ES2554134T3

ES2554134T3 - Método y aparato para producir elementos compuestos con base en espumas a base de isocianato

Info

Publication number: ES2554134T3
Application number: ES08861397.1T
Authority: ES
Inventors: Lars SCHÖN; Roland Fabisiak; Rainer Hensiek; Peter Huntemann; Bernd Schaper; Rüdiger VIERECK; Maria Thomas
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2028-12-15
Also published as: ES2817889T3; HUE026898T2; CA2707500A1; BRPI0820852A2; EP2737956B1; EP2234732A2; ES2812628T3; MX343958B; US20110003082A1; US20140017412A1; US8852691B2; EP2735375A1; PT2234732E; HUE050554T2; WO2009077490A2; EP2737956A1; WO2009077490A3; CA2707500C; PL2735375T3; US8613981B2

Abstract

Método para producir elementos compuestos, que se componen al menos de una capa de cubierta (b) y una espuma rígida a base de isocianato (a), en la cual la capa de cubierta (b) se mueve continuamente y el material de inicio para la espuma rígida a base de isocianato (a) se aplica sobre la capa de cubierta (b), y la descarga del material de inicio líquido para la espuma rígida a base de isocianato (a) se efectúa al menos por medio de un tubo (c) parado fijo, provisto de orificios (f), dispuesto en paralelo al plano de la capa de cubierta y en ángulo recto a la dirección de movimiento de la capa de cubierta (b), en cuyo caso los orificios (f) tienen un diámetro y una longitud, y el punto de introducción de la mezcla (a) se efectúa en el centro del tubo (c) y la longitud de los orificios (f) se reduce desde el centro del tubo (c) hacia sus extremos.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y aparato para producir elementos compuestos con base en espumas a base de isocianato

La invencion se refiere a un metodo para producir elementos compuestos de al menos una capa de cubierta y una mezcla de reaccion que forma espuma, la cual se aplica sobre la capa cubierta inferior por medio de al menos un tubo provisto con orificios de acuerdo con la reivindicacion 1, asi como a un aparato de acuerdo con la reivindicacion 25.

La produccion de elementos compuestos, principalmente de capas de cubierta metalicas y un nucleo de espumas a base de isocianato, casi siempre espumas de poliuretano (PUR) o de poliisocianurato (PIR), tambien denominados con frecuencia elementos sandwich, se practica en la actualidad a gran escala en sistemas de banda doble que funcionan continuamente. Junto a los elementos sandwich para el aislamiento que requieren los dispositivos de refrigeracion, los elementos para el diseno de fachadas de los mas diversos edificios adquieren cada vez mas importancia. Ademas de las chapas de acero recubiertas, como capas de cubierta, tambien se emplean chapas de acero inoxidable, cobre o aluminio. Principalmente en los elementos de fachada, la estructura superficial del limite entre la espuma y la capa de cubierta 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 cubierta 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 cubierta 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 cubierta inferior. Es frecuente el caso en que la capa de cubierta inferior en los elementos de sandwich presenta la peor adhesion, determinada en un ensayo de traccion. 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 efectos de succion 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 formacion de sopladuras en la superficie de espumas rigidas 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.

En el caso del metodo de banda doble del estado de la tecnica, la mezcla de reaccion se prepara a maquina o con tecnologia de alta o de baja presion y se aplica por medio de rastrillos oscilantes para vertido sobre la capa de cubierta inferior. En este caso, el rastrillo esta parado en direccion del movimiento de la banda y oscila sobre la anchura del elemento. Lo desventajoso de este tipo de aplicacion es que en un solapamiento doble requerido sobre la mezcla de reaccion ya aplicada, se aplica nuevo material de modo que se presenta una mezcla con diferentes estados de reaccion. Esto ultimo conduce a que la superficie resultante de la espuma no crece uniformemente y como consecuencia se incluye aire al introducir la capa de cubierta superior. Esta desventaja es tanto mas ostensible cuanto mas pequeno sea el tiempo entre la aplicacion de la mezcla de reaccion y el comienzo 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 cubierta.

En un metodo de corrida rapida alternativo, la mezcla de reaccion se aplica mediante aplicacion con dedos multiples sobre la capa de cubierta 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 cubierta 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 puede reconocerse 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 liquida para la espuma rigida sobre la capa de cubierta. 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.

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La EP 770 466 A2 describe un metodo de espumado y un sistema para producir continuamente bloques de espuma de poliuretano de acuerdo con la tecnologia llamada de espumado (frothing). En este contexto se proponen aparatos de espumado que comprenden un tubo con orificios el cual se ubica paralelo a un sustrato que esta en movimiento.

La JP 2006 142125 describe un metodo para producir cuerpos compuestos de dos capas de cubierta y una espuma rigida a base de isocianato, en cuyo caso la materia prima para la espuma rigida se aplica sobre una capa de cubierta y la aplicacion de la materia prima se efectua por medio de un tubo, en cuyo caso la introduccion de los componentes de inicio para la espuma rigida se efectua desde un extremo del tubo y el tubo tiene orificios; la longitud de los orificios disminuyen desde el punto de introduccion hacia el extremo del tubo. En este caso el tubo puede estar fijo o moverse oscilando sobre la superficie que va a recibir la carga.

Fue objetivo de la presente invencion encontrar un proceso de aplicacion de una mezcla de reaccion para espuma rigida a base de isocianato, en particular un sistema PUR o un sistema PIR, sobre una chapa de metal horizontal u otra capa de cubierta externa flexible o rigida que se transporta horizontalmente de modo continuo, tal como es usual para la produccion de elementos sandwich mediante una banda doble que opera continuamente. La intencion era que en comparacion con el estado de la tecnica esto condujera a una estructura superficial mejorada de la espuma sobre la capa de cubierta inferior y principalmente para evitar sopladuras. Ademas, el metodo deberia conducir a una adhesion mejor entre la capa de cubierta y la espuma rigida. Principalmente, la superficie de la espuma aplicada deberia ser uniforme. El metodo deberia ser adecuado ante todo para sistemas de inicio rapido, en cuyo caso deberian evitarse las desventajas de la carga con dedos multiples y de la aplicacion con el rastrillo oscilante.

De manera sorprendente, el objetivo pudo lograrse aplicando la mezcla de reaccion sobre la capa de cubierta inferior b) por medio de un tubo c) provisto de orificios, parado fijo, ubicado en paralelo y en angulo recto a la direccion del movimiento hacia la capa de cubierta d), en lo sucesivo tambien denominado rastrillo de vertido, en cuyo caso la introduccion de la mezcla a) se efectua en el centro del tubo c) y la longitud de los orificios f) disminuye desde el centro del tubo c) hacia sus extremos.

De esta manera, el objeto de la invencion es un metodo para producir elementos compuestos de acuerdo con la reivindicacion 1.

Los terminos orificios y agujeros pueden utilizarse como sinonimos en lo sucesivo.

Ademas, es objeto de la invencion un aparato de acuerdo con la reivindicacion 25.

Preferentemente, la aplicacion de la mezcla de reaccion Kquida sobre la capa de cubierta b) se efectua por medio de dos tubos c) parados fijos, dispuestos uno al lado del otro, ubicados en paralelo al plano de la capa de cubierta en angulo recto a la direccion de movimiento de la capa de cubierta b), provistos con orificios f).

En una modalidad preferida de la invencion, al menos dos tubos c) provistos con orificios estan dispuestos principalmente de tal manera que forman una linea recta. Preferiblemente se utilizan 2 a 4, particularmente preferible 2 a 3 y principalmente 2 tubos c).

El rastrillo de vertido segun la invencion tiene, tal como se ha descrito, una forma similar a un tubo, con agujeros en la parte inferior, distribuidos por toda la longitud, y el punto de introduccion de la mezcla de reaccion se ubica en su centro. Al utilizar varios tubos c), la introduccion se lleva a cabo preferentemente de la misma manera en todos los tubos c).

El tubo c), o los tubos c) ubicados uno junto al otro, pueden tener conjuntamente una longitud que es igual al ancho de la capa de cubierta b). Preferiblemente, la longitud del tubo c), o de los tubos c) dispuestos uno al lado del otro juntos, es menor que la anchura de la capa de cubierta b) a fin de garantizar que la mezcla de reaccion no se aplique parcialmente al lado de la capa de cubierta b). En tal caso, el rastrillo de vertido se encuentra ubicado en el centro sobre la capa de cubierta b). Preferiblemente, el rastrillo de vertido cubre al menos 70% de la anchura de la capa de cubierta b). En el caso de una anchura de la capa de cubierta b) de 1,20 m, tal como es habitual en el caso de los elementos sandwich, en este caso no se cubriria por parte del rastrillo de vertido a cada lado una anchura de 25 cm. Preferiblemente, el rastrillo de vertido, o los rastrillos de vertido ubicados uno al lado del otro, cubren al menos 70%, particularmente preferible al menos 80% y principalmente al menos 95% de la anchura de la capa de cubierta b).

El rastrillo se ubica habitualmente a una altura de la capa de cubierta b) de 5 a 30 cm, preferiblemente 10 a 30 cm y principalmente 15 a 25 cm.

La cantidad de los agujeros f) a lo largo del rastrillo dependiendo de la longitud del rastrillo es de al menos 2, preferiblemente al menos 6, particularmente preferible 10 a 50, y principalmente 20 a 40. La cantidad de los agujeros es preferiblemente un numero par.

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Los diametros de los orificios f) se encuentran en el diametro de 0,5 a 10 mm, preferiblemente de 1,0 mm a 4 mm. Las distancias entre los orificios f) son preferentemente de 5-200 mm, particularmente preferible de 5 a 60 mm, y principalmente de 10 a 30 mm. Preferiblemente, la distancia y el diametro son iguales por toda la longitud del tubo c).

El tubo c) tiene un diametro interno de 0,2 a 5 cm, preferiblemente de 0,3 a 2,5 cm y principalmente 0,2 a 2 cm.

De acuerdo con la invention, la longitud de los orificios f) disminuye por la longitud del tubo c) hacia sus extremos. Por la longitud de los orificios f) se entiende la distancia que debe recorrer la mezcla a) desde el interior del tubo c) hasta la salida del tubo c). Esto puede ocurrir de diferente manera. Por un lado, el diametro interno del tubo c) puede cambiar. Esto no es preferido ya que los componentes de este tipo son dificiles de producir y de limpiar.

Preferiblemente, la longitud de los orificios f) cambia ubicando una parte metalica en la parte inferior del tubo c) de tal modo que la longitud de los orificios se modifique de la manera deseada. Mediante esta medida, de hecho se modifica el espesor de pared del tubo c). Las longitudes de agujero, consideradas desde el sitio de introduction de los materiales de inicio para la espuma rigida a base de isocianato a) hasta los extremos, se disminuyen no linealmente, sino exponencialmente. De acuerdo con la invencion, el alargamiento de los orificios f) se efectua de tal manera que se reduce la longitud desde el punto de introduccion de la mezcla a) hacia los extremos del tubo c). Esto significa que la introduccion de la mezcla a) se efectua en el centro del tubo c) y la longitud de los orificios f) disminuye hacia los bordes.

La longitud de los orificios f) puede elegirse en este caso de tal manera que la proportion entre la longitud de los orificios f) desde el borde y el centro para cada tubo c) esta entre 1,1 y 10. De manera particularmente preferida, la proporcion se encuentra entre 2,5 y 10, principalmente entre 5 y 10.

Cuando se utilizan varios tubos c), la variation de la longitud de los orificios f) se configura igual para todos los tubos c).

Cada uno de los tubos provistos c) de orificios f) tiene una conexion con un equipo de mezclado para mezclar los componentes del material de inicio Kquido para la espuma rigida a) a base de isocianato. Esta conexion se efectua habitualmente por medio de un punto de introduccion d) y e) que se encuentra en el medio. Este se configura como un tubo, en el caso de usar varios tubos c, cada uno se conecta con el punto de introduccion. Esto puede ocurrir mediante un tubo a partir del cual a su vez parten tubos de conexion con los tubos c). La figura 1 muestra este tipo de aparato que usa dos tubos c).

El diametro de los puntos de introduccion d) es preferiblemente constante. Este diametro es preferentemente de 4 a 30 mm, particularmente preferible de 6 a 22 mm.

El metodo de la invencion es adecuado para todas las espumas rigidas a base de isocianato, tales como espumas poliuretanicas (PU) y espumas con grupos uretano isocianurato, en lo sucesivo tambien denominadas 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 rigida a base de isocianato a) preferiblemente se emplea una espuma PIR.

El metodo de acuerdo con la invencion se configura preferentemente de tal manera que la cantidad del material de inicio liquido aplicado sobre la capa de cubierta b) para la espuma rigida a base de isocianato a) es de 2 kg/min a 100 kg/min, preferiblemente entre 8 kg/min y 60 kg/min.

La viscosidad del material de inicio Kquido para la espuma rigida a base de isocianato a) se encuentra preferiblemente a 25 °C entre 50 mPa*s y 2000 mPa*s, particularmente preferible entre 100 mPa*s y 1000 mPa*s.

Particularmente adecuado es el metodo para espumas con un tiempo de inicio breve del sistema. El tiempo de inicio de los sistemas empleados para el metodo se encuentra preferentemente por debajo de 15 segundos (s), preferiblemente por debajo de 12s, particularmente preferible por debajo de 10s y principalmente por debajo de 8s mientras que el tiempo de fraguado del sistema se encuentra entre 20 - 60 s. El tiempo de inicio es el tiempo entre la mezcla del componente poliol y del componente isocianato y el inicio de la reaction de uretano. El tiempo de fraguado es el tiempo desde la mezcla de los componentes de inicio 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 cubierta b) y la espuma rigida a base de isocianato a) puede estar dispuesto un agente facilitador de adhesion. En calidad de facilitador de adhesion 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.

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La aplicacion del facilitador de adhesion se efectua en direccion del movimiento de la capa de cubierta b) antes del tubo provisto de orificios c). La distancia entre la aplicacion del agente facilitador de adhesion y la aplicacion de los componentes de inicio para la espuma rigida a base de isocianato a) puede seleccionarse de tal manera que el facilitador de adhesion no haya reaccionado todavia por completo al aplicar los componentes de inicio para la espuma rigida a base de isocianato a).

El facilitador de adhesion puede aplicarse mediante cualquier metodo conocido, por ejemplo mediante aspersion, sobre la capa de cubierta b). El facilitador de adhesion se aplica a la capa de cubierta b) preferiblemente por medio de un disco plano giratorio, el cual esta dispuesto horizontalmente o en una pequena desviacion de la posicion horizontal de hasta 15°, preferiblemente en paralelo a la capa de cubierta b). En el caso mas simple, el disco puede ser circular o eliptico 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. 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 tan finamente distribuida y uniforme como sea posible sobre la capa de cubierta que se encuentra abajo para poder descargar todo el material aplicado sobre el disco y el coste de mantenimiento del disco sea minimo.

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 cubierta b) inferior. Un disco de este tipo que tiene una configuracion similar a una cascada asegura una aplicacion particularmente uniforme del facilitador de adhesion sobre la capa de cubierta b) 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 cubierta b) 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 cubierta b), 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 cubierta b) 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 invention y el dispositivo descrito son adecuados principalmente para sistemas con propelentes fisicos, principalmente pentanos. Ademas, el metodo se prefiere para la produccion de elementos compuestos con capas de cubierta rigidas.

En calidad de capa de cubierta b), pueden utilizarse capas de cubierta flexibles o rigidas, preferiblemente rigidas tales como placas de yeso, mantas de fibras de vidrio, laminas de aluminio, chapas de aluminio, de cobre o de 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 cubierta b) 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 cubierta b) se encuentra en una posicion horizontal al menos desde la aplicacion del sistema de espuma b), preferiblemente durante la duration completa del tiempo desde la aplicacion del facilitador de adhesion.

En el metodo, al usar chapas y laminas como placas de cubierta, una tras otra las capas de cubierta 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 inicio para la espuma rigida a base de isocianato a) por medio del rastrillo fijo, se cura (o fragua) en la banda doble y finalmente se corta a la longitud deseada.

Las espumas rigidas a base de isocianato a), empleadas para el metodo, se producen de una manera usual y conocida mediante la reaction de poliisocianatos con compuestos que tienen al menos dos atomos de hidrogeno

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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 quimica de di- y poliisocianatos organicos. 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, asi 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 carboxilicos polifuncionales que tienen de 2 a 12 atomos de carbono, por ejemplo acido succinico, acido glutarico, acido adipico, acido suberico, acido azelaico, acido sebacico, acido decanodicarboxilico, acido maleico, acido fumarico y preferiblemente acido ftalico, acido isoftalico, acido tereftalico y los acidos naftalenodicarboxilicos 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 polihidricos, resoles tales como, por ejemplo, productos oligomericos de condensacion de fenol y formaldehido y condensados de Mannich de fenoles, formaldehido y dialcanolaminas como melamina.

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 de KOH/g a 800 mg de KOH/g y principalmente 150 mg de KOH/g a 570 mg de 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,

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agentes de reticulacion trifuncionales o de funcionalidad superior o tambien opcionalmente 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 combinacion con, o preferentemente en lugar de agua. Estos son compuestos inertes frente a los componentes de inicio, los cuales son casi siempre liquidos a temperatura ambiente y se evaporan en las condiciones de la reaccion de uretano. El punto de ebullicion 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 trisclorisopropilo, 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 para este proposito; 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.

Indicaciones mas detalladas sobre las materias primas, propelentes, catalizadores asi 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 rigidas a base de isocianato a), 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.

5

10

15

20

25

30

35

40

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 rigidas a base de isocianato a) 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, asi 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.

El espesor de los elementos compuestos se encuentra habitualmente en el intervalo entre 5 a 250 mm.

En la figura 1 esta representado el dispositivo con dos tubos c).

Ejemplos:

A) Composicion de un sistema PUR Componente poliol (componente A)

44 partes

26 partes 5 partes

20 partes 2 partes 2 partes 1 parte Propelente 1 Propelente 2 Propelente 3

Polieterol 1 compuesto de oxido de propileno y un iniciador de amina, funcionalidad 4, indice de hidroxilo 400 mg de KOH/g

Polieterol 2 compuesto de oxido de propileno y sacarosa como iniciador, IOH 400 mg de KOH/g

Polieterol 3 compuesto de oxido de propileno y trimetilolpropano como iniciador, IOH 200 mg de KOH/g

agente ignifugo 1 trisclorisopropilfosfato, TCPP

estabilizante que contiene silicona

catalizador 1 catalizador de PUR que contiene amina

catalizador 2 catalizador propelente que contiene amina

n-pentano

agua

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 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, indice de hidroxilo 200 mg de KOH/g

5

10

15

20

25

30

35

30 partes agente igmfugo 1 trisclorisopropilfosfato, TCPP

1.5 partes estabilizante 1 estabilizante que contiene silicona

1.5 partes catalizador 1 catalizador de PIR, sal de un acido carbox^lico

1 parte catalizador 2 catalizador de PUR que contiene amina

Propelente 1 n-pentano

Propelente 2 agua

Propelente 3 acido formico acuoso al 85%

Componente isocianato (componente B)

El componente poliol y el componente isocianato 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 a) se aplico sucesivamente por medio de un rastrillo de vertido oscilante y un rastrillo de vertido fijo, el cual comprende dos tubos c) y cuales de largos, dispuestos en una fila.

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 de 95 cm x 15 cm, poseia 24 agujeros con un diametro de 2,8 mm y una distancia entre agujeros de 40 mm. Las longitudes de agujero de los orificios f) para cada uno de los dos tubos c) crecia exponencialmente desde el borde hacia el centro, comenzando desde 3 mm hasta 19 mm.

La tasa de aplicacion en ambos sistemas de rastrillo fue de 25.1 kg/min.

La capa de cubierta 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 5,0 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 100 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 cubierta inferior, es decir de la capa de cubierta 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 la superficie.

Los diversos experimentos con diferentes sistemas de espuma rigida, con rastrillo de vertido oscilantes y fijos, se comparan en la tabla 1.

Tabla 1. Parametros experimentales y resultados. Se evaluan la uniformidad de aplicacion sobre la superficie de la capa de cubierta.

Exp. No.: Sistema de espuma Sistema de rastrillo Resistencia a presion [N/mm2] Presion- modulo E [N/mm2] Resistencia a traccion [N/mm2] Traccion- modulo E [N/mm2] Apariencia de aplicacion Cantidad de sopladuras /defectos de superficie

1 (V): PUR oscil. 0,14 2,7 0,10 4,1 Patron de surco 10 %

2: PUR parado 0,18 3,4 0,14 4,5 Plano y sin patron 2 %

3 (V): PIR oscil. 0,13 3,1 0,10 3,9 Patron de surco 12 %

4: PIR parado 0,18 4,2 0,17 5,5 Plano y sin patron 1 %

V - Ejemplo comparativo

Los resultados en la tabla 1 muestran que la frecuencia de la formacion de defectos superficiales en el area limitrofe con las capas de cubierta 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 rigida y la capa de cobertura.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Metodo para producir elementos compuestos, que se componen al menos de una capa de cubierta (b) y una espuma rigida a base de isocianato (a), en la cual la capa de cubierta (b) se mueve continuamente y el material de inicio para la espuma rigida a base de isocianato (a) se aplica sobre la capa de cubierta (b), y la descarga del material de inicio liquido para la espuma rigida a base de isocianato (a) se efectua al menos por medio de un tubo (c) parado fijo, provisto de orificios (f), dispuesto en paralelo al plano de la capa de cubierta y en angulo recto a la direccion de movimiento de la capa de cubierta (b), en cuyo caso los orificios (f) tienen un diametro y una longitud, y el punto de introduccion de la mezcla (a) se efectua en el centro del tubo (c) y la longitud de los orificios (f) se reduce desde el centro del tubo (c) hacia sus extremos.
2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual se utilizan al menos dos tubos (c) dispuestos uno al lado del otro.
3. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, en el cual los tubos (c) provistos de orificios (f) estan dispuestos de tal manera que forman una linea recta.
4. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual los tubos (c) provistos de orificios (f) se extienden sobre al menos el 70% de la anchura de la capa de cubierta (b) en cuyo caso una region igualmente ancha en cada uno de los bordes de la capa de cubierta (b) no esta cubierta por el tubo.
5. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual los tubos (c) provistos de orificios (f) se extienden sobre al menos el 80% de la anchura de la capa de cubierta (b) en cuyo caso una region igualmente ancha en cada uno de los bordes de la capa de cubierta (b) obertura no esta cubierta por el tubo.
6. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el tubo (c) provisto de orificios (f) esta ubicado a una altura de 5 a 30 cm por encima de la capa de cubierta (b).
7. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el diametro del tubo (c) provisto de orificios (f) es de 0,2 a 5 cm.
8. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el diametro interno del tubo (c) provisto de orificios (f) permanece constante desde el centro hacia los bordes del tubo.
9. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el tubo esta configurado de tal manera que, al usar varios tubos (c), la variacion de la longitud de los orificios (f) esta configurada para ser igual en todos los tubos (c).
10. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la proporcion de la longitud de los orificios (f) entre el sitio de la introduccion de material y el extremo del tubo (c) para cada tubo se encuentra entre 1,1 y 10.
11. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el diametro de los orificios (f) es de 0,5 a 10 mm.
12. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la distancia entre los orificios (f) es de 5 a 200 mm.
13. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el diametro de los orificios (f) es igual a todo lo largo del tubo (c).
14. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la distancia entre los orificios (f) es igual a todo lo largo del tubo (c).
15. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el numero de los orificios (f) del tubo (c) es par.
16. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el numero de los orificios (f) de cada tubo (c) es > 2.
17. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el mezclado de los componentes del material Kquido de inicio para la espuma rigida a base de isocianato (a) se efectua en un dispositivo de mezcla, el cual esta conectado con todos los tubos (c) provistos de orificios (f) mediante los puntos de introduccion de material (d) y (e).
18. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual cada uno de los tubos (c) provistos de orificios (f) esta conectado con exactamente un punto de introduccion de material.
19. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual cada uno de los tubos (c) provisto con orificios (f) esta conectado con un dispositivo de mezclado para mezclar los componentes del material liquido de inicio para la espuma rigida a base de isocianato (a).
20. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el diametro de los puntos de introduccion de material (d) es constante.
21. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual los puntos de introduccion de material (d) tienen un diametro de 4 a 30 mm.

5 22. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la espuma rigida a base de isocianato (a) contienen grupos

isocianurato.
23. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la viscosidad del material liquido de inicio para la espuma rigida a base de isocianato (a) a 25 °C se encuentra entre 50 mPa*s y 2000 mPa*s.
24. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la cantidad del material liquido de inicio para la espuma 10 rigida a base de isocianato (a), aplicado sobre la capa de cubierta (b), se encuentra entre 2 kg/min y 100 kg/min.
25. Dispositivo para aplicar mezclas liquidas de reaccion sobre una capa de cubierta (b), donde la capa de cubierta (b) se mueve continuamente y el material de inicio para la espuma rigida a base de isocianato (a) se aplica sobre la capa de cubierta (b), en cuyo caso la aplicacion de la mezcla liquida de reaccion sobre la capa de cubierta (b) se efectua por medio de al menos un tubo (c) provisto de orificios (f), parado fijamente, dispuesto en paralelo al plano

15 de la capa de cubierta y en angulo recto hacia la direccion del movimiento de la capa de cubierta (b), y los orificios (f) tienen un diametro y una longitud, y la introduccion de la mezcla (a) se efectua en el centro del tubo (c) y la longitud de los orificios (f) se reduce desde el centro del tubo (c) hacia sus extremos.
26. Dispositivo segun la reivindicacion 25, en el cual la aplicacion de la mezcla liquida de reaccion sobre la capa de cubierta (b) se efectua por medio de al menos dos tubos (c) dispuestos uno al lado del otro, parados fijos, ubicados

20 en paralelo hacia el plano de la capa de cubierta y en angulo recto hacia la direccion de movimiento de la capa de cubierta (b), provistos de orificios (f).