Procedimiento de preparación de poliuretano reforzado con fibras largas que contiene cargas en forma de partículas.

Un procedimiento de preparación de un material compuesto de poliuretano o poliuretano-urea reforzado con fibra que comprende distribuir fibras que están humectadas con una formulación formadora de poliuretano y/o de poliuretano-urea curable sobre una forma o molde y,

seguidamente, curar la formulación curable sobre la forma o en el molde para formar un polímero de poliuretano o de poliuretano-urea curado reforzado con las fibras, en el que la formulación curable está formada mezclando un componente poliol que incluye al menos un poliol y al menos una carga en forma de partículas y un componente poliisocianato que incluye un MDI que contiene un grupo uretano o MDI polimérico, y en el que además (1) la carga en forma de partículas constituye de aproximadamente 10 a 60% en peso de la formulación curable y (2) el peso molecular calculado entre reticulaciones del poliuretano o poliuretano urea curado varía de aproximadamente 300 a 420.

Procedimiento de preparación de poliuretano reforzado con fibras largas que contiene cargas en forma de partículas Esta invención se refiere a un procedimiento de preparación de poliuretanos reforzados con fibras largas que también contienen una carga en forma de partículas.

Cada vez son más comunes los procedimientos de producción de poliuretanos reforzados con fibras cortadas. En algunos casos, estos procedimientos están sustituyendo a la tecnología existente como el moldeo por inyección reacción reforzada (RRIM) y el moldeo por inyección - reacción estructural (SRIM) , que usa fibras muy cortas o fieltros de fibras, respectivamente, para proporcionar refuerzo. Estos procedimientos también pueden posibilitar que poliuretanos reforzados reemplacen a otros materiales tales como SMC. Los procedimientos se adaptan muy bien a la producción de materiales compuestos que incluyen una superficie vista que está respaldada con una capa estructural de poliuretano reforzada. Estos materiales compuestos se pueden usar, por ejemplo, como paneles de carrocería en automóviles, camiones y diversos tipos de embarcaciones.

En estos procedimientos, se distribuyen fibras cortadas junto con una composición de poliuretano curable sobre una forma o sobre un molde. La composición de poliuretano humecta las fibras y la masa humectada se pone en contacto a continuación con la forma o el molde, en el que se cura. En algunos casos, las fibras se suministran al procedimiento en forma de un bobinado continuo. En dicho caso, el bobinado se corta en longitudes discretas inmediatamente antes de que sea humectado con la composición de poliuretano. En algunos procedimientos, la fibra cortada se lleva a una cámara muy próxima al cabezal de mezcla en la que se mezclan una composición de poliol y una composición de poliisocianato para formar la composición de poliuretano curable. Las fibras y la composición de poliuretano se distribuyen seguidamente más endurecidos desde el cabezal de mezcla sobre la forma. En otros casos, las fibras y la composición de poliuretano se pulverizan por separado, pero una sobre otra, de modo que las fibras pulverizadas se van humectando a medida que se trasladan hacia la superficie de la forma o el molde.

Los tiempos de ciclo son importantes para la economía de estos procedimientos, puesto que tiempos de ciclo más cortos pueden conducir a mayores velocidades de producción y mayor utilización del molde. Es deseable reducir los tiempos de ciclo lo máximo posible, de forma consistente con la producción de un producto de calidad aceptable. Por tanto, se desea que los tiempos de curado en molde sean lo más cortos posible. Sin embargo, si los tiempos de ciclo son demasiado cortos, la composición de poliuretano puede no curarse de forma adecuada, lo que conduce a una pérdida de temperatura de transición vítrea y a una disminución de las propiedades físicas y/o térmicas.

Un problema específico que se observa algunas veces es la tendencia a la formación de ampollas en el producto cuando se expone a temperaturas en el intervalo de 80 a 100 º C. Esto puede ser un problema significativo para piezas que experimenten altas temperaturas de servicio, tales como las que rodean el vano motor de un automóvil o de una embarcación. Este problema es especialmente agudo si la composición de poliuretano contiene un carga en forma de partículas (además de las fibras) .

El problema de la formación de ampollas se puede resolver usando tiempos de curado en molde prolongados, o mediante un curado posterior de las piezas, pero ninguna de estas soluciones es económicamente viable. Es necesaria una solución que no requiera tiempos de curado en molde prolongados o el curado posterior de las piezas.

Esta invención es una formulación formadora de poliuretano o de poliuretano-urea curable de dos partes que incluye un componente poliol y un componente poliisocianato, donde el componente poliol incluye al menos un poliol y al menos una carga en forma de partículas y el componente poliisocianato incluye un MDI que contiene un grupo uretano o MDI polimérico, donde (1) la carga en forma de partículas constituye de aproximadamente 10 a 60% en peso de la formulación curable y (2) el peso molecular calculado entre reticulaciones de la composición curable curada varía de aproximadamente 300 a 420.

Esta invención es también un procedimiento de preparación de materiales compuestos moldeados de poliuretano o poliuretano-urea reforzados con fibra que comprende distribuir fibras que están humectadas con una formulación formadora de poliuretano y/o de poliuretano-urea curable sobre una forma o molde y, a continuación, curar la formulación curable sobre la forma o el molde o en el molde para formar un polímero de poliuretano o de poliuretano-urea curado reforzado con las fibras, en el que la formulación curable se forma mezclando un componente poliol que incluye al menos un poliol y al menos una carga en forma de partículas y un componente poliisocianato que incluye un MDI que contiene un grupo uretano o MDI polimérico, y en el que además (1) la carga en forma de partículas constituye de aproximadamente 10 a 60% en peso de la formulación curable y (2) el peso molecular calculado entre reticulaciones del poliuretano o poliuretano-urea curado varía de aproximadamente 300 a 420.

La composición de poliuretano usada en este procedimiento cura rápidamente sobre la forma o el molde formando un poliuretano o un poliuretano-urea reforzados con fibra que tienen buenas propiedades físicas y térmicas, en particular, una resistencia a la formación de ampollas cuando se expone a temperaturas en el intervalo de 80 a 100 º C. Además, el material compuesto tiende a tener una buena apariencia superficial. Estos resultados son sorprendentes, puesto que la presencia de grupos uretano en el MDI y/o MDI polimérico normalmente tiene un

efecto pequeño o nulo sobre la densidad de reticulaciones del polímero, lo cual podría aportar una resistencia mejorada a la formación de ampollas. La presencia de grupos uretano en el MDI y/o MDI polimérico también tiene poco efecto sobre su reactividad.

La composición curable incluye un componente poliol y un componente poliisocianato. El componente poliol incluye uno o más materiales como los que se describen con más detalle a continuación. El componente poliisocianato incluye un MDI o MDI polimérico, que se modifica para que contenga grupos uretano. Los constituyentes reactivos con isocianato del componente poliol se seleccionan junto con los compuestos de isocianato en el componente poliisocianato, y junto con el índice de isocianato, tal que el peso molecular calculado entre reticulaciones en el polímero curado varía de 300 a 420, preferiblemente de 350 a 400. El peso molecular calculado entre reticulaciones tiene en cuenta la funcionalidad (número de grupos isocianato o reactivos con isocianato por molécula) y el peso equivalente de los poliisocianatos y materiales reactivos con isocianato, junto con el índice de isocianato, como sigue:

W ï?« W

pol iso

Mc ï?

Wpol (Fpol ï?­ 2) Wiso, esteq (Fiso ï?­ 2) Wiso, exceso (Fiso ï?­1)

ï?«ï?« Epol X Fpol Eiso X Fiso Eiso (Fiso ï?«1)

en la que:

Mc es el peso molecular calculado entre reticulaciones;

Wpol es el peso en gramos de todos los materiales reactivos con isocianato en el componente poliol. Wpol incluye el peso de agua u otro agente de expansión reactivo con isocianato.

Wiso es el peso en gramos de todos los compuestos de poliisocianato que se usan para preparar el componente poliisocianato.

Fpol es la funcionalidad promedio en número (número de grupos reactivos con isocianato) por molécula de compuestos reactivos con isocianato en el componente poliol. Se incluye agua en este cálculo y se asume que tiene una funcionalidad de dos. Para los fines de este cálculo se usan funcionalidades nominales.

Epol es el peso equivalente promedio, por grupo reactivo con isocianato, de todos los materiales reactivos con isocianato en el componente poliol. El cálculo de Epol tiene en cuenta el agua u otro agente de expansión reactivo con isocianato.

Wiso, esteq es el peso de los compuestos de poliisocianato cuando el índice de isocianato es igual o inferior a 100. Si el índice de isocianato es superior a 100, Wiso, esteq es el peso de los compuestos de poliisocianato que es necesario para proporcionar un índice de isocianato de 100, es decir, un equivalente de grupos isocianato por equivalente de grupos reactivos con isocianato en el componente poliol.

Eiso es el peso equivalente promedio, por grupo isocianato, de todos los compuestos de poliisocianato en el componente poliisocianato.

Fiso es la funcionalidad... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de preparación de un material compuesto de poliuretano o poliuretano-urea reforzado con fibra que comprende distribuir fibras que están humectadas con una formulación formadora de poliuretano y/o de poliuretano-urea curable sobre una forma o molde y, seguidamente, curar la formulación curable sobre la forma o en el molde para formar un polímero de poliuretano o de poliuretano-urea curado reforzado con las fibras, en el que la formulación curable está formada mezclando un componente poliol que incluye al menos un poliol y al menos una carga en forma de partículas y un componente poliisocianato que incluye un MDI que contiene un grupo uretano o MDI polimérico, y en el que además (1) la carga en forma de partículas constituye de aproximadamente 10 a 60% en peso de la formulación curable y (2) el peso molecular calculado entre reticulaciones del poliuretano o poliuretanourea curado varía de aproximadamente 300 a 420.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el componente poliisocianato incluye un tensioactivo de organosilicona.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que los polioles en el componente poliol tienen un peso equivalente promedio de 65 a 120 y una funcionalidad de 2, 5 a 3, 2.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el componente poliol incluye de 0, 25 a 2 por ciento en peso de agua.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el componente poliol incluye un agente humectante.

6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los compuestos de poliisocianato en el componente poliisocianato en el agregado tienen un contenido en isocianato de 25 a 30 por ciento en peso y una funcionalidad promedio de 2, 3 a 3, 0 grupos isocianato por molécula.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el componente poliisocianato incluye una mezcla de un MDI polimérico y un MDI modificado con uretano.

8. El procedimiento de la reivindicación 6 o 7, en el que de 3 a 25 por ciento en moles de los compuestos de poliisocianato en el componente poliisocianato están modificados con uretano.

9. Un procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la composición curable se cura en la forma o en el molde a una temperatura de 50 a 120º C.

10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que a la superficie de la forma o molde se aplica una composición de revestimiento en polvo, de pintura en el molde, de película termoplástica o de revestimiento de gel, las fibras humectadas se pulverizan sobre la composición de revestimiento en polvo, de pintura en el molde, de película termoplástica o de revestimiento de gel, o sobre otra capa aplicada por encima de la composición de revestimiento en polvo, de pintura en el molde, de película termoplástica o de revestimiento de gel, y la composición curable se cura para formar una estructura multiestratificada que incluye una capa de una composición de revestimiento en polvo curada, de pintura en el molde curada, de película termoplástica curada o de revestimiento de gel curada.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que las fibras humectadas se pulverizan sobre una capa de composición de revestimiento en polvo, de pintura en el molde o de revestimiento de gel, o sobre otra capa aplicada por encima de la composición de revestimiento en polvo, de pintura en el molde o de revestimiento de gel, y la composición curable se cura de forma simultánea con la composición de revestimiento en polvo, de pintura en el molde o de revestimiento de gel.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las fibras tienen una longitud de 2, 54 cm a 10, 2 cm.