al menos 2, preferiblemente 2 a 8 grupos hidroxilo en la molecula preferentemente se emplean trimetilolpropano, glicerina, pentaeritritol, compuestos de azucar tales como, por ejemplo, glucosa, sorbitol, manitol y sacarosa, fenoles polihldricos, resoles tales como, por ejemplo, productos oligomericos de condensacion de fenol y formaldehldo y condensados de Mannich de fenoles, formaldehldo y dialcanolaminas como melamina.
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Como sustancias de inicio con al menos dos grupos amino primarios en la molecula se emplean preferentemente di- y/o poliaminas preferiblemente aromaticas, por ejemplo fenilendiaminas, 2,3-, 2,4-, 3,4- y 2,6-toluilendiamina y 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-diaminodifenilmetano, asi como di- y poliaminas alifaticas, tales como etilendiamina.
Los polieterpolioles poseen una funcionalidad preferentemente de 2 a 8 e indices de hidroxilo preferentemente de 25 mg KOH/g a 800 mg KOH/g y principalmente 150 mg KOH/g a 570 mg KOH/g.
Los compuestos con al menos dos atomos de hidrogeno reactivos frente a isocianato tambien incluyen los alargadores de cadena y agentes de reticulacion que se usan conjuntamente de manera opcional. Para modificar las propiedades mecanicas, puede ser ventajosa la adicion de agentes de alargamiento de cadena difuncionales, agentes de reticulacion trifuncionales o de funcionalidad superior o tambien eventualmente mezclas de los mismos. Como agentes de alargamiento de cadena y/o de reticulacion se usan preferentemente alcanolaminas y principalmente dioles y/o trioles con pesos moleculares menores a 400, preferentemente de 60 a 300.
Los agentes de alargamiento de cadena, de reticulacion o las mezclas de los mismos se emplean de manera conveniente en una cantidad de 1 a 20 % en peso, preferentemente 2 a 5 % en peso, respecto del componente poliol.
La preparacion de las espumas rigidas se realiza habitualmente en presencia de agentes propelentes, catalizadores, agentes ignifugos y estabilizantes de celda, asi como de otros adyuvantes y/o aditivos, si se requieren.
Como agentes propelentes pueden utilizarse propelentes quimicos tales como agua y/o acido formico, los cuales reaccionan con grupos isocianato desprendiendo dioxido de carbono o dioxido de carbono y monoxido de carbono. Preferiblemente tambien pueden emplearse los llamados propelentes fisicos en combination con, o preferentemente en lugar de agua. Estos son compuestos inertes frente a los componentes de inicio, los cuales son liquidos a temperatura ambiente y se evaporan en las condiciones de la reaction de uretano. El punto de ebullition de estos compuestos se encuentra preferiblemente por debajo de 50 °C. Entre los propelentes fisicos tambien se cuentan compuestos que son gaseosos a temperatura ambiente y se introducen bajo presion a los componentes de inicio o se disuelven en ellos, por ejemplo dioxido de carbono, alcanos y fluoroalcanos con punto de ebullicion bajo.
Los propelentes se seleccionan casi siempre del grupo que contiene acido formico, alcanos y/o cicloalcanos con al menos 4 atomos de carbono, eteres de dialquilo, esteres, cetonas, acetales, fluoroalcanos con 1 a 8 atomos de carbono y tetraalquilsilanos con 1 a 3 atomos de carbono en la cadena de alquilo, principalmente tetrametilsilano.
A manera de ejemplo pueden mencionarse propano, n-butano, iso- y ciclobutano, n-, iso- y ciclopentano, ciclohexano, eter dimetilico, eter de metilo-etilo, eter de metilo-butilo, formiato de metilo, acetona, asi como fluoroalcanos que pueden degradarse en la troposfera y por eso no danan la capa de ozono, tales como trifluorometano, difluorometano, 1,1,1,3,3-pentafluorobutano, 1,1,1,3,3-pentafluoropropano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, difluoroetano y heptafluoropropano. Los propelentes fisicos mencionados pueden emplearse solos o en combinaciones cualesquiera entre si.
Particularmente preferida como mezcla propelente es una mezcla de acido formico, agua y pentano.
El componente propelente se emplea usualmente en una cantidad de 1 a 45 % en peso, preferiblemente 1 a 30 % en peso, particularmente preferible 1,5 a 20 % en peso y principalmente 2 a 15 % en peso, respecto del peso total de los componentes poliol, propelente, sistema catalizador y eventualmente estabilizantes de espuma, agentes ignifugos y otros aditivos.
Las espumas de poliuretano o de poliisocianurato contienen habitualmente agentes ignifugos. Preferentemente se emplean agentes ignifugos libres de bromo. Particularmente se prefieren agentes ignifugos que contienen atomos de fosforo, principalmente se emplean fosfato de triscloroisopropilo, fosfonato de dietiletano, fosfato de trietilo y/o fosfato de difenil-cresilo.
Como catalizadores se emplean principalmente compuestos que aceleran fuertemente la reaccion de los grupos isocianato con los grupos que son reactivos frente a los grupos isocianato. Tales catalizadores son, por ejemplo, aminas basicas tales como aminas alifaticas secundarias, imidazoles, amidinas, alcanolaminas, acidos de Lewis o compuestos organometalicos, principalmente aquellos a base de estano. Tambien pueden emplearse sistemas catalizadores que se componen de una mezcla de diversos catalizadores.
Si deben incorporarse grupos isocianurato a la espuma rigida, se necesitan catalizadores especiales. Como catalizadores de isocianurato se emplean habitualmente carboxilatos de metal, principalmente acetato de potasio y sus soluciones. Los catalizadores pueden emplearse solos o en mezclas cualesquiera entre si, segun la necesidad.
Como adyuvantes y/o aditivos pueden emplearse sustancias conocidas per se; por ejemplo, sustancias tensioactivas, estabilizantes de espuma, reguladores de celda, materiales de carga, pigmentos, colorantes, antioxidantes, protectores de hidrolisis, antiestaticos, agentes con efecto fungiestatico y bacteriostatico.
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20
25
30
35
40
Indicaciones mas detalladas sobre las materias primas, propelentes, catalizadores as! como adyuvantes y/o aditivos para la realizacion del metodo de la invencion se encuentran, por ejemplo, en Kunststoffhandbuch (Manual de plasticos), volumen 7, "Poliuretanos", editorial Carl-Hanser-Verlag Munich, 1. Edicion, 1966, 2. Edicion, 1983 y 3. Edicion, 1993.
Para producir espumas rlgidas a base de isocianato, se hacen reaccionar los poliisocianatos y los compuestos que tienen al menos dos atomos de hidrogeno que son reactivos hacia los grupos isocianato en tales cantidades que el Indice de isocianato en el caso de espumas de poliuretano se encuentre en el intervalo de 100 a 220, preferiblemente de 115 a 180.
En la produccion de espumas de poliisocianurato, tambien es posible realizar la reaccion a un Indice de > 180, en terminos generales de 180 a 700, preferiblemente de 200 a 550, particularmente preferible de 250 a 500 y principalmente de 270 a 400.
Las espumas de poliuretano pueden producirse de modo continuo o discontinuo con ayuda de dispositivos de mezcla conocidos. El mezclado de los componentes de inicio puede efectuarse con ayuda de dispositivos de mezcla conocidos.
Habitualmente, las espumas rlgidas a base de isocianato se producen de acuerdo con el metodo de dos componentes. En este metodo se mezclan los compuestos que tienen al menos dos atomos de hidrogeno reactivos frente a los grupos isocianato con los propelentes, los catalizadores y los otros adyuvantes y/o aditivos para obtener un, as! llamado, componente poliol y este se hace reaccionar con los poliisocianatos o mezclas de los poliisocianatos y opcionalmente propelentes, tambien denominados componente isocianato.
Los componentes de inicio se mezclan casi siempre a una temperatura de 15 a 35°C, preferentemente de 20 a 30°C. La mezcla de reaccion puede mezclarse maquinas dosificadoras de alta o de baja presion.
La densidad de las espumas solidas empleadas es preferentemente de 10 a 400 kg/m3, preferentemente de 20 a 200, principalmente de 30 a 100 kg/m3.
La densidad de los elementos compuestos se encuentra habitualmente en el intervalo entre 5 a 250 mm.
En la figura 1, esta representado el tubo para descargar las espumas rlgidas desde adelante y en la figura 2, de lado. Aqul, 1 significa la direccion de flujo de la mezcla de reaccion, 2 significa el dispositivo de abastecimiento de la mezcla de reaccion, 3 significa el tubo de descarga con los orificios, 4 significa la capa de cobertura y 5 significa la capa de espuma que se genera sobre la capa de cobertura inferior.
La invencion se describira con mayor detalle en los siguientes ejemplos.
Ejemplos:
A) Composicion de un sistema PUR Componente poliol (componente A)
44 partes Polieterol 1 compuesto de oxido de propileno y un iniciador de amina, funcionalidad 4, Indices de
hidroxilo 400 mg KOH/g
26 partes Polieterol 2 compuesto de oxido de propileno y sacarosa como iniciador, IOH 400 mg KOH/g
5 partes Polieterol 3 compuesto de oxido de propileno y trimetilolpropano como iniciador, IOH 200 mg
KOH/g
20 partes agente ignlfugo 1 triscloroisopropilfosfato, TCPP
2 partes estabilizante que contiene silicona
2 partes catalizador 1 catalizador de PUR que contiene amina
1 parte catalizador 2 catalizador propelente que contiene amina
Propelente 1 n-pentano
Propelente 2 agua
Propelente 3 acido formico acuoso al 85%
5
10
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20
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30
35
40
Componente isocianato (componente B)
Isocianato Lupranat M50, MDI polimerico (BASF AG), contenido de NCO 31%, viscosidad 500 mPas a 25 °C.
Los componentes A, B y el propelente se hicieron reaccionar en tales proporciones que el indice se encontro en la region de 130 y se logro una densidad de espuma de 39 g/L.
B) Composicion de un sistema PIR
Componente poliol (componente A)
66 partes Poliesterol 1 compuesto de anhidrido de acido ftalico, dietilenglicol y acido oleico, funcionalidad
1,8, indices de hidroxilo 200 mg KOH/g
30 partes agente ignifugo 1 triscloroisopropilfosfato, TCPP
1.5 partes estabilizante 1 estabilizante que contiene silicona
1.5 partes catalizador 1 catalizador de PIR, sal de un acido carboxilico
1 parte catalizador 2 catalizador de PUR
Propelente 1 n-pentano
Propelente 2 agua
Propelente 3 acido formico acuoso al 85%
Componente isocianato (componente B)
Isocianato Lupranat M50, MDI polimerico (BASF AG), contenido de NCO 31%, viscosidad 500 mPas a 25 °C.
Los componentes A, B y el propelente se mezclaron en tales proporciones que el indice estuvo en la region de 350 y se logro una densidad de espuma de 43 g/L.
El sistema de poliuretano o de poliisocianurato b) se aplico sucesivamente por medio de un rastrillo de vertido oscilante y un rastrillo de vertido fijo.
El rastrillo de vertido oscilante tenia las dimensiones 25 cm x 1,5 cm, poseia 41 agujeros con un diametro de 1,6 mm y una distancia entre agujeros de 5 mm y oscilaba con una velocidad de 2,8 m/s por una distancia de 1,0 m.
El rastrillo fijo tenia las dimensiones 100 cm x 1,5 cm, poseia 90 agujeros con un diametro de 1,6 mm y una distancia entre agujeros de 11 mm.
La tasa de aplicacion fue en ambos sistemas de rastrillo de 16,1 kg/min.
La capa de cobertura metalica no fue tratada con el tratamiento corona. La banda doble tenia una anchura de 1,2 m y fue accionada hacia delante con una velocidad constante de 5,5 m/min. La temperatura de la chapa fue de 37 °C, la de la banda doble se ajusto a 40 °C (PUR) o a 60°C (PIR). El espesor del elemento sandwich fue de 60 mm.
Despues de curar el sistema, se aserraron especimenes de prueba con dimensiones 100x100x5 mm y se determino la adhesion de la espuma a la capa de cubierta de acuerdo con DIN EN ISO 527-1 / DIN 53292.
La frecuencia de los defectos de superficie se determino cuantitativamente por medio de un metodo optico. Para esto, a una distancia de un milimetro de la capa de cobertura inferior, es decir de la capa de cobertura sobre la cual se aplico la solucion de reaccion de poliuretano en el metodo de banda doble, se coloco un escalon en una muestra de espuma y se retiro el material que sobresalia. La superficie de espuma obtenida de esta manera fue iluminada en un angulo de apertura de 5° y el area de la proyeccion de la sombra con los defectos superficiales se dividio por el area de superficie total. Para este proposito, la superficie iluminada de espuma fue fotografiada y las imagenes de la espuma fueron binarizadas a continuacion. El area integrada de la regiones negras de las imagenes binarias se dividio por el area total de las imagenes y de esta manera representa una medida de la frecuencia de los defectos superficiales. Ademas, se llevo a cabo una evaluacion cualitativa adicional de la naturaleza de la superficie de las espumas retirando la capa de cubierta de un especimen de espuma de tamano 1 m x 2 m y evaluando visualmente en la superficie.
Los diversos experimentos con diferentes sistemas de espuma rlgida, con rastrillo de vertido oscilante es y fijos, se comparan en la tabla 1.
Tabla 1. Parametros experimentales y resultados. Se evaluan la uniformidad de la capa aplicada sobre la superficie de la capa de cobertura.
Exp. No.
Sistema de espuma Sistema de rastrillo Resistencia a presion [N/mm2] Resistencia a traccion [N/mm2] Adhesion [N/mm2] Apariencia de aplicacion Cantidad de sopladuras /defectos de superficie
1 (V)
PUR oscil. 0,114 0,14 Patron de surco 12 %
2
PUR Parado 0,117 0,16 Plano y sin patron 2 %
3 (V)
PIR oscil. Patron de surco 10 %
4
PIR parado Plano y sin patron 1 %
V - Eiemplo comparativo
5
Los resultados en la tabla 1 muestran que la frecuencia de la formacion de defectos superficiales en el area limltrofe con las capas de cobertura metalicas se reduce significativamente por el uso del rastrillo de vertido fijo en comparacion con el estado de la tecnica y se mejoran las propiedades mecanicas de la espuma y tambien la adhesion entre la espuma rlgida y la capa de cobertura.

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Metodo para producir elementos compuestos, que se componen al menos de una capa de cobertura a) y una espuma rigida a base de isocianato b), en la cual la capa de cobertura a) se mueve continuamente y el material de inicio para la espuma rigida a base de isocianato b) se aplica sobre la capa de cobertura, en cuyo caso la descarga del material de inicio liquido para la espuma rigida a base de isocianato b) se efectua por medio de un tubo provisto de orificios, parado fijo, dispuesto en paralelo y en angulo recto a la direccion de movimiento de la capa de cobertura a), caracterizado porque el material de inicio para la espuma rigida a base de isocianato b) se abastece en el centro del tubo provisto de orificios y porque el diametro del tubo provisto de orificios se disminuye desde el centro hacia los bordes del tubo.
  2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la anchura del tubo provisto de orificios corresponde al menos al 70% de la anchura de la capa de cobertura a), en cuyo caso el tubo provisto de orificios esta dispuesto de tal manera que una region igualmente ancha en cada uno de los bordes de la capa de cobertura no esta cubierta por el tubo.
  3. 3. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el tubo provisto de agujeros esta dispuesto a una altura de 10 a 30 cm por encima de la capa de cobertura a).
  4. 4. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el diametro del tubo es de 0,2 a 5 cm.
  5. 5. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el diametro de los orificios es de 0,5 a 5 mm.
  6. 6. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la distancia de los orificios entre si es de 5 a 60 mm.
  7. 7. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque se disminuye el diametro de los orificios desde el centro
    hacia los bordes.
  8. 8. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque se disminuye la distancia de los orificios desde el centro hacia los bordes.
  9. 9. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la espuma rigida a base de isocianato b) contienen grupos de isocianurato.
  10. 10. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque antes de la descarga del material de inicio para la espuma rigida a base de isocianato b) se aplica un facilitador de adhesion c) sobre la capa de cobertura a).
  11. 11. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque en calidad de facilitador de adhesion c) se emplea un sistema de poliuretano reactivo mono- o multicomponente.
  12. 12. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el facilitador de adhesion c) se aplica sobre la capa de cobertura por medio de un disco giratorio que se encuentra en direccion del movimiento de la capa de cobertura a) antes del tubo provisto de orificios.
  13. 13. Dispositivo para descargar mezclas de reaccion sobre una capa de cobertura transportada continuamente, en cuyo caso el dispositivo es un tubo provisto de orificios, parado fijo, dispuesto en paralelo y en angulo recto hacia la direccion de movimiento a la capa de cobertura a), caracterizado porque el abastecimiento de la mezcla de reaccion se encuentra en el centro y el diametro del tubo provisto de orificios disminuye desde el centro hacia los bordes del tubo.
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