Método para producir una capa piel de un material de poliuretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases.

Un método para producir una capa piel de un material de poliuretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases que tiene una densidad media mayor que 400 kg/m3, método en el cual material de poliuretano de la capa piel se prepara haciendo reaccionar una mezcla reactiva la cual está constituida por compuestos que comprenden:

A) Uno o más compuestos tipo isocianato que tienen al menos dos grupos NCO que no están directamente unidos a un grupo aromático;

B) Compuestos reactivos con los grupos isocianato que comprenden:

b1) Uno o más compuestos que contienen hidrógenos activos que tienen: grupos funcionales que comprenden grupos hidroxilo, amina y/o tiol; una funcionalidad nominal de 2 a 8; y un peso equivalente de entre 200 y 4000;

b2) Uno o más agentes flexibilizantes que reducen el módulo de flexión del material de poliuretano, los cuales tienen un peso molecular entre 76 y 5000 y que contienen sólo un grupo reactivo con los grupos isocianato el cual reaccionará con un grupo isocianato de dichos compuestos tipo isocianato;

b3) 1 a 30 partes en peso, por 100 partes en peso de dichos compuestos B reactivos con los grupos isocianato, de uno o más agentes de extensión de la cadena y/o agentes reticulantes que sólo tienen grupos hidroxilo como grupos funcionales, al menos 50% de los cuales son grupos hidroxilo primarios, un peso equivalente más pequeño que 200 y una funcionalidad de 2 a 6; y

b4) Uno o más iniciadores tipo amina los cuales forman un sistema co-catalítico con el componente catalizador C, los cuales tienen una funcionalidad de 2 a 6 y un peso equivalente menor o igual que 200 y los cuales comprenden al menos un grupo NH2- o NH- alifático o alicíclico, iniciadores tipo amina

(b4) que comprenden uno o más iniciadores reticulantes tipo amina los cuales tienen una funcionalidad de al menos 3; y

C) Uno o más catalizadores,

caracterizado porque

dichos iniciadores tipo amina (b4) comprenden uno o más iniciadores extensores tipo amina, los cuales tienen una funcionalidad de 2 y un peso molecular de menos que 300 y los cuales corresponden a la fórmula (I):

HR1N-R2-OH (I)

en la que:

R1 es H o una cadena hidrocarbonada cíclica o acíclica, la cual está sustituida o no y la cual comprende uno o más heteroátomos o no, siendo R1 preferiblemente H o un grupo alquilo de C1 a C6; y

R2 es una cadena hidrocarbonada cíclica o acíclica la cual está sustituida o no, la cual comprende uno o más heteroátomos o no y la cual comprende una cadena principal que une el grupo amino con el grupo hidroxilo y que al menos contiene dos átomos de carbono,

y porque la relación entre la cantidad de dichos iniciadores extensores tipo amina y la cantidad de dichos iniciadores reticulantes tipo amina es tal que el material de poliuretano tiene una temperatura de ablandamiento que es menor que 65ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/053340.

Solicitante: RECTICEL AUTOMOBILSYSTEME GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ROLANDSECKER WEG 30 53619 RHEINBREITBACH ALEMANIA.

Inventor/es: VANLANDSCHOOT,KOEN, SNELLINGS,Geert, MISPELON,JURGEN, HAELTERMAN,BART.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/66 (Compuestos de los grupos C08G 18/42, C08G 18/48, ó C08G 18/52)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/48 (Poliéteres)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/75 (cicloalifáticos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/28 (caracterizados por los compuestos utilizados que contienen hidrógeno activo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/32 (Compuestos polihidroxi; Poliaminas; Hidroxiaminas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/18 (que contienen aminas secundarias o terciarias o sus sales)

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Método para producir una capa piel de un material de poliuretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases.

Fragmento de la descripción:

Método para producir una capa piel de un material de poliuretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases

La presente invención se refiere a un método para producir una capa piel de un material de poliuretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases que tiene una densidad media mayor que 4 kg/m3, en particular mayor que 6 kg/m3

El material de poliuretano de la capa piel se prepara haciendo reaccionar una mezcla reactiva que está constituida por compuestos que comprenden:

A) Uno o más compuestos tipo isocianato que tienen al menos dos grupos NCO que no están directamente unidos a un grupo aromático;

B) Compuestos reactivos con los grupos isocianato que comprenden:

b1) Uno o más compuestos que contienen hidrógenos activos que tienen: grupos funcionales que comprenden grupos hidroxilo, amina y/o tiol; una funcionalidad nominal de 2 a 8, preferiblemente de 2 a 4; y un peso equivalente de entre 2 y 4, preferiblemente de entre 8 y 2;

b2) Uno o más agentes flexibilizantes que contienen hidrógenos activos que reducen el módulo de flexión del material de poliuretano, los cuales tienen un peso molecular entre 76 y 5 y que contienen sólo un grupo reactivo con los grupos isocianato el cual reaccionará con un grupo isocianato de dichos compuestos tipo isocianato;

b3) 1 a 3 partes en peso, por 1 partes en peso de dichos compuestos B reactivos con los grupos isocianato, de uno o más agentes de extensión de la cadena y/o agentes reticulantes que sólo tienen grupos hidroxilo como grupos funcionales, al menos 5% de los cuales son grupos hidroxilo primarios, un peso equivalente más pequeño que 2 y una funcionalidad de 2 a 6; y

b4) Uno o más iniciadores tipo amina los cuales forman un sistema co-catalítico con el componente catalizador C, los cuales tienen una funcionalidad de 2 a 6 y un peso equivalente menor que o igual a 2 y los cuales comprenden al menos un grupo NH2- o NH- alifático o alicíclico, iniciadores tipo amina (b4) que comprenden uno o más iniciadores tipo amina reticulantes que tienen una funcionalidad de al menos 3; y

C) Uno o más catalizadores.

Los poliuretanos producidos a partir de tal composición reactiva son polímeros segmentados que contienen segmentos "blandos", basados en las cadenas flexibles del poliol, y segmentos "duros", basados en los grupos uretano formados por los isocianatos y los agentes de extensión de la cadena de bajo peso molecular y los agentes reticulantes. Debido a que hay un grado de inmiscibilidad termodinámica entre los segmentos duros basados en grupos uretanos y los segmentos blandos basados en cadenas de polioles, los elastómeros basados en poliuretanos exhiben separación de fases a nivel microscópico, lo cual podría dar lugar a una estructura que puede ser considerada como dominios de segmentos duros dispersados en una matriz de segmentos blandos. Usualmente, la separación de fases a nivel microscópico es incompleta y las fases de segmentos duros y blandos todavía contienen cantidades del otro segmento. Esto es especialmente verdad para los elastómeros basados en poliuretanos producidos a partir de la composición reactiva anteriormente descrita los cuales están reticulados en alguna extensión. Debido a esta reticulación, no tienen ninguna temperatura de fusión, en contraste con los poliuretanos termoplásticos lineales los cuales comprenden dominios cristalinos de segmentos duros que funden a una temperatura de, por ejemplo, 15°C o mayor. Como resultado de esto, la capa piel de poliuretano reticulado (termoestable) tiene que ser moldeada hasta la forma requerida antes de que la mezcla reactiva cure y, una vez curada, no es posible refundir y reconformar el material elastómero basado en poliuretanos como es el caso de los materiales termoplásticos.

Las pieles elastómeras y termoestables de poliuretano son usadas en particular en piezas de revestimiento de interiores de vehículos de automoción, más particularmente en paneles de instrumentos, paneles de puertas, consolas, cubiertas de guanteras, etc. En tales aplicaciones, la piel de poliuretano se adhiere a un sustrato rígido directamente o por medio de una capa intermedia semirrígida de espuma expandida, la cual está situada entre la

piel de elastómero y el sustrato.

La capa de piel de poliuretano puede fabricarse por pulverización, inyección o vertido de la mezcla reactiva. En, por ejemplo, el documento EP-B-379246, se describen mezclas de reacción de poliuretanos adecuadas para pulverizar capas de piel flexibles y elastómeras de poliuretanos. Estas composiciones están basadas en isocianatos alifáticos y dan lugar a poliuretanos estables a la luz los cuales no requieren un revestimiento en el molde (o una etapa posterior de pintado) para evitar la decoloración de la piel. Las formulaciones de poliuretanos alifáticos Colo-Fast® que son producidas según las enseñanzas de esta patente permiten conseguir capas piel flexibles de poliuretanos que tienen un módulo de flexión, medido según ASTM D79-3, entre 2 y 3 MPa.

Un problema con estas formulaciones de poliuretanos alifátlcos es que los catalizadores tipo compuestos orgánicos de plomo que se usan en las mismas están o serán prohibidos en el futuro debido a regulaciones medioambientales. Ahora están disponibles formulaciones alternativas en las que el catalizador tipo compuesto orgánico de plomo es, por ejemplo, reemplazado por un catalizador tipo compuesto orgánico de bismuto, combinado o no con un catalizador tipo compuesto orgánico de estaño o catalizador tipo compuesto orgánico de cinc (véase, por ejemplo, el documento WO 24/95). Un inconveniente de las formulaciones de poliuretanos exentas de plomo es que dan lugar a pieles de poliuretanos más rígidas que tienen un módulo de flexión de aproximadamente 4 MPa o incluso mayor. Las formulaciones de poliuretanos exentas de estaño actualmente disponibles permiten conseguir un módulo de flexión algo más bajo pero requieren tiempos de curado considerablemente más largos.

Con el fin de disminuir el módulo de flexión de la piel de poliuretano, el documento WO 27/137623 describe añadir un agente flexibilizante a la mezcla de reacción del poliuretano. Sin embargo, esto tiene algunos efectos negativos sobre las propiedades mecánicas de la capa piel tales como sobre la resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro.

También es un problema con las pieles de poliuretanos termoestables que las piezas de revestimiento que comprenden tales pieles son usualmente producidas según un procedimiento de dos etapas. En una primera etapa, las pieles de poliuretanos son producidas contra una primera superficie de un molde. En una segunda etapa, la piel es desmoldada y unida a una capa rígida de un sustrato. Un problema cuando se separa la piel de poliuretano del primer molde es que pueden formarse pliegues en la piel, especialmente cuando la piel es relativamente rígida y/o cuando el molde tiene socavaciones para que la piel tenga que plegarse considerablemente con el fin de permitir desmoldarla. Tales pliegues pueden formarse en la capa piel no sólo cuando se desmolda sino también cuando se transporta y/o se almacena antes de ser unida a la capa sustrato. Estos pliegues son muy indeseables porque pueden conducir a defectos visuales los cuales son muy visibles en la pieza de revestimiento final. La formación de pliegues podría disminuirse adaptando la formulación química, por ejemplo aumentando la flexibilidad de la piel tal como añadiendo una mayor cantidad de agente flexibilizante o reduciendo al cantidad de agente reticulante. Sin embargo, el aumento de la flexibilidad de la piel de esta forma reduce significativamente las propiedades mecánicas de la piel, tales como la resistencia al desgarro y a la tracción.

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Reivindicaciones:

1. Un método para producir una capa piel de un material de polluretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases que tiene una densidad media mayor que 4 kg/m3, método en el cual material de poliuretano de la capa piel se prepara haciendo reaccionar una mezcla reactiva la cual está constituida por compuestos que comprenden:

A) Uno o más compuestos tipo ¡soclanato que tienen al menos dos grupos NCO que no están directamente unidos a un grupo aromático;

B) Compuestos reactivos con los grupos ¡soclanato que comprenden:

b1) Uno o más compuestos que contienen hidrógenos activos que tienen: grupos funcionales que comprenden grupos hidroxilo, amina y/o tiol; una funcionalidad nominal de 2 a 8; y un peso equivalente de entre 2 y 4;

b2) Uno o más agentes flexibilizantes que reducen el módulo de flexión del material de poliuretano, los cuales tienen un peso molecular entre 76 y 5 y que contienen sólo un grupo reactivo con los grupos ¡socianato el cual reaccionará con un grupo isocianato de dichos compuestos tipo ¡socianato;

b3) 1 a 3 partes en peso, por 1 partes en peso de dichos compuestos B reactivos con los grupos ¡socianato, de uno o más agentes de extensión de la cadena y/o agentes reticulantes que sólo tienen grupos hidroxilo como grupos funcionales, al menos 5% de los cuales son grupos hidroxilo primarios, un peso equivalente más pequeño que 2 y una funcionalidad de 2 a 6; y

b4) Uno o más iniciadores tipo amina los cuales forman un sistema co-catalltico con el componente catalizador C, los cuales tienen una funcionalidad de 2 a 6 y un peso equivalente menor o igual que 2 y los cuales comprenden al menos un grupo NH2- o NH- alifático o alicíclico, iniciadores tipo amina (b4) que comprenden uno o más iniciadores reticulantes tipo amina los cuales tienen una funcionalidad de al menos 3; y

C) Uno o más catalizadores, caracterizado porque

dichos iniciadores tipo amina (b4) comprenden uno o más iniciadores extensores tipo amina, los cuales tienen una funcionalidad de 2 y un peso molecular de menos que 3 y los cuales corresponden a la fórmula (I):

HR1N-R2-OH (I)

en la que:

R1 es H o una cadena hidrocarbonada cíclica o acíclica, la cual está sustituida o no y la cual comprende uno o más heteroátomos o no, siendo R1 preferiblemente H o un grupo alquilo de C1 a C6; y

R2 es una cadena hidrocarbonada cíclica o acíclica la cual está sustituida o no, la cual comprende uno o más heteroátomos o no y la cual comprende una cadena principal que une el grupo amino con el grupo hidroxilo y que al menos contiene dos átomos de carbono,

y porque la relación entre la cantidad de dichos iniciadores extensores tipo amina y la cantidad de dichos iniciadores reticulantes tipo amina es tal que el material de poliuretano tiene una temperatura de ablandamiento que es menor que 65°C.

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos compuestos B reactivos con los grupos isocianato comprenden, por 1 partes en peso de los mismos, al menos ,5 partes en peso de dichos iniciadores extensores tipo amina.

3. Un método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichos compuestos B reactivos con los grupos isocianato comprenden, por 1 partes en peso de los mismos, al menos 1 parte en peso de dichos iniciadores reticulantes tipo amina.

4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos iniciadores tipo amina (b4) tienen una funcionalidad media en número la cual es mayor que 2,.

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dichos agentes de extensión de la cadena y/o reticulantes (b3) tienen una funcionalidad media en número la cual es igual o mayor que 2 y más pequeña que 2,5.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos compuestos que contienen hidrógenos activos tienen una funcionalidad media en número la cual es mayor que 2,2 pero más pequeña que 6.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dichos iniciadores extensores tipo amina comprenden un a,co-aminohidroxi(óxido de alquileno)n, siendo n de 2 a 7.

8. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al menos uno de dichos agentes flexibilizantes contiene una cadena de poliéter que comprende unidades de óxido de etileno, óxido de propileno u óxido de tetrametileno, o una mezcla de dos o más de estas unidades en una secuencia mixta, en bloques o al azar.

9. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el peso molecular de dichos agentes flexibilizantes está comprendido entre 15 y 2.

1. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dichos compuestos B reactivos con los grupos isocianato comprenden, por 1 partes en peso de los mismos, al menos 1 parte en peso de dichos agentes flexibilizantes.

11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado porque al menos uno de dichos iniciadores extensores tipo amina corresponde a la fórmula (I) en la que R1 es H.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la funcionalidad de dichos compuestos tipo isocianato y de dichos compuestos reactivos con los grupos isocianato y las cantidades relativas de estos compuestos se seleccionan de modo que el peso molecular medio por reticulación (Me) del material de poliuretano producido sea menor que 4 pero mayor que 7.

13. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dichos compuestos que contienen hidrógenos activos comprenden al menos un compuesto derivado de una fuente renovable.

14. Una capa piel obtenida mediante el método según una cualquiera de las reivindicaciones previas, capa piel que está fabricada de un material de poliuretano flexible, elastómero, termoestable y separado en fases que tiene una densidad media mayor que 4 kg/m3, caracterizada porque el material de poliuretano tiene una temperatura de ablandamiento que es menor que 65°C.

15. Uso de una capa piel según la reivindicación 14 para fabricar una pieza autosoportable que contiene la capa piel unida con una capa sustrato rígida, caracterizado porque durante la unión y/o antes y/o después de haber unido la capa piel con la capa sustrato rígida se calienta a una temperatura que es mayor que la temperatura de ablandamiento menos 3°C de modo los pliegues que pueden haberse formado en la capa piel se eliminan al menos parcialmente.

16. Uso según la reivindicación 15, caracterizado porque la capa piel calentada a dicha temperatura descansa sobre otra superficie de un molde o sobre la superficie de una capa sustrato soporte.