ES2643142T3

ES2643142T3 - Juntas de poliuretano y procedimiento para formarlas

Info

Publication number: ES2643142T3
Application number: ES10739541.0T
Authority: ES
Inventors: Ahmet Comert; Georges Moineau; Dino Manfredi
Original assignee: Saint Gobain Innovative Materials Belgium SA
Current assignee: Saint Gobain Innovative Materials Belgium SA
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: US20110020549A1; JP5758892B2; WO2011009937A1; CN103770265B; TW201129597A; EP2456800A1; CN102471439B; DK2456800T3; CN102471439A; KR20120047941A; US8821981B2; KR101387375B1; CN103770265A; JP2013500877A; EP2456800B1

Abstract

Un método para formar un cierre, comprendiendo el método preparar una espuma a partir de un precursor de poliuretano de un componente; aplicar la espuma a una superficie de un artículo; y aplicar simultáneamente agua con la espuma, curando la espuma para formar una junta que tiene una densidad no superior a 350 kg/m3 unida al artículo.

Description

DESCRIPCION

Juntas de poliuretano y procedimiento para formarlas Campo de la descripcion

Esta descripcion en general se refiere a juntas de poliuretano y metodos para formar tales juntas de poliuretano.

5 Antecedentes

Las espumas de poliuretano se han usado para formar cierres y juntas en varias industrias, tales como la industria automotriz, la industria de electrodomesticos, la industria aeroespacial y la industria electronica. Las espumas de poliuretano se pueden usar para formar juntas por medio de diversas tecnicas tales como metodos de espuma en el lugar, metodos moldeados o metodos de moldeo por transferencia. Ademas, los poliuretanos se pueden usar en 10 varias densidades que van desde densidades elevadas hasta densidades bajas.

En particular, el poliuretano se puede formar usando un sistema de dos componentes o un sistema de un componente. En un sistema de dos componentes convencional, un componente de polialcohol y un componente de diisocianato se mezclan inmediatamente antes de su uso. Como tal, los sistemas de dos componentes tienen desventajas incluyendo dificultades asociadas con un control estricto de la mezcla estequiometrica de los 15 componentes y las dificultades asociadas con las lmeas de limpieza y el equipo de limpieza para prevenir el curado del poliuretano dentro de un sistema de dispensacion.

Alternativamente, se pueden usar sistemas de poliuretano de un componente, que se curan convencionalmente en presencia de agua. Los componentes de poliuretano de un componente se pueden mezclar con agua antes de la dispensacion o se pueden curar con humedad despues de la dispensacion. Las espumas de poliuretano de un 20 componente curadas con humedad convencionalmente dependen de cajas de alta humedad para facilitar el curado. Tal metodo se describe en la solicitud de patente de EE.UU. No 2006/0079589, en la que el curado se realiza en una camara de humidificacion a una humedad atmosferica de 60% o mas. El documento DE 41 24 338 A describe un cierre o junta en forma de espuma de celulas finas que se prepara a partir de un prepolfmero de NCO hidrofilo y una fase acuosa que contiene un latex. Tales cajas de alta humedad ocupan una cantidad significativa de espacio dentro 25 de una fabrica que produce un gran numero de componentes. Ademas, tales cajas de alta humedad utilizan una cantidad significativa de energfa para mantener una alta temperatura dentro de la caja, asf como para mantener una alta humedad dentro de la caja por evaporacion de la humedad. En tiempos de creciente preocupacion por el impacto medioambiental de la produccion de energfa, el uso significativo de energfa de las cajas de alta humedad tiene un impacto negativo en el impacto medioambiental de una planta de fabricacion. Ademas, el equipo de caja de 30 alta humedad representa un coste de inversion significativo.

Como tal, sena deseable una junta de poliuretano mejorada y un metodo para formar tal junta.

Breve descripcion de los dibujos

La presente descripcion se puede comprender mejor, y sus numerosas caractensticas y ventajas se hacen evidentes para los expertos en la tecnica haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

35 La FIG. 1 incluye una ilustracion de un sistema de aplicacion ejemplar para formar una junta.

La FIG. 2 incluye una ilustracion de un cabezal dispensador ejemplar para formar una junta.

La FIG. 3 incluye una ilustracion de un componente ejemplar al que se puede aplicar una junta.

La FIG. 4 incluye una ilustracion de una superficie ejemplar sobre la cual se puede aplicar una junta.

La FIG. 5, la FIG. 6, y la FIG. 7 incluyen ilustraciones de ranuras ejemplares en las que pueden aplicarse juntas.

40 El uso de los mismos sfmbolos de referencia en dibujos diferentes indica artfculos similares o identicos.

Descripcion de la(s) realizacion(realizaciones) preferida(s)

En una realizacion particular, se forma una junta por espumacion de un precursor de poliuretano de un componente (1K), aplicando la espuma sobre una superficie de un artfculo, y aplicando agua externamente, tal como mediante pulverizacion de agua en la proximidad de la espuma. Por ejemplo, se puede pulverizar agua sobre una superficie 45 del artfculo o dentro de una ranura del artfculo, la espuma se puede aplicar sobre la superficie humeda y se puede aplicar agua adicional sobre la espuma dispensada. La espuma se cura en su lugar para formar una junta que tiene una densidad no superior a 350 kg/m3. Ademas, la espuma de poliuretano de la junta puede tener una configuracion de celda abierta o cerrada.

En particular, el curado se puede realizar en condiciones ambientales, ausentes de humedad artificialmente elevada. 50 En este caso, se considera que las temperaturas y la humedad artificialmente elevadas son una humedad relativa

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superior al 65% a temperaturas superiores a 40°C. En otro ejemplo, la espuma incluye un precursor de poliuretano 1K que tiene un catalizador de amina en una cantidad de 0,2% en peso a 1,8% en peso.

El precursor de poliuretano de un componente es el producto de reaccion de un polialcohol y una cantidad en exceso de un componente de isocianato, dando como resultado un precursor de poliuretano terminado con grupos isocianato. En presencia de agua, una parte de los grupos isocianato se convierten en grupos amina, que reaccionaran con los grupos isocianato restantes, dando como resultado una red de poliuretano reticulado qmmicamente. El dioxido de carbono liberado durante este procedimiento puede ayudar al proceso de formacion de espuma.

En un ejemplo, el polialcohol puede ser un polieter polialcohol, un poliester polialcohol, derivados modificados o injertados de los mismos, o cualquier combinacion de los mismos. Se puede obtener un polieter polialcohol adecuado por poliinsercion via catalisis de cianuro metalico doble de oxidos de alquileno, por polimerizacion anionica de oxidos de alquileno en presencia de hidroxidos alcalinos o alcoholatos alcalinos como catalizadores y con la adicion de al menos una molecula iniciadora que contiene de 2 a 6, preferiblemente de 2 a 4, atomos de hidrogeno reactivos en forma unida, o por polimerizacion cationica de oxidos de alquileno en presencia de acidos de Lewis, tales como pentacloruro de antimonio o eterato de fluoruro de boro. Un oxido de alquileno adecuado puede contener de 2 a 4 atomos de carbono en el radical alquileno. Un ejemplo incluye tetrahidrofurano, oxido de 1,2- propileno, oxido de 1,2- o 2,3-butileno; oxido de etileno, oxido de 1,2-propileno, o cualquier combinacion de los mismos. Los oxidos de alquileno se pueden usar individualmente, sucesivamente o en mezcla. En particular, se pueden usar mezclas de oxido de 1,2-propileno y oxido de etileno, por lo que el oxido de etileno se usa en cantidades del 10% al 50% como un bloque terminal de oxido de etileno de modo que los polialcoholes resultantes exhiben mas del 70% de grupos OH primarios terminales . Un ejemplo de una molecula iniciadora incluye agua o alcoholes dihidroxilados o trihidroxilados, tales como etilenglicol, 1,2-propanodiol y 1,3-propanodiol, dietilenglicol, dipropilenglicol, etano-1,4-diol, glicerol, trimetilolpropano, o cualquier combinacion de los mismos.

Los polieter polialcoholes adecuados, tales como polialcoholes polioxipropileno polioxietileno, tienen funcionalidades medias de 1,5 a 4, tales como de 2 a 3, y pesos moleculares promedio en numero de 800 g/mol a 25.000 g/mol, tales como de 800 g/mol a 14.000 g/mol, en particular de 2.000 g/mol a 9.000 g/mol.

En otro ejemplo, el polialcohol puede incluir un poliester polialcohol. En un ejemplo de realizacion, un poliester polialcohol se deriva de acidos dibasicos tales como acido adfpico, glutarico, fumarico, succmico o maleico, o anhfdridos y alcoholes difuncionales, tales como etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, di- o tri-propilenglicol, 1-4 butanodiol, 1-6 hexanodiol, o cualquier combinacion. Por ejemplo, el poliester polialcohol se puede formar por la reaccion de condensacion del glicol y el acido con la eliminacion continua del subproducto de agua. Para aumentar la ramificacion del poliester polialcohol se puede usar una pequena cantidad de alcohol de alta funcionalidad, tal como glicerina, trimetanolpropano, pentaeritritol, sacarosa o sorbitol o polisacaridos. Los esteres de alcohol simple y el acido se pueden usar via una reaccion de intercambio de ester en la que los alcoholes simples se retiran continuamente como el agua y se reemplazan por uno o mas de los glicoles anteriores. Adicionalmente, se pueden producir poliester polialcoholes a partir de acidos aromaticos, tales como acido tereftalico, acido ftalico, acido 1,3,5- benzoico, sus anhfdridos, tales como anhfdrido ftalico. En un ejemplo particular, el polialcohol puede incluir un ester alqrnlico de alquildiol. Por ejemplo, el ester alqrnlico de alquildiol puede incluir isobutirato de trimetilpentanodiol, tal como isobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol.

En una realizacion particular, el polialcohol puede ser un polialcohol multifuncional que tiene al menos dos grupos hidroxilo primario. Por ejemplo, el polialcohol puede tener al menos tres grupos hidroxilo primarios. En un ejemplo particular, el polialcohol es un polieter polialcohol que tiene un numero de OH en el intervalo de 5 mg de KOH/g a 70 mg de KOH/g, tal como un intervalo de 10 mg de KOH/g a 70 mg de KOH/g, de 10 mg de KOH/g a 50 mg de KOH/g, o incluso de 15 mg de KOH/g a 40 mg de KOH/g. En un ejemplo adicional, el polieter polilalcohol se puede injertar. Por ejemplo, el polialcohol puede ser un polieter-polialcohol injertado con estireno-acrilonitrilo. En un ejemplo adicional, el polialcohol puede incluir una mezcla de polialcoholes de multiples funciones, tales como poliester polialcoholes trifuncionales y polialcoholes que estan injertados, tal como un polieter polialcohol que tiene un resto de estireno-acrilonitrilo injertado. En particular, el polialcohol es un polieter polialcohol, disponible con el nombre comercial Lupranol® disponible en Elastogran por el grupo BASF.

El componente de isocianato se puede derivar de varios diisocianatos. Un monomero de diisocianato ejemplar puede incluir diisocianato de tolueno, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de xileno, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de hexametileno, diisocianato de isoforona, diisocianato de polimetilenpolifenilo, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-difenilmetano, diisocianato de 3,3'-dicloro-4,4'-bifenileno o diisocianato de 1,5-naftaleno; sus productos modificados, por ejemplo, productos modificados con carbodiimida; o similares, o cualquier combinacion de los mismos. Dichos monomeros de diisocianato se pueden usar solos o en mezcla de al menos dos tipos. En un ejemplo particular, el componente de isocianato puede incluir diisocianato de metilendifenilo (MDI), diisocianato de tolueno (TDI), diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de isoforona (IPDI) o cualquier combinacion de los mismos. En un ejemplo, el isocianato puede incluir diisocianato de metilendifenilo (MDI) o diisocianato de tolueno (TDI). En particular, el isocianato incluye diisocianato de metilendifenilo (MDI) o derivados de los mismos.

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El diisocianato puede tener una funcionalidad media en un intervalo de alrededor de 2,0 a 2,9, tal como una funcionalidad entre 2,0 y 2,7. Ademas, el diisocianato puede tener un contenido de NCO en el intervalo de 5% a 35%, tal como el intervalo de 10% a 30%.

En una realizacion particular, el componente de isocianato puede ser un diisocianato de metilendifenilo modificado (MDI). En un ejemplo adicional, un diisocianato puede incluir una mezcla de diisocianatos, tal como una mezcla de diisocianatos de metilendifenilo modificados. Un diisocianato ejemplar esta disponible con el nombre comercial Lupranate®, disponible en Elastogran porel Grupo BASF.

Ademas, el precursor de poliuretano de 1K puede incluir un catalizador. El catalizador puede incluir un catalizador organometalico, un catalizador de amina, o una combinacion de los mismos. Un catalizador organometalico, por ejemplo, puede incluir dilaurato de dibutilestano, un carboxilato de litio, titanato de tetrabutilo, un carboxilato de bismuto, o cualquier combinacion de los mismos.

El catalizador de amina puede incluir una amina terciaria, tal como tributilamina, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, N,N,N',N'-tetrametiletilendiamina, pentametildietilentriamina y homologos superiores, 1,4-diazabiciclo-[2.2.2]-octano, N-metil-N'-dimetilaminoetilpiperazina, bis(dimetilaminoalquil)piperazina, N,N-dimetilbencilamina, N,N- dimetilciclohexilamina, N,N-dietilbencilamina, adipato de bis(N,N-dietilaminoetilo), N,N,N',N'-tetrametil-1,3- butanodiamina, N,N-dimetil-p-feniletilamina, bis(dimetilaminopropil)urea, bis(dimetilaminopropil)amina, 1,2- dimetilimidazol, 2-metilimidazol, amidina monodclica y bidclica, bis(dialquilamino)-alquil-eter, tal como, por ejemplo, eteres de bis(dimetilaminoetilo), aminas terciarias que tienen grupos amida (tales como grupos formamida) o cualquier combinacion de los mismos. Otro ejemplo de un componente de catalizador incluye bases de Mannich que incluyen aminas secundarias, tales como dimetilamina, o aldetudo, tal como formaldetudo, o cetona tal como acetona, metiletilcetona o ciclohexanona o fenol, tales como fenol, nonilfenol o bisfenol. Un catalizador en forma de una amina terciaria que tiene atomos de hidrogeno que son activos con respecto a grupos isocianato puede incluir trietanolamina, triisopropanolamina, N-metildietanolamina, N-etildietanolamina, N,N-dimetiletanolamina, sus productos de reaccion con oxidos de alquileno tales como oxido de propileno u oxido de etileno, o aminas secundarias-terciarias, o cualquier combinacion de las mismas. Las silaminas con enlaces carbono-silicio tambien se pueden usar como catalizadores, por ejemplo, 2,2,4-trimetil-2-silamorfolina, 1,3-dietilaminometiltetrametildisiloxano, o cualquier combinacion de los mismos.

En un ejemplo adicional, el catalizador de amina se selecciona de una pentametildietilentriamina, dimetilaminopropilamina, N,N'-dimetilpiperazina y eter dimorfolinoetflico, N,N'-dimetilaminoetil-N-metilpiperazina, JEFFCAT®DM-70 (una mezcla de N,N'-dimetilpiperazina y eter dimorfolinodietflico), imadozoles, triazinas, o cualquier combinacion de los mismos.

En una realizacion particular, el catalizador es particularmente util para activar reacciones de soplado, tal como una reaccion de isocianato con agua. En un ejemplo, el catalizador incluye eter dimorfolinodietflico (DMDEE). En un ejemplo particular, el catalizador incluye una version estabilizada de DMDEE.

Una composicion de ejemplo incluye el polialcohol en una cantidad en el intervalo de 50% en peso a 80% en peso, tal como un intervalo de 55% en peso a 75% en peso, o incluso un intervalo de 60% en peso a 70% en peso. El diisocianato puede estar incluido en una cantidad en un intervalo de 20% en peso a 35% en peso, tal como un intervalo de 22% en peso a 32% en peso, o incluso un intervalo de 25% en peso a 30% en peso. El catalizador, y en particular un catalizador de curado en humidificador, se puede incluir en una cantidad de 0,2% en peso a 2,0% en peso, tal como un intervalo de 0,6% en peso a 1,8% en peso, un intervalo de 0,8% en peso a 1,8% en peso, o incluso un intervalo de 1,0% en peso a 1,5% en peso.

Ademas, la composicion puede incluir aditivos tales como pigmentos, tensioactivos, carga, plastificantes, agentes antiamarilleo, estabilizadores, promotores de adhesion, o cualquier combinacion de los mismos. En un ejemplo, la composicion puede incluir un pigmento. El pigmento puede ser organico o inorganico y se puede usar como tal o como concentrado predisperso. En otro ejemplo, el pigmento puede incluir oxidos metalicos inorganicos, tales como titania, zirconia, oxido de estano, alumina, o cualquier combinacion de los mismos. En un ejemplo adicional, el pigmento puede incluir negro de carbono o grafito. Dependiendo de la naturaleza del pigmento, el pigmento se puede incluir en cantidades que vanan de 0,01% en peso a 5% en peso. Por ejemplo, un pigmento se puede incluir en una cantidad en un intervalo de 0,01% en peso a 4% en peso, tal como un intervalo de 0,01% en peso a 3% en peso, o incluso un intervalo de 0,1% en peso a 0,25% en peso.

Ademas, la formulacion puede incluir uno o mas agentes tixotropicos, tales como sflice sintetica o alumina. Por ejemplo, el agente tixotropico puede estar incluido en un intervalo de 0,1% en peso a 5% en peso, tal como 0,5% en peso a 4% en peso, o incluso 0,5% en peso a 3% en peso.

En una realizacion ejemplar, los componentes se mezclan mientras reaccionan a una temperatura en el intervalo de 20°C a 100°C en condiciones secas. En un ejemplo, el componente de isocianato se anade durante un penodo prolongado al comienzo de la reaccion, tal como durante un penodo de 20 minutos. Despues de la reaccion, el precursor de poliuretano de un componente se coloca en un recipiente y el contacto con la humedad se limita para evitar el curado prematuro. El precursor de poliuretano de un componente puede tener una vida util de al menos 3

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meses, tal como al menos 6 meses.

La FIG. 1 incluye una ilustracion de un sistema de aplicacion ejemplar para formar una junta a partir de una espuma formada de un precursor de poliuretano de un componente. Por ejemplo, el sistema 100 incluye un dispensador 102 configurado para dispensar un precursor de poliuretano de un componente a un aparato 110 de espumacion, que espuma el poliuretano y proporciona la espuma a un aplicador 114. Ademas, el sistema 100 puede incluir una fuente 120 de agua que proporciona agua al aplicador 114. El sistema puede incluir ademas equipo (no ilustrado) para tratar una superficie de un artfculo.

En un ejemplo, el dispensador 102 dispensa poliuretano de un recipiente 106. Por ejemplo, el dispensador 102 puede incluir un piston 104 y puede calentary presurizar un precursor de poliuretano de un componente, forzando al precursor de poliuretano licuado a traves del tubo o manguera 108 al aparato 110 de formacion de espuma. El precursor de un componente no espumado puede tener una viscosidad en el intervalo de 30 Pa.s a 250 Pa.s cuando se mide a 40°C, tal como de 30 Pa.s a 200 Pa.s, o incluso de 30 Pa.s a 150 Pa.s. El mecanismo 110 de espumacion suministra gas seco limpio, tal como aire o nitrogeno, a baja o alta presion y mezcla el gas y el precursor de poliuretano para formar una espuma.

En particular, el poliuretano de un componente se calienta para reducir la viscosidad y se suministra a un aparato 110 de espumacion. La espuma se forma para incluir al menos 5% en volumen del gas inerte, tal como al menos 10% en volumen, al menos 15% en volumen, o incluso al menos 20% en volumen. Por ejemplo, el gas inerte puede incluir aire seco o nitrogeno.

La espuma se puede dispensar sobre una superficie de un artfculo, dentro de una ranura de un artfculo, o en un molde. En un ejemplo, la espuma se suministra via tubo o manguera 112 a una cabeza 116 del aplicador 114. La espuma se dispensa desde el extremo 118 de dispensacion de la cabeza 116. En un ejemplo particular, el aplicador 114 es capaz de moverse a lo largo de multiples ejes, permitiendo la aplicacion o dispensacion de la espuma a lo largo de caminos complejos.

Ademas, el agua se puede suministrar via la manguera o tubo 122 desde una fuente 120 de agua hasta la cabeza 116 del aplicador 114. Mientras se dispensa la espuma, tambien se puede dispensar agua en la proximidad de la espuma dispensada, tal como debajo de la espuma, encima o sobre la espuma, o ambas cosas. En particular, se aplica el agua, tal como pulverizada, simultaneamente con la espuma y separadamente de la dispensacion de la espuma.

Por ejemplo, la FIG. 2 incluye una ilustracion de un extremo 200 de dispensacion del aplicador. Un tubo o boquilla 204 puede dispensar la espuma de poliuretano. Ademas, las boquillas 206, 208 y 210 pueden dispensar agua en proximidad a la espuma dispensada. Se puede suministrar agua a las boquillas 206, 208 y 210 via las lmeas de suministro 212, 214 y 216. En el ejemplo ilustrado, tres boquillas (206, 208 y 210) configuradas para pulverizar agua se extienden desde o estan unidas a la plataforma 202 de dispensacion. Alternativamente, la plataforma 202 de dispensacion puede incluir al menos una boquilla para dispensar agua, tal como al menos dos boquillas, al menos tres boquillas, o incluso cuatro o mas boquillas.

Como se ilustra en la FIG. 2, el tubo o boquilla 204 de dispensacion de espuma dispensa una espuma 218 sobre una superficie. La espuma 218 se puede dispensar sobre una superficie plana o dentro de una ranura. La boquilla 206 dispensa agua 222 sobre la superficie antes de la dispensacion de la espuma 218 de poliuretano. Ademas, las boquillas, tales como las boquillas 208 y 210, dispensan agua 220 en proximidad a la espuma dispensada, tal como sobre o en la espuma 218 dispensada.

En un ejemplo particular, las boquillas de agua (206, 208 y 210) estan distribuidas circunferencialmente a intervalos regulares alrededor de la plataforma 202. Una disposicion de este tipo es conducente a dispensar espuma sobre caminos complejos, proporcionando agua dispensada antes de la espuma dispensada y despues de que se distribuya la espuma. Alternativamente, las boquillas pueden estar dispuestas a intervalos irregulares o a diferentes distancias radiales desde el tubo o boquilla 204 de dispensacion de espuma.

Aunque no se ilustra, la ranura o superficie del artfculo se puede pretratar para mejorar la union de la espuma de poliuretano curada. Por ejemplo, el artfculo se puede pretratar, tal como tratar con plasma, abradir, erosionar qmmicamente, o una combinacion de los mismos.

En particular, tal sistema es util para dispensar espuma de poliuretano sobre un artfculo que tiene formas irregulares. Como se ilustra en la FIG. 3, un artfculo 302 puede incluir una ranura 304 alrededor del penmetro del artfculo 302. Alternativamente, la espuma se puede dispensar sobre una superficie plana de un artfculo 302, sin ranura. En un ejemplo particular, se puede dispensar una espuma que incluye un precursor de poliuretano de un componente dentro de la ranura 304. Se pulveriza agua en la ranura 304, se aplica la espuma sobre la superficie humedecida de la ranura 304 y se pulveriza agua adicional sobre la espuma dispensada. Aunque el artfculo 302 ilustrado es similar a un inserto para un panel de puerta, se puede dispensar espuma para formar juntas que tienen otras formas.

El sistema de espuma de un componente propuesto es particularmente util para dispensar una espuma para curar en su lugar y formar una junta sobre geometnas complicadas. Como se ilustra en la FIG. 4, la espuma se puede

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dispensar sobre una superficie que tiene varias orientaciones con relacion a la gravedad. La flecha ilustrada representa la direccion de la gravedad. Se puede dispensar una espuma sobre una superficie, tal como las superficies 402 o 410 que son horizontales con respecto a la direccion vertical de gravedad. Alternativamente, la espuma se puede dispensar sobre superficies que son paralelas a la direccion de la gravedad, tales como las superficies 404 o 408. Ademas, la espuma se puede dispensar ventajosamente sobre la cara inferior de las superficies, tal como la superficie 406, con relacion a la gravedad.

Aunque los sistemas de dispensacion ilustrados pueden dispensar una espuma sobre una superficie que esta libre de una ranura para formar una junta, la espuma tambien se puede dispensar dentro de una ranura. Las FIG. 5, FIG. 6, y FIG. 7 incluyen ilustraciones de cortes transversales de ranura ejemplares en las que se puede dispensar espuma de poliuretano para formar una junta espumada en el lugar. Por ejemplo, la FIG. 5 incluye una ranura 502 cuadrada o rectangular en la que se dispensa y cura una espuma para formar una junta 504. En un ejemplo alternativo, la ranura 602 tiene una seccion transversal escalonada en la que se dispensa una espuma de poliuretano para formar una junta 604.

En otro ejemplo ilustrado en la Fig. 7, la ranura 702 puede estar formada en forma de una "V" y la espuma de poliuretano se puede dispensar dentro de la ranura 702 en forma de V y curar para formar una junta 704. Diversas secciones transversales de ranuras pueden proporcionar beneficiosamente una union mejorada a un componente sobre el cual se aplica la espuma. Como tal, se pueden prever secciones transversales de ranura alternativas. En un ejemplo particular, la junta se puede extender por encima de la superficie del componente en un intervalo de 2 mm a 20 mm, tal como un intervalo de 2 mm a 10 mm, un intervalo de 2 mm a 8 mm, o incluso un intervalo de 2 mm a 5 mm.

En una realizacion particular, la espuma dispensada tiene un tiempo de curado sin pegajosidad de no mas de 20 minutos, tal como no mas de 15 minutos, cuando esta en presencia de agua suministrada externamente. Ademas, la espuma puede tener un tiempo de curado completo no mayor que 20 minutos, tal como no mayor de 15 minutos. Como se usa aqrn, el tiempo de curado sin pegajosidad y el tiempo de curado completo se determinan en condiciones de 23°C y 50% de humedad relativa.

La junta de espuma resultante tiene una densidad, determinada segun la ASTM D1056, no superior a 350 kg/m3, tales como no superior a 300 kg/m3, o incluso no superior a 280 kg/m3. En un ejemplo, la densidad esta dentro del intervalo de 120 kg/m3 a 350 kg/m3, tal como un intervalo de 150 kg/m3 a 300 kg/m3, o incluso un intervalo de 170 kg/m3 a 280 kg/m3.

Ademas, la junta puede exhibir propiedades mecanicas deseables tales como el alargamiento a la rotura, resistencia a la traccion, deformacion permanente por compresion, fuerza de compresion y fuerza de desviacion. El alargamiento a la rotura y la resistencia a la traccion se determinan de acuerdo con la DIN 53571. La deformacion permanente por compresion, la fuerza de compresion y la fuerza de desviacion se miden de acuerdo con la ASTMD1667.

En particular, la junta exhibe una elongacion a la rotura de al menos 70%, tal como al menos 85%, o incluso 100%.

Ademas, la junta exhibe una resistencia a la traccion de al menos 15 N/cm2, tal como al menos 18 N/cm2, al menos

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20 N/cm , o incluso al menos 22 N/cm . La elongacion y la resistencia a la traccion se ensayan usando un equipo de traccion Hounsfield con una velocidad de elongacion de 30 cm/min.

La deformacion permanente por compresion se determina colocando muestras de 10 cm de longitud entre dos laminas de Mylar revestidas de silicona, que a su vez se cubren con placas de vidrio de 4 mm a 5 mm de grosor. La distancia entre las hojas de Mylar se reduce al 75% de la distancia media inicial y se mantiene en su lugar durante 24 horas antes de permitir que la muestra se relaje durante 22 horas a 23°C y 50% de humedad relativa. En particular, la deformacion permanente por compresion no es superior al 22%, tal como no superior al 18%, no superior al 16%, ni siquiera superior al 15%.

La fuerza de compresion y la fuerza de desviacion se miden de acuerdo con la ASTM D1667. Se colocan muestras de 10 cm de longitud entre placas de aluminio. La fuerza para comprimir al 30% es la fuerza para comprimir la muestra al 70% de su altura inicial y la fuerza de desviacion al 30%, medida despues de 60 segundos, es la fuerza para mantener la muestra al 70% de su altura inicial. En un ejemplo, la fuerza de compresion esta en un intervalo de 10 N/cm2 a 50 N/cm2, tal como de 10 N/cm2 a 40 N/cm2, o incluso de 20 N/cm2 a 35 N/cm2. La fuerza de desviacion puede estar en un intervalo de 20 N/cm2 a 40 N/cm2, tal como de 20 N/cm2 a 35 N/cm2, o incluso de 20 N/cm2 a 30 N/cm2.

Ademas, la junta puede exhibir una dureza deseable medida en el cordon completamente endurecido usando un durometro Shore 00. Por ejemplo, la dureza Shore 00 de la junta esta en un intervalo de 30 a 60, tal como un intervalo de 35 a 55, o incluso un intervalo de 40 a 50.

Ademas, la espuma exhibe una relacion de altura a anchura deseable (parametro H/W), dando como resultado propiedades deseables en la junta. El parametro H/W es la relacion de altura a anchura medida a 23°C y 50% de humedad relativa sobre un cordon completamente curado espumado. Se extruyen varios cordones de 20 cm de longitud sobre una lamina de Mylar revestida con silicona y se curan en condiciones estandar (55°C y 85% de HR).

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Los cordones se almacenan a 23°C y 50% de humedad relativa durante un dfa antes de la medicion. La relacion se determina en tres posiciones a lo largo de la muestra y se promedia un promedio de las tres posiciones sobre tres cordones diferentes para determinar el parametro H/W. Los parametros H/W aumentados son deseables porque la espuma exhibe menos dispersion, produciendo una mayor altura en una junta por unidad de ancho de la junta. En particular, una espuma que tiene un parametro H/W deseable utiliza ranuras mas estrechas para producir una junta deseada que tiene una altura deseada sobre una superficie. En particular, la presente espuma de poliuretano de un componente exhibe un parametro H/W de al menos 0,3, tal como al menos 0,4, o incluso al menos 0,5. El parametro H/W no es mayor que 2.0, tal como no mayor que 0.8.

Ademas, la junta exhibe una deseablemente baja absorcion de agua despues del curado. Por ejemplo, la junta tiene un parametro de absorcion de agua, definido como el porcentaje en peso de agua absorbida por la espuma en condiciones ambientales, no superior al 15%, tal como no superior al 10%. En una realizacion particular, la junta esta formada por una espuma de baja densidad que tiene una estructura de celula cerrada.

Ejemplos

Cada uno de los ejemplos siguientes se prepara usando una espuma derivada de un poliuretano de un componente. El poliuretano de un componente se forma de entre el 60% en peso y el 70% en peso de una mezcla de polieter polialcoholes, incluyendo 2/3 de un polieter polialcohol trifuncional con un mdice de hidroxilo de 28 mg de KOH/g y 1/3 de un polieter polialcohol injertado con SAN trifuncional con un numero de hidroxilo de 20 mg de KOH/g, disponible en Elastogran (BASF). Ademas, el poliuretano de un componente se forma a partir de una mezcla de isocianato en una cantidad de 25% en peso a 35% en peso. La mezcla incluye 79% en peso de un diisocianato de 4,4-difenilmetano modificado con un % de NCO de aprox. 11.7, una funcionalidad de 2,2-2,3 y 21% en peso de un diisocianato de 4,4-difenilmetano modificado con un % de NCO de aprox. 23, una funcionalidad de 2,05, disponible en Elastogran (BASF). Ademas, el poliuretano de un componente incluye el catalizador eter bis-(2-(4- morfolino)etilico) en la cantidad especificada. Ademas, el poliuretano de un componente incluye una silice tixotropica (Areosil R200) en una cantidad de aproximadamente 2,5% en peso a 3,0% en peso y otros aditivos en cantidades de menos del 0,5% en peso, tales como tensioactivos y agentes anti-amarilleo.

La densidad se mide de acuerdo con la ASTM D1056. La resistencia a la traccion y la elongacion a la rotura se miden de acuerdo con la DIN 53571. La deformacion permanente por compresion, la fuerza de compresion y la fuerza de desviacion se miden de acuerdo con la ASTM D1667, como se describe anteriormente. La dureza se determina usando un durometro Shore 00 y el parametro H/W se determina como se describe anteriormente.

Mientras que los tiempos de curado completo y los tiempos de curado sin pegajosidad definidos anteriormente y en las reivindicaciones se determinan a 23°C y 50% de humedad relativa, los ejemplos miden el tiempo de curado sin pegajosidad y el tiempo de curado completo a la temperatura y humedad relativa especificadas.

Ejemplo 1

Las formulaciones de muestra se preparan con catalizador en cantidades de 0,27% en peso, 0,68% en peso, 1,01% en peso y 1,35% en peso, respectivamente. Las muestras se curan en tres condiciones, (A) 15°C y 52% HR, (B) 23°C y 50% RH, y (C) 55°C y 85% HR. La Tabla 1 ilustra los tiempos de curado completo y sin pegajosidad para las muestras curadas en las condiciones identificadas.

TABLA 1

Nivel de Catalizador: Sin pegajosidad/Comprimible Curado completo

: A B C A B C

0,27% en peso: ND 30-35 <10 ND 35-45 12

0,68% en peso: 30 15 <10 >30 20 <10

10,01% en peso: 25 10-15 <10 25-30 15-20 <10

10,35% en peso: 15-20 <10 <10 20 10-15 <10

Como se ilustra en la Tabla 1, las muestras que incluyen al menos 0,68% en peso de catalizador exhiben un tiempo de curado sin pegajosidad, cuando se curan a 23°C y 50% de HR, no superior a 15 minutos y un tiempo de curado completo no mayor de 20 minutos. En particular, las muestras que incluyen al menos 1,35% en peso de catalizador exhiben un tiempo de curado sin pegajosidad y un tiempo de curado completo de menos de 20 minutos en cada una de las condiciones.

Ejemplo 2

Las formulaciones de muestra se preparan con catalizador en una cantidad de 1,35% en peso. Las muestras se curan a 23°C y 50% HR con o sin agua aplicada externamente. La Tabla 2 ilustra la dureza medida en puntos en el tiempo para las muestras curadas en las condiciones identificadas. Las muestras se consideran libres de 5 pegajosidad cuando la dureza es de al menos 32.

TABLA 2

Tiempo (min): Dureza (Shore 00) Curado completo

sin H2O: con H2O sin H2O con H2O

10: NM 28-32 No No

15: NM 32-35 No Si

20: 15-25 34-37 No Si

25: 34-37 - Si Si

30: 37-40 - Si Si

Como se ilustra en la Tabla 2, las muestras curadas en presencia de agua aplicada externamente se curan completamente en 15 minutos, mientras que las muestras curadas en ausencia de agua aplicada externamente se 10 curan completamente despues de 20 minutos.

Ejemplo 3

Las formulaciones de muestra se preparan con catalizador en cantidades de 0,68% en peso, 1,01% en peso y 1,35% en peso, respectivamente. Las muestras se curan a 23°C y 50% HR con y sin agua aplicada externamente. La Tabla 3 ilustra las propiedades mecanicas de las juntas de muestra formadas a partir de las formulaciones de 15 muestra.

TABLA 3. Propiedades mecanicas de las formulaciones de muestra curadas

Nivel de Catalizador: Densidad (kg/m)3) H/W Dureza (Shore 00) Fuerza de compresion (N/cm2) Desviacion (N/cm2) Deformacion permanente por compresion (%)

0,68% en peso con agua: 245 0,45 44 30,2 25,8 15

1,01% en peso con agua: 255 0,50 47 27,9 23,0 18

1,35% en peso con agua: 245 0,51 42 27,5 22,0 17

0,68% en peso sin agua: 280 0,57 50 38,8 33,7 14

1,01% en peso sin agua: 273 0,56 46 36,5 31,2 14

1,35% en peso sin agua: 268 0,60 44 31,0 25,4 13

Como se ilustra en la Tabla 3, las muestras curadas en presencia de agua aplicada externamente exhiben una

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densidad menor que las muestras curadas sin agua aplicada externamente. Ademas, las muestras curadas en presencia de agua exhiben deseablemente una fuerza menor para comprimir y fuerza de desviacion que las muestras curadas sin agua aplicada externamente. Otras propiedades, tales como la resistencia a la traccion y la elongacion a la rotura, son comparables entre las muestras curadas.

Ejemplo 4

Las formulaciones de muestra se preparan con catalizador en cantidades de 0,68% en peso, 1,01% en peso y 1,35% en peso, respectivamente. Las muestras se depositan sobre una superficie que tiene una temperatura inicial de 40°C y se curan a 23°C y 50% de HR con agua aplicada externamente. La Tabla 5 ilustra las propiedades mecanicas de las juntas de muestra formadas a partir de las formulaciones de muestra.

TABLA 4. Propiedades de las juntas de muestra

Catalizador (% en peso): Densidad (kg/m)3) H/W Elongacion (%) Resistencia a la traccion (N/cm2) Fuerza de compresion (N/cm2) Desviacion (N/cm2) Deformacion permanente por compresion (%) Dureza (Shore 00)

0.68: 245 0,46 146 25 28 23 15 43

1.01: 258 0,50 147 27 28 23 17 47

1.35: 247 0,51 147 25 27 22 18 42

Como se ilustra en la Tabla 4, las propiedades de las muestras formadas para diferentes niveles de catalizador exhiben propiedades mecanicas comparables.

Las realizaciones de las juntas formadas de acuerdo con el metodo descrito exhiben ventajosamente propiedades deseables. En particular, las juntas tienen una densidad baja y excelentes propiedades mecanicas. Ademas, la espuma se cura con tiempos de curado deseablemente bajos en condiciones ambientales.

En una primera realizacion, un metodo para formar un cierre incluye preparar una espuma a partir de un precursor de poliuretano de un componente; aplicar la espuma a una superficie de un artfculo; y aplicar simultaneamente agua con la espuma. La espuma se cura para formar una junta que tiene una densidad no mayor de 350 kg/m3 unida al artfculo.

En un ejemplo de la primera realizacion, curar la espuma incluye curar en condiciones ambientales, sin humedad ambiente artificial.

En otro ejemplo de la primera realizacion, la aplicacion del agua incluye aplicar el agua al artfculo y la espuma sobre el agua, o aplicar el agua sobre la espuma, o pulverizar por separado el agua.

En un ejemplo adicional de la primera realizacion, la espuma tiene un tiempo de curado sin pegajosidad de no mas de 20 minutos, tal como de no mas de 15 minutos. En un ejemplo adicional, la espuma tiene un tiempo de curado completo de no mas de 30 minutos, tal como de no mas de 20 minutos.

En un ejemplo de la primera realizacion, el precursor de poliuretano de un componente tiene una viscosidad de 30 Pa.s a 250 Pa.s cuando se mide a 40°C, tal como de 30 Pa.s a 200 Pa.s.

En otro ejemplo de la primera realizacion, preparar la espuma incluye preparar la espuma con al menos 5% en volumen de un gas inerte, tal como con al menos 10% en volumen de la espuma.

En un ejemplo adicional de la primera realizacion, la densidad no es superior a 300 kg/m3.

En un ejemplo adicional de la primera realizacion, la cantidad de catalizador esta en el intervalo de 0,6% en peso a 1,8% en peso, tal como en el intervalo de 0,8% en peso a 1,8% en peso.

En un ejemplo de la primera realizacion, la espuma tiene un parametro H/W de al menos 0,3, tal como al menos 0,4, o al menos 0,5. El parametro H/W no puede ser mayor que 2.0.

En otro ejemplo de la primera realizacion, la junta tiene una dureza Shore 00 en el intervalo de 30 a 60, tal como en el intervalo de 40 a 50. En un ejemplo adicional de la primera realizacion, la junta tiene un parametro de absorcion de agua de no mas de 15, tal como de no mas de 10.

En un ejemplo adicional de la primera realizacion, la junta tiene una elongacion de al menos 70%, tal como al menos 85%, o al menos 100%. En otro ejemplo, la junta tiene una resistencia a la traccion de al menos 15 N/cm2. La junta

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puede tener una fuerza de desviacion al 30% de compresion en el intervalo de 20 N/cm2 a 40 N/cm2

En una segunda realizacion, un metodo para formar una junta incluye aplicar agua en una ranura de un componente, dispensar una espuma que comprende un poliuretano de un componente dentro de la ranura, comprendiendo la espuma un catalizador en una cantidad de 0,2% en peso a 2,0% en peso, y aplicar agua sobre la espuma dispensada. La espuma se cura para formar una junta que tiene una densidad no mayor que 350 kg/m3.

En un ejemplo de la segunda realizacion, curar la espuma incluye curar en condiciones ambientales, sin humedad ambiente artificial. En otro ejemplo de la segunda realizacion, la espuma tiene un tiempo de curado sin pegajosidad de no mas de 20 minutos, tal como no mas de 15 minutos. En otro ejemplo de la segunda realizacion, la espuma tiene un tiempo de curado completo de no mas de 30 minutos, tal como no mas de 20 minutos.

En un ejemplo adicional de la segunda realizacion, el metodo incluye ademas preparar una espuma a partir del poliuretano de un componente. La preparacion de la espuma puede incluir preparar la espuma con al menos 5% en volumen de un gas inerte, tal como al menos 10% en volumen de un gas inerte. En un ejemplo de la segunda realizacion, la densidad no es superior a 300 kg/m3.

En otro ejemplo de la segunda realizacion, la cantidad de catalizador esta en el intervalo de 0,6% en peso a 1,8% en peso, tal como en el intervalo de 0,8% en peso a 1,8% en peso.

En otro ejemplo de la segunda realizacion, la espuma tiene un parametro H/W de al menos 0,3, tal como al menos 0,4 o al menos 0,5. El parametro H/W no es mayor que 2.0.

En un ejemplo adicional de la segunda realizacion, la junta tiene una dureza Shore 00 en el intervalo de 30 a 60, tal como en el intervalo de 40 a 50. En otro ejemplo de la segunda realizacion, la junta tiene un parametro de absorcion de agua de no mas de 15, tal como no mas que 10.

En un ejemplo de la segunda realizacion, la junta tiene una elongacion de al menos 70%, tal como al menos 85% o al menos 100%. En otro ejemplo, la junta tiene una resistencia a la traccion de al menos 15 N/cm2. En otro ejemplo, la junta tiene una fuerza de desviacion al 30% de compresion en el intervalo de 20 N/cm2 a 40 N/cm2.

En una tercera realizacion, un metodo para formar un cierre incluye aplicar agua a una superficie de un componente, aplicar una espuma sobre el agua, comprendiendo la espuma un poliuretano de un componente, y aplicar agua sobre la espuma. La espuma se cura para formar un cierre que tiene una densidad no mayor de 350 kg/m3 unido a la superficie del componente.

En una cuarta realizacion, una junta incluye una espuma que incluye matriz de poliuretano y al menos 0,8% en peso de un catalizador. La espuma tiene una densidad no mayor de 350 kg/m3 y una estructura de celdas principalmente cerradas. En un ejemplo de la cuarta realizacion, la densidad no es mayor de 300 kg/m3.

En otro ejemplo de la cuarta realizacion, la cantidad de catalizador esta en el intervalo de 0,8% en peso a 1,8% en peso.

En un ejemplo adicional de la cuarta realizacion, la junta tiene una dureza Shore 00 en el intervalo de 30 a 60. En un ejemplo adicional, la junta tiene un parametro de absorcion de agua no mayor que 15. En otro ejemplo, la junta tiene una elongacion de al menos el 70%. En otro ejemplo, la junta tiene una resistencia a la traccion de al menos 15 N/cm2. En otro ejemplo, la junta tiene una fuerza de desviacion al 30% de compresion en el intervalo de 20 N/cm2 a 40 N/cm2.

Tenga en cuenta que no todas las actividades descritas anteriormente en la descripcion general o los ejemplos son requeridas, que una porcion de una actividad espedfica puede no ser requerida, y que una o mas actividades adicionales pueden ser realizadas ademas de las descritas. Aun mas, el orden en que se enumeran las actividades no es necesariamente el orden en que se realizan.

En la memoria descriptiva anterior, los conceptos se han descrito con referencia a realizaciones espedficas. Tal como se usa en la presente memoria, los terminos "comprende", "comprendiendo", "incluye", "incluyendo", "tiene", "teniendo" o cualquier otra variacion de los mismos, estan pensadas para cubrir una inclusion no exclusiva. Por ejemplo, un procedimiento, metodo, artfculo o aparato que comprende una lista de caractensticas no esta necesariamente limitado solamente a esas caractensticas, sino que puede incluir otras caractensticas no expresamente enumeradas o inherentes a tal procedimiento, metodo, artfculo o aparato. Ademas, a menos que se indique expresamente lo contrario, "o" se refiere a un o inclusivo y no a un o exclusivo. Por ejemplo, una condicion A o B es satisfecha por cualquiera de lo siguiente: A es verdadero (o presente) y B es falso (o no presente), A es falso (o no presente) y B es verdadero (o presente), y tanto A como B son verdaderos (o presentes).

Tambien, el uso de "a" o "an" se emplea para describir elementos y componentes descritos aqrn. Esto se hace meramente por conveniencia y para dar un sentido general del alcance de la invencion. Esta descripcion se debe leer para incluir uno o al menos uno y el singular tambien incluye el plural a menos que sea obvio que se entiende lo contrario.

Los beneficios, otras ventajas y soluciones a los problemas se han descrito anteriormente con respecto a realizaciones espedficas.

Despues de leer la memoria descriptiva, los expertos en la tecnica apreciaran que ciertas caractensticas son, por claridad, descritas aqm en el contexto de realizaciones separadas, se pueden proporcionar tambien en combinacion 5 en una unica realizacion. Ademas, las referencias a los valores indicados en intervalos incluyen todos y cada uno de los valores dentro de ese intervalo.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para formar un cierre, comprendiendo el metodo

preparar una espuma a partir de un precursor de poliuretano de un componente; aplicar la espuma a una superficie de un artfculo; y

aplicar simultaneamente agua con la espuma, curando la espuma para formar una junta que tiene una densidad no superior a 350 kg/m3 unida al artfculo.
2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el curado de la espuma incluye curar en condiciones ambientales a o por debajo de 40°C y a o por debajo de 65% de humedad relativa, sin humedad ambiente artificial.
3. El metodo de la reivindicacion 1, en el que aplicar el agua incluye aplicar el agua al artfculo y la espuma sobre el agua.
4. El metodo de la reivindicacion 1, en el que aplicar el agua incluye aplicar el agua sobre la espuma.
5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la espuma exhibe un tiempo de curado

libre de pegajosidad, determinado en condiciones de 23°C y 50% de humedad relativa, no superior a 20 minutos.
6. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la espuma exhibe un tiempo de curado completo, determinado en condiciones de 23°C y 50% de humedad relativa, no superior a 30 minutos.
7. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el precursor de poliuretano de un componente tiene una viscosidad de 30 Pa.s a 250 Pa.s cuando se mide a 40°C.
8. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que preparar la espuma incluye preparar la espuma con al menos 5% en volumen de un gas inerte.
9. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la densidad no es superior a 300 kg/m3 y se determino de acuerdo con la ASTM D1056.
10. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la espuma tiene un parametro H/W de al

menos 0,3, y en el que el parametro H/W es la relacion de altura a anchura medida a 23°C y 50% de humedad

relativa en un cordon espumado y completamente curado que se obtiene extruyendo varios cordones de 20 cm de longitud sobre una lamina de Mylar revestida con silicona y curando los cordones en condiciones estandar 25 (55°C y 85% de humedad relativa (HR)). Los cordones se almacenan a 23°C y 50% de humedad relativa durante un dfa antes de la medida. La relacion se determina en tres posiciones a lo largo de la muestra y se promedia un promedio de las tres posiciones sobre tres cordones diferentes para determinar el parametro H/W.
11. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la junta tiene una dureza Shore 00 en el intervalo de 30 a 60 y la dureza Shore 00 se midio usando un durometro Shore 00.
12. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la junta tiene una elongacion de al menos el 70% segun se mide de acuerdo con la DIN 53571.