Método para preparar moldes y herramientas químicamente resistentes y composición química para el método.

Método para producir una herramienta o un molde que comprende:

(A) aplicar una pasta de modelado sin costuras que comprende al menos un sistema de resina

(a) y al menos un sistema de endurecedor (b) sobre un sustrato para conformar una película continua de material curable

(B) curar la pasta de modelado sin costuras caracterizado porque el sistema de resina (a) comprende una resina epoxídica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi promedio por encima de 2 y el sistema de endurecedor (b) comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio por encima de 2.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/052325.

Solicitante: HUNTSMAN ADVANCED MATERIALS (SWITZERLAND) GMBH.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: Legal Services Department - IP Klybeckstrasse 200 4057 Basel SUIZA.

Inventor/es: HOWLAND,DUNCAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Moldes o núcleos; Detalles o accesorios para ellos > B29C33/40 (Materia plástica, p. ej. espumas, caucho)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Policondensados que contienen varios grupos epoxi... > C08G59/32 (Compuestos epoxi que contienen tres o más grupos epoxi)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Policondensados que contienen varios grupos epoxi... > C08G59/50 (Aminas)

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Fragmento de la descripción:

Campo de la invenciïn La presente invenciïn se refiere a una composiciïn curable de dos componentes que comprende un componente de resina y un componente de endurecedor y al uso de la composiciïn curable para preparar moldes y herramientas sin costuras.

Antecedentes de la invenciïn Las composiciones de dos componentes curables se usan en una amplia variedad de campos, por ejemplo adhesivos, materiales compuestos reforzados con fibra, pastas de modelado, recubrimientos, sellantes, masillas, mïstiques, compuestos de detenciïn, materiales de calafateo, encapsulantes y recubrimientos de superficie tales como pinturas. El tiempo de curado de tales composiciones tras el mezclado de los componentes depende de muchos factores, por ejemplo la naturaleza de los materiales curables y la temperatura. Los ejemplos de sistemas de resinas de 2 componentes ampliamente conocidos incluyen sistemas de epoxi/amina; de isocianato/poliol y de epoxi/anhïdrido y tambiïn sistemas hïbridos tales como sistemas de epoxi;acrilato/amina y de epoxi;isocianato/poliol;amina.

La preparaciïn de modelos dentro de las industrias automotriz, aeroespacial, ferroviaria, de turbinas de viento y marina depende ampliamente de tales composiciones. Existe la necesidad de producir modelos maestros precisos de manera dimensional, particularmente de mayor formato. Estos modelos se usan por ingenieros para la fabricaciïn de moldes de producciïn para la elaboraciïn de piezas. Cada vez mïs, estas industrias buscan eliminar la etapa del modelo maestro y fabricar directamente moldes funcionales.

Los moldes para su uso en la industria de elaboraciïn de materiales compuestos a menudo se preparan ellos mismos con materiales compuestos, que utilizan especialmente composiciones de resina termoestable con refuerzos de fibra o mineral.

Especïficamente, los moldes detallados en esta invenciïn se emplean para preparar piezas curando resinas termoestables lïquidas, que por ejemplo contienen poliïster insaturado (UPE) o ïster vinïlico (VE) en disoluciones con monïmeros reactivos como monïmeros vinïlicos o acrïlicos (en particular estireno) curados mediante polimerizaciïn por radicales libres. El curado de estas composiciones de poliïsteres insaturados (UPE) o de ïsteres vinïlicos (VE) sïlo puede llevarse a cabo generalmente en presencia de estos monïmeros insaturados reactivos adicionales como estireno sustituido o no sustituido, monïmeros de vinilo, acrilatos o metacrilatos. Sin embargo, estos monïmeros reactivos pueden provocar una degradaciïn de los moldes.

La producciïn de moldes normalmente requiere un modelo o maestro a escala real (a menudo denominado nïcleo) sobre el que se conforma el molde, normalmente usando resinas termoestables lïquidas, mediante un procedimiento de laminaciïn con refuerzos de fibra, o colando con refuerzos de carga mineral.

Las pastas de modelado sin costuras (SMP) se usan para la producciïn de modelos maestros. Hasta ahora, no existïa ningïn mïtodo satisfactorio para producir directamente un molde (es decir sin el uso de un modelo maestro) a partir de composiciones de SMP, que ofreciera resistencia quïmica suficiente a los monïmeros reactivos empleados en composiciones de resina termoestable lïquida (especialmente estireno) para permitir la producciïn de piezas en serie de mïs de 1-5 piezas. Antes, el ataque quïmico y fïsico de la superficie de la composiciïn de SMP tenïa lugar durante la elaboraciïn de piezas, provocando una degradaciïn de la calidad de la superficie, que aumentaba considerablemente con el nïmero de piezas preparadas. Un ataque quïmico de esta naturaleza se acepta ampliamente que procede de los monïmeros reactivos y los disolventes de bajo peso molecular usados en la formulaciïn de resinas termoestables. La resistencia quïmica se mide a menudo usando ensayos de inmersiïn de muestras en un monïmero reactivo, tal como se usa comïnmente en resinas termoestables. La absorciïn por las muestras sumergidas en estireno durante 14 dïas puede indicar de manera ïtil la resistencia del material al ataque de estireno: la absorciïn se expresa como porcentaje del peso de muestra. Las formulaciones existentes normalmente presentan una absorciïn de estireno (14 dïas a 40ïC) mayor del 15% en peso.

En el documento WO2006/024676 se da a conocer una composiciïn para preparar modelos y herramientas resistentes a alta temperatura. La composiciïn contiene una resina epoxïdica, un agente tixotrïpico y un sistema de endurecedor que comprende al menos una polietilenimina, al menos otra amina que tiene al menos dos grupos aminohidrïgeno y al menos otro agente de curado epoxïdico que tiene reactividad latente, en la que los componentes del sistema de endurecedor estïn presentes en una cantidad suficiente para efectuar el curado de la resina epoxïdica.

El documento WO03/051649 da a conocer otro procedimiento para preparar modelos libres de lïneas de uniïn. En el

procedimiento reivindicado se usa una pasta curable tixotrïpica de baja densidad que comprende una composiciïn de resina y microbalones. La resina puede comprender una resina epoxïdica, un agente tixotrïpico y un endurecedor que comprende al menos una polietilenimina y al menos otra amina que tiene al menos dos grupos aminohidrïgeno.

La resistencia quïmica al estireno y otros monïmeros de bajo peso molecular es mala. Las composiciones curadas absorben estireno, con la consecuencia de que la composiciïn curada se hincha y puede observarse un agrietamiento, provocando degradaciïn adicional.

Por tanto, existe la necesidad de composiciones curables ïtiles para preparar modelos o herramientas que tengan una resistencia quïmica mejorada a los monïmeros de bajo peso molecular. Adicionalmente, tales composiciones deben tener las caracterïsticas fïsicas requeridas para permitir la producciïn de un molde sin costuras para moldear disoluciones de monïmero de resina termoestable. Un requisito del procedimiento de curado de composiciones curables es que el calor de reacciïn no sea demasiado alto, es decir que la temperatura exotïrmica mïxima durante el curado sea lo suficientemente baja para no provocar deformaciïn o daïo del material de subestructura de soporte. Ademïs, la composiciïn debe tener una reologïa tal, que las composiciones puedan aplicarse para conformar una pelïcula sin costuras con propiedades de no hundimiento, incluso cuando se aplique a una superficie vertical a un grosor de hasta 30 mm, baja contracciïn y exoterma durante el curado, buenas propiedades de molienda y resistencia mecïnica.

Sumario de la invenciïn El contenido de la presente invenciïn es un mïtodo para producir una herramienta o un molde que comprende:

(A) aplicar una pasta de modelado sin costuras que comprende al menos un sistema de resina (a) y al menos un sistema de endurecedor (b) sobre un sustrato para conformar una pelïcula continua de material curable

(B) curar la pasta de modelado sin costuras,

caracterizado porque el sistema de resina (a) comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi promedio por encima de 2 y el sistema de endurecedor (b) comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio por encima de 2.

Un contenido adicional de la presente invenciïn es una composiciïn curable que comprende

(a) un sistema de resina que comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi promedio por encima de 2, y

(b) un sistema de endurecedor que comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio por encima de 2,

en la que el sistema de resina (a) comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi promedio de ≥ 3, seleccionada de glicidilaminas polifuncionales,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Mïtodo para producir una herramienta o un molde que comprende:

(A) aplicar una pasta de modelado sin costuras que comprende al menos un sistema de resina (a) y al menos un sistema de endurecedor (b) sobre un sustrato para conformar una pelïcula continua de material curable (B) curar la pasta de modelado sin costuras caracterizado porque el sistema de resina (a) comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi promedio por encima de 2 y el sistema de endurecedor (b) comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio por encima de 2.

2. Mïtodo segïn la reivindicaciïn 1, que comprende la etapa (C) adicional de mecanizar la capa de SMP hasta la forma final.

3. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de resina (a) comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi promedio de ≥ 3, preferiblemente seleccionada de glicidilaminas polifuncionales.

4. Mïtodo segïn la reivindicaciïn 3, caracterizado porque la glicidilamina se selecciona de N, N, N’, N’tetraglicidil-4, 4’-metilenbisbencenamina, triglicidil-p-aminofenol, triglicidil-m-aminofenol o cualquier mezcla de los mismos.

5. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de resina (a) comprende ademïs una resina epoxïdica (a2) con una funcionalidad promedio ≤ 2, preferiblemente seleccionada de mono o diglicidil ïteres de un alcohol polihidroxilado, de un fenol polihidroxilado, de una novolaca formada de formaldehïdo y un fenol o cualquier mezcla de los mismos.

6. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de resina (a) es una mezcla de resinas epoxïdicas que tienen una funcionalidad epoxi de 3 o mïs (a1) y una resina epoxïdica mono o difuncional o una mezcla de resinas epoxïdicas mono o difuncionales (a2) .

7. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de resina (a) comprende una funcionalidad epoxi promedio por encima de 6 equivalentes epoxi por kilo, preferiblemente ≥ 6, 3 equivalentes epoxi.

8. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de resina comprende ademïs al menos un monïmero de (met) acrilato (a3) en una cantidad del 1 al 20% en peso, basada en el peso total del sistema de resina (a) .

9. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de

endurecedor (b) comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio de ≥ 45 3, preferiblemente ≥ 4.

10. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio ≥ 3 se selecciona de polialquilenpoliaminas.

11. Mïtodo segïn la reivindicaciïn 10, caracterizado porque las polialquilenpoliaminas se seleccionan de dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, dipropilentriamina, tripropilentetramina; derivados de N-hidroxialquilo de polialquilenpoliaminas, preferiblemente N- (hidroxietil) dietilentriamina o derivado de mono-N-2-hidroxipropilo de trietilentetramina; polioxialquilenpoliaminas, preferiblemente polioxietilen y polioxipropilentriaminas; poliaminas cicloalifïticas que tienen un grupo amino o aminoalquilo unido al anillo;

poliaminas aromïticas; aductos terminados en amina de resinas epoxïdicas con poliaminas alifïticas, cicloalifïticas o aralifïticas; N-poliaminoalquilpiperazinas; poliaminoamidas; y cualquier mezcla de las mismas.

12. Mïtodo segïn al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de endurecedor (b) comprende ademïs un aminocompuesto (b2) que tiene una funcionalidad amina promedio ≤ 2 seleccionado de alquilendiaminas; polialquilenmono o diaminas; derivados de N-hidroxialquilo de polialquileno; polioxialquilenmono o diaminas; N, N-dialquilalquilendiaminas; mono o diaminas cicloalifïticas que tienen un grupo amino o aminoalquilo unido al anillo; mono o diaminas aromïticas; aductos terminados en amina de resinas epoxïdicas con mono o diaminas alifïticas, cicloalifïticas o aralifïticas; N

aminoalquilpiperazinas; y mono o diaminoamidas o una mezcla de dos o mïs de tales aminas.

13. Composiciïn curable que comprende (a) un sistema de resina que comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad

epoxi promedio por encima de 2, y 5

(b) un sistema de endurecedor que comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio por encima de 2,

en la que el sistema de resina (a) comprende una resina epoxïdica (a1) que tiene una funcionalidad epoxi 10 promedio de ≥ 3, seleccionada de glicidilaminas polifuncionales, y

el sistema de endurecedor (b) comprende un compuesto de amina (b1) que tiene una funcionalidad amina promedio de ≥ 4.

14. Uso de una composiciïn segïn la reivindicaciïn 13, como pasta de modelado sin costuras.

15. Uso de una composiciïn segïn la reivindicaciïn 13, para la preparaciïn de moldes, modelos y herramientas sin costuras.