ES2335599T3 - Metodo para la produccion de elementos combinados a base de espumas con base en isocianatos. - Google Patents

Metodo para la produccion de elementos combinados a base de espumas con base en isocianatos. Download PDF

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Abstract

Método para la producción de elementos combinados de al menos una capa de cubierta a) y de un material de espuma rígida a base de isocianato b), donde entre la capa de cubierta a) y el material de espuma rígida a base de isocianato b) se ha aplicado un promotor de adhesión c), y la capa de cubierta a) se mueve continuamente y el promotor de adhesión c) y el material de partida para la espuma rígida a base de isocianato b) se aplican sucesivamente sobre la capa de cubierta, caracterizado porque la aplicación del promotor de adhesión c) se efectúa por medio de un disco rotante que se ha instalado horizontalmente o en una inclinación de hasta 15º, preferiblemente paralelo a la capa de cubierta, caracterizado porque el disco previamente mencionado se ubica a una altura de 0,02-0,2 m por encima de la capa de cubierta a humedecerse.

Description

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

Claims (24)

1. Método para la producción de elementos combinados de al menos una capa de cubierta a) y de un material de espuma rígida a base de isocianato b), donde entre la capa de cubierta a) y el material de espuma rígida a base de isocianato b) se ha aplicado un promotor de adhesión c), y la capa de cubierta a) se mueve continuamente y el promotor de adhesión c) y el material de partida para la espuma rígida a base de isocianato b) se aplican sucesivamente sobre la capa de cubierta, caracterizado porque la aplicación del promotor de adhesión c) se efectúa por medio de un disco rotante que se ha instalado horizontalmente o en una inclinación de hasta 15º, preferiblemente paralelo a la capa de cubierta, caracterizado porque el disco previamente mencionado se ubica a una altura de 0,02-0,2 m por encima de la capa de cubierta a humedecerse.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque en calidad de promotor de adhesión c) se usa un sistema de poliuretano reactivo mono- o multicomponente.
3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el promotor de adhesión c) aún no ha excedido su tiempo de apertura para el momento de la aplicación del material de partida para la espuma rígida a base de isocianato b) sobre la capa inferior de cubierta.
4. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el promotor de adhesión c) tiene una densidad aparente de 200-1200 g/L, preferible 400-1000 g/L, particularmente preferible 450-900 g/L.
5. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el promotor de adhesión c) no contiene agentes propelentes físicos.
6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque las espumas rígidas a base de isocianato b) son espumas rígidas de poliuretano o de poliisocianurato.
7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque como capa de cubierta se usan placas de cartón-yeso, baldosa de vidrio, láminas de aluminio, placas de aluminio, cobre o acero, preferible láminas de aluminio, placas de aluminio o de acero.
8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque en calidad de lámina de cubierta se usan placas de acero que preferiblemente no se han sometido a tratamiento corona.
9. Método según la reivindicación 1 en el que la temperatura de la cinta doble usada para la producción de los elementos combinados es menor de 60ºC.
10. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad del promotor de adhesión aplicado sobre la capa de cubierta c) se encuentra entre 30-300 g/m^{2}, preferible 40-200 g/m^{2}, particularmente preferible 50-120 g/m^{2}.
11. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la humidificación de la capa de cubierta con el promotor de adhesión c) puede ser incompleta.
12. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de cubierta se transporta con una velocidad constante de 2-15 m/min, preferible 3-12 m/min, particularmente preferible 3-9 m/min.
13. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco tiene forma circular.
14. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco es elíptico.
15. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco tiene una forma tipo cascada.
16. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco tienen una relación largo/ancho de 1 a 1,8, preferible 1 a 1,4, particularmente preferible 1,0 a 1,25.
17. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro del disco se encuentra entre 0,05 a 0,3 m, preferible 0,1 a 0,25 m, particularmente preferible 0,12 a 0,22 m con respecto al lado largo.
18. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco es absolutamente plano.
19. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco ha sido redondeado o plegado en el borde.
20. Método según la reivindicación 19, caracterizado porque en la zona del redondeado o plegado exterior, se han puesto 4-64 agujeros con un diámetro de 0,5-3 mm, preferible 12-40 agujeros con un diámetro de 1-3 mm, particularmente preferible 15-30 agujeros con un diámetro de 1,5-2,5 mm.
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21. Método según la reivindicación 19, caracterizado porque el disco tiene un diseño con forma de cascada y en cada paso de cascada se han puesto 10-30, preferible 12-25, particularmente preferible 12-20 agujeros con un diámetro de 1,5-2,5 mm.
22. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el disco se ha puesto en una altura de 0,03-0,18 m, preferible 0,03-0,15 m sobre la capa de cubierta a humedecerse.
23. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el radio de humidificación del promotor de adhesión c) sobre la capa de cubierta a) se encuentra entre 0,25-1 m, preferible 0,35-0,75 m.
24. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el número de revoluciones del disco se encuentra entre 200-2500 min^{-1}, preferible 200-2000 min^{-1}, particularmente preferible 300-1500 min^{-1}.
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