Una capa de lámina formada de una primera fibra de refuerzo unida por una composición de resina de laminación,

comprendiendo dicha composición de resina de laminación el residuo curado de:

una resina de poliéster que está terminada en el extremo con un grupo (alquil)acrilato y diluida con menos deaproximadamente 35% en peso de estireno a una viscosidad de aplicación de menos de 500 cps.

Dimetacrilatos a base de poliester diseñados para aplicaciones de laminación

5 Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Ninguna.

Declaración que considera la investigación federalmente patrocinada

No aplicable.

Antecedentes de la invención

La presente invención se relaciona generalmente a resinas de laminación, tales como se utilizan en bañeras, duchas y aplicaciones marinas, y más particularmente a una resina de laminación de bajo contenido en estireno para formulaciones de bajo VOC (contenido orgánico volátil) .

La cantidad de estireno necesaria para diluir resinas de laminación, tales como resinas de poliéster insaturadas, a

una viscosidad de aplicación apropiada (~250 cps) es de preocupación desde un punto de vista ambiental y de seguridad. Las resinas de laminación típicas en esta técnica requieren de entre aproximadamente 35% y 60% de estireno. Los intentos para dirigirse a este punto han conducido a desarrollos que son comercialmente costosos de implementar.

Las piezas producidas a partir de las resinas de laminación generalmente son referidas como piezas compuestas de fibra reforzada. La fibra de refuerzo incluye, inter alia, fibras de vidrio, carbono, poliméricas y similares. Tales piezas de fibra reforzada se pueden hacer de una variedad de materiales y mediante varios procesos. Los procesos para elaborar compuestos de fibra reforzada se pueden dividir en dos tipos generales: procesos de molde cerrado y molde abierto. En un proceso de molde cerrado la pieza compuesta es fabricada de una manera en la cual la resina

antes del curado no se expone al medio ambiente. Los procesos de molde cerrado comunes incluyen el moldeo de láminas, moldeo inyectado de reacción estructural por moldeo en volumen (SRIM) , moldeo de transferencia de resina (RTM) , y varios procesos de moldeo asistidos con vacío. Las emisiones de estireno son de menor preocupación en los procesos de molde cerrado puesto que la resina sin curar no se expone al medio ambiente.

Los procesos de molde abierto son la segunda clasificación general de procesos de moldeo. Los procesos de molde abierto comunes incluyen rociado, extendimiento manual, moldeado rotacional, enrollamiento de filamento y similares. En los procesos de molde abierto, un lado de la lámina permanece expuesto al medio ambiente. Así, el estireno en la resina de laminación puede evaporarse. El estireno se ha clasificado como un contaminante del aire peligroso (HAP) . La reducción del contenido de estireno de las resinas de laminación se cree que da como resultado

menores emisiones de HAP y un medio ambiente más limpio.

El documento US5747607 desvela composiciones de moldeo de lámina que comprenden poliésteres protegidos terminalmente con matacrilato de glicidilo y estireno en una cantidad de menos del 35% en peso. La viscosidad de las composiciones en el momento del moldeo es de 6 a 20 millones de centipoise.

45 El rociado es comúnmente utilizado para fabricar piezas usando una resina de laminación y refuerzo de fibra de vidrio. En este proceso se utiliza una "pistola cortadora". La superficie de un molde se rocía con una mezcla de resina de laminación y fibra de vidrio cortada. Justo antes de la aplicación, los aditivos se mezclan en la resina para promover el endurecimiento (es decir, curado) . Una vez que la superficie del molde se cubre con una cantidad

50 apropiada de fibra de vidrio y resina, la superficie puede ser laminada para ayudar a escapar el aire atrapado. Esta etapa es llamada "laminado". Alternativamente, se pueden utilizar esterillas de fibra de vidrio tejida. La resina de laminación luego se aplica a la esterilla y la superficie se lamina para retirar el aire atrapado. En cualquier aspecto se pueden construir capas múltiples. Estas capas pueden ser del mismo o diferente material. Puesto que el molde puede tener superficies no uniformes, es deseable que la resina de laminación posea la habilidad para rellenar los

55 huecos resultantes. También, es importante que la resina permanezca sin curar y fluida durante tiempo suficiente para permitir la colocación de la segunda capa en contacto con la primera capa. Una resina que endurece muy rápidamente no permite flexibilidad en el proceso de fabricación. Así, la duración de tiempo en que la resina es fluida se mide y es referida como "tiempo de gel". Después de que la resina de laminación ha gelificado, esta no está por más tiempo fluida pero no dura. El endurecimiento (curado) toma lugar después de que la resina ha gelificado.

60 Usualmente la pieza es suficientemente dura de modo que se puede retirar del molde dentro de 2 a 24 horas de gelación. Los tiempos de endurecimiento pueden ser acortados al colocar las piezas compuestas en un horno mantenido a, por ejemplo, 50º-100ºC durante, por ejemplo, 1-3 horas. Cuando están siendo fabricadas piezas grandes el uso de un horno puede que no sea práctico.

Breve sumario de la invención

Una pieza compuesta formada de por lo menos una capa de fibra reforzada al combinar refuerzo de fibra con una composición de resina de laminación, luego al causar que la composición de resina de laminación endurezca (es 5 decir, curado) a temperatura ambiente o elevada. La composición de resina de laminación está compuesta de un poliol que se ha terminado en el extremo con un grupo alquil (met) acrilato y diluida con menos de aproximadamente 35% en peso de estireno. Se adicionan aditivos a la composición de resina de laminación para ajustar la vida útil y el tiempo de gel. Adicionalmente, se adicionan aditivos para endurecer y curar la resina. En la elaboración de la resina de laminación, el alquil (met) acrilato sin reaccionar se puede hacer reaccionar con un epoxi para inducir la reacción

hasta la terminación.

Descripción detallada de la invención

Los materiales de poliol están basados en macromoléculas con una cadena principal de poliéster o poliéter. En los

polioles de poliéster, un ácido dibásico se condensa con un alcohol polihídrico o glicol. El diácido puede ser saturado, aromático, o contener insaturación. Los polioles basados en el producto de reacción de alquilenóxidos (por ejemplo, óxido de etileno) y bis-fenol A también se pueden utilizar solos o en combinación con el poliol de poliéster. El poliol, luego, se termina con un (met) acrilato. La reticulación de esta cadena principal de poliéster acrilado, a través del componente de acrilato terminal, más comúnmente con estireno, produce una estructura tridimensional.

Información adicional sobre poliésteres se puede encontrar, por ejemplo, por referencia a Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3ª Ed., Vol. 11, pág. 129-138, John Wiley & Sons, Nueva York, NY (1982) , la descripción de la cual es incorporada expresamente en el presente documento por referencia. Además de los grupos (met) acrilato, se pueden utilizar grupos (alquil) acrilato como los agentes de terminación con grupos alquilo que varían de grupos de C1 a C8. Llevado con la terminología en este campo, el grupo entre paréntesis es opcional. Así,

" (alquil) acrilato significa "acrilato y alquilacrilato".

Ejemplos de ácidos dibásicos bien conocidos en la técnica de poliéster incluyen, por ejemplo, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebásico, ácido dodecanodioico, ácido tetrahidroftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido ortoftálico, ácido tereftálico, ácido maleico (y fumárico) , anhídridos

correspondientes y similares, y mezclas de los mismos. Preferentemente, tales ácidos dicarboxílicos adecuados contienen de aproximadamente 4 a 12 átomos de carbono.

Adecuados como glicoles incluyen virtualmente cualquier alcohol dihídrico difuncional conocido, por ejemplo, alquilenglicoles, típicamente que varían de aproximadamente 2 a 8 átomos de carbono (incluyendo 35 cicloalquilenglicoles) . Ilustrativo de tales dioles son etilenglicol, 1, 3-propanodiol, 1, 3-butanodiol, 1, 4-butanodiol, 1, 5pentanodiol, 1, 6-hexanodiol, 1, 2-propanodiol, 1, 3-butanodiol, 2, 3-butanodiol, 1, 3-pentanodiol, 1, 2-hexanodiol, 3-metil pentano-1, 5-diol, 1, 4-ciclohexanodimetanol, neopentilglicol, ciclohexano dimetanol, 2, 2, 4-trimetil pentanodiol, 2-metil1, 3-propanodiol, bis-fenol A, trimetilol etano, trimetilol propano, diciclopentadienglicol,... [Seguir leyendo]

1. Una capa de lámina formada de una primera fibra de refuerzo unida por una composición de resina de laminación, comprendiendo dicha composición de resina de laminación el residuo curado de:

una resina de poliéster que está terminada en el extremo con un grupo (alquil) acrilato y diluida con menos de aproximadamente 35% en peso de estireno a una viscosidad de aplicación de menos de 500 cps.

2. La capa de lámina de la reivindicación 1, en la que dicho grupo (alquil) acrilato es un grupo (met) acrilato.

3. La capa de lámina de la reivindicación 1, en la que dichos grupos alquilo de dicho (alquil) acrilato varían de los grupos de C1 a C8.

4. La capa de lámina de la reivindicación 1, en la que dicha resina de poliéster se formula de un ácido dibásico que

es uno o más de ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebásico, ácido dodecandioico, ácido tetrahidroftálico, ácido itálico, ácido isoftálico, ácido ortoftálico, ácido tereftálico, ácido maleico

o sus anhídridos correspondientes; y un glicol que es uno o más de etilenglicol, 1, 3-propanodiol, 1, 3-butanodiol, 1, 4butanodiol, 1, 5-pentanodiol, 1, 6-hexanodiol, 1, 2-propanodiol, 2, 3-butanodiol, 1, 3-pentanodiol, 1, 2-hexanodiol, 2metil-1, 3-propanodiol, 3-metil pentano-1, 5-diol, 1, 4-ciclohexano-dimetanol, neopentilglicol, ciclohexano dimetanol, 2, 2, 4-trimetil pentanodiol, bis-fenol A, trimetilol etano, trimetilol propano, diciclopentadienglicol, dibromopentil glicol, dietilenglicol, polipropilenglicol, dipropilenglicol, trietilenglicol, o tripropilenglicol, polietilenglicol.

5. La capa de lámina de la reivindicación 1, en la que la resina de poliéster terminada en el extremo además se hace

reaccionar con un epóxido. 25

6. La capa de lámina de la reivindicación 5, en la que dicho epóxido es una resina epoxi seleccionada entre el grupo que consiste en éteres poliglicidílicos de etilenglicol, trietilenglicol, 1, 2-propilenglicol, 1, 5-pentanodiol, 1, 2, 6hexanotriol, glicerol y 2, 2-bis (4-hidroxi ciclohexil) propano; éteres poliglicidílicos de ácido oxálico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido tereftálico, ácido 2, 6-naftalen dicarboxílico y ácido linoleico dimerizado; éteres poliglicidílicos de bis-fenol A, bis-fenol F, 1, 1-bis (4-hidroxifenil) etano, 1, 1-bis (4-hidroxifenil) isobutano, 1, 5-dihidroxi naftaleno; resinas epoxi modificadas con porciones de acrilato o uretano; resinas epoxi de glicidilamina; o resinas novolak.

7. La capa de lámina de la reivindicación 1, en la que dicha primera fibra de refuerzo es una o más de fibras de

vidrio, carbono, poliméricas. 35

8. Una lámina formada de una primera capa de fibra reforzada unida por una composición de resina de laminación a una segunda capa de fibra reforzada, comprendiendo dicha composición de resina de laminación el residuo curado de:

una resina de poliéster que está terminada en el extremo con un grupo (alquil) acrilato y diluida con menos de aproximadamente 35% en peso de estireno a una viscosidad de aplicación de menos de 500 cps.

9. La lámina de la reivindicación 8, en la que dicho grupo (alquil) acrilato es un grupo (met) acrilato.

45 10. La lámina de la reivindicación 8, en la que dichos grupos alquilo del (alquil) acrilato varían de los grupos de C1 a C8.

11. La lámina de la reivindicación 8, en la que dicha resina de poliéster se formula de un ácido dibásico que es uno o más de ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebásico, ácido dodecandioico, ácido tetrahidroftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido ortoftálico, ácido tereftálico, ácido maleico

o sus anhídridos correspondientes; y un glicol que es uno o más de etilenglicol, 1, 3-propanodiol, 1, 3-butanodiol, 1, 4butanodiol, 1, 5-pentanodiol, 1, 6-hexanodiol, 1, 2-propanodiol, 2, 3-butanodiol, 1, 3-pentanodiol, 1, 2-hexanodiol, 2metil-1, 3-propanodiol, 3-metil pentan-1, 5-diol, 1, 4-ciclohexano-dimetanol, neopentilglicol, ciclohexano dimetanol, 2, 2, 4-trimetil pentanodiol, bis-fenol A, trimetilol etano, trimetilol propano, diciclopentadienglicol, dibromopentil glicol,

55 dietilenglicol, polipropilenglicol, dipropilenglicol, trietilenglicol, o tripropilenglicol, polietilenglicol.

12. La lámina de la reivindicación 8, en la que la resina de poliéster terminada en el extremo además se hace reaccionar con un epóxido.

13. La lámina de la reivindicación 12, en la que dicho epóxido es una resina epoxi seleccionada entre el grupo que consiste en éteres poliglicidílicos de etilenglicol, trietilenglicol, 1, 2-propilenglicol, 1, 5-pentanodiol, 1, 2, 6-hexanotriol, glicerol y 2, 2-bis (4-hidroxi ciclohexil) propano; éteres poliglicidílicos de ácido oxálico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido tereftálico, ácido 2, 6-naftalen dicarboxílico y ácido linoleico dimerizado; éteres poliglicidílicos de bis-fenol A, bis-fenol F, 1, 1-bis (4-hidroxifenil) etano, 1, 1-bis (4-hidroxifenil) isobutano, 1, 5-dihidroxi naftaleno; resinas epoxi

65 modificadas con porciones de acrilato o uretano; resinas epoxi de glicidilamina; o resinas novolak.

14. La lámina de la reivindicación 8, en la que dicha primera fibra de refuerzo es una o más de fibras de vidrio, carbono, poliméricas.

15. Un método para laminar una primera capa de fibra reforzada unida a una segunda capa de fibra reforzada, con 5 una composición de la resina de laminación, que comprende las etapas de:

(a) recubrir una superficie de dicha primera capa con una composición de resina de laminación que comprende una resina de poliéster que está terminada en el extremo con un grupo (alquil) acrilato y diluida con menos de aproximadamente 35% en peso de estireno a una viscosidad de aplicación de menos de 500 cps; y

(b) unir la superficie de dicha primera capa recubierta con una superficie de dicha segunda capa; y

(c) curar dicho adhesivo.

16. El método de la reivindicación 1, en el que dicho grupo (alquil) acrilato es un grupo (met) acrilato.

17. El método de la reivindicación 1, en el que dicha resina de poliéster se formula de un ácido dibásico que es uno o más de ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebásico, ácido dodecanodioico, ácido tetrahidroftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido ortoftálico, ácido tereftálico, ácido maleico

o sus anhídridos correspondientes; y un glicol que es uno o más de etilenglicol, 1, 3-propanodiol, 1, 3-butanodiol, 1, 4butanodiol, 1, 5-pentanodiol, 1, 6-hexanodiol, 1, 2-propanodiol, 1, 3-butanodiol, 2, 3-butanodiol, 1, 3-pentanodiol, 1, 2

hexanodiol, 2-metil-1, 3-propanodiol, 3-metil pentano-1, 5-diol, 1, 4-ciclohexanodimetanol, neopentilglicol, ciclohexano dimetanol, 2, 2, 4-trimetil pentanodiol, bis-fenol A, trimetilol etano, trimetilol propano, diciclopentadienglicol, dibromopentil glicol, dietilenglicol, polipropilenglicol, dipropilenglicol, trietilenglicol, o tripropilenglicol, polietilenglicol.

18. El método de la reivindicación 15, en el que la resina de poliéster terminada en el extremo además se hace 25 reaccionar con un epóxido.

19. El método de la reivindicación 18, en el que dicho epóxido es una resina epoxi seleccionada entre el grupo que consiste en éteres poliglicidílicos de etilenglicol, trietilenglicol, 1, 2-propilenglicol, 1, 5-pentanodiol, 1, 2, 6-hexanotriol, glicerol, y 2, 2-bis (4-hidroxi ciclohexil) propano; éteres poliglicidílicos de ácido oxálico, ácido succínico, ácido glutárico,

ácido tereftálico, ácido 2, 6-naftalen dicarboxílico y ácido linoleico dimerizado; éteres poliglicidílicos de bis-fenol A, bis-fenol F, 1, 1-bis (4-hidroxifenil) etano, 1, 1-bis (4-hidroxifenil) isobutano, 1, 5-dihidroxi naftaleno; resinas epoxi modificadas con porciones de acrilato o uretano; resinas epoxi de glicidilamina; o resinas novolak.

20. El método de la reivindicación 15, en el que dicha primera fibra de refuerzo es una o más de fibras de vidrio, 35 carbono, poliméricas.