Premezcla y procedimiento de preparación de un material térmicamente expandible y endurecible basado en epóxido.

Premezcla de dos componentes para la preparación de un material térmicamente expandible y endurecible basado en epóxido,

que comprende un componente A y un componente B, en la que el componente A contiene al menos un isocianato y el componente B contiene al menos un di- o poliol y en la que adicionalmente al menos uno de los componentes A o B contiene al menos un prepolímero epoxídico, al menos uno de los componentes A o B contiene un endurecedor térmicamente activable para prepolímeros epoxídicos y al menos uno de los componentes A y B contiene un agente de expansión térmicamente activable.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/066442.

Solicitante: HENKEL AG & CO. KGAA.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HENKELSTRASSE 67 40589 DUSSELDORF ALEMANIA.

Inventor/es: HORNUNG, MARTIN, BARRIAU,EMILIE, RENKEL,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08G18/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos.
  • C08G18/58 C08G […] › C08G 18/00 Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos. › Resinas epoxi.
  • C08G59/40 C08G […] › C08G 59/00 Policondensados que contienen varios grupos epoxi por molécula; Macromoléculas obtenidas por reacción de policondensados poliepoxi con compuestos monofuncionales de bajo peso molecular; Macromoléculas obtenidas por polimerización de compuestos que contienen más de un grupo epoxi por molécula utilizando agentes de endurecimiento o catalizadores que reaccionan con los grupos epoxi. › caracterizados por los agentes de curado utilizados.
  • C08J9/00 C08 […] › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › Producción de sustancias macromoleculares para producir artículos o materiales porosos o celulares; Su tratamiento posterior (aspectos mecánicos del modelado de materias plásticas o sustancias en estado plástico para la fabricación de objetos porosos o celulares B29C).

PDF original: ES-2538475_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Premezcla y procedimiento de preparación de un material térmicamente expandióle y endurecióle óasado en epóxido

La presente invención se refiere a mezclas de resinas epoxídicas espumadles y endurecióles que en estado espumado y endurecido se pueden usar como espumas estructurales para la rigidización, en particular, de estructuras metálicas huecas, así como a un procedimiento para su preparación. Este incluye que se preparen dos premezclas fácilmente óomóeaóles, se mezclen y se dejen endurecer en un molde para dar una pieza de moldeo estaóle de forma. El endurecimiento previo se óasa en la formación de un poliuretano a partir de un componente alcohol en un componente y un componente isocianato en el otro componente de la premezcla. El endurecimiento final dando una espuma estructurada se logra después mediante calentamiento debido a la reacción de endurecimiento inducida térmicamente de los prepolímeros de resina epoxídica.

Para muchos campos de aplicación son necesarios elementos estructurales ligeros para una producción en serie constante de dimensiones exactas con una alta rigidez y resistencia estructural. En particular, en la fabricación de vehículos, debido al ahorro de peso deseado existe una gran necesidad de elementos estructurales ligeros de estructuras de paredes delgadas, que a pesar de ello posean una rigidez y una resistencia estructural suficientes. Una forma de lograr una rigidez y una resistencia estructural elevadas con el menor peso posible del elemento estructural requiere piezas huecas que están fabricadas a partir de chapa relativamente fina o de placas de plástico. No obstante, las chapas de pared fina tienen tendencia a deformarse ligeramente. Por lo tanto, se conoce desde hace algún tiempo, en las estructuras de cuerpos huecos, el espumado del espacio hueco con una espuma estructural, con lo que, por una parte, se evita o se minimiza la deformación o el cambio de forma, y por otra parte, se aumenta la resistencia y la rigidez de estas piezas.

Habitualmente este tipo de agentes de refuerzo o para dar rigidez espumados, son o bien de espumas metálicas o bien contienen una resina o un aglutinante térmicamente endurecióle tal como, por ejemplo, resinas epoxídicas. Estas composiciones contienen generalmente un agente de expansión, cargas y cargas de refuerzo tales como, por ejemplo, microesferas huecas de vidrio. Preferentemente, estas espumas tienen en estado espumado y endurecido una densidad de ,3 a ,7 g/cm3 Estas espumas deben resistir sin daños después del endurecimiento temperaturas superiores a 13 °C, preferentemente superiores a 15 °C, por lo menos a corto plazo. Las composiciones espumables térmicamente endurecidas de este tipo contienen generalmente otros constituyentes tales como agentes de endurecimiento, coadyuvantes de procesamiento, estabilizantes, colorantes o pigmentos, dado el caso absorbentes UV, así como constituyentes promotores de la adhesión.

El documento WO 27/4184 describe un material térmicamente espumable, que contiene los siguientes componentes: una resina epoxídica sólida, un mejoradorde la resistencia al impacto, un endurecedory un agente de expansión activable mediante calor. A este respecto, el mejorador de la resistencia al impacto puede representar un material termoplástico. Por ejemplo, pueden mencionarse: híbridos de epoxi-poliuretano y prepolímeros de Isocianato, por ejemplo, los polieterpolioles terminados en isocianato. El documento WO 27/257 divulga una composición con los siguientes componentes: al menos una resina epoxídica, articulas de caucho con una estructura de núcleo-coraza, otro modificador de la resistencia al impacto o mejorador de la rigidez y un endurecedor latente activable mediante calor. Adicionalmente, la composición puede contener un agente de expansión, de modo que pueda usarse como una espuma estructural. Como modificador de la resistencia al impacto pueden mencionarse, por ejemplo, poliuretanos derivados de polioxialquilenos terminados en hidroxilo, tales como, por ejemplo, polipropilenglicol o politetrahidrofuranodiol.

El documento WO 29/1769 describe composiciones adhesivas basadas en resina epoxídica endurecióles que pueden contener también un agente de expansión. La composición contiene en una forma de realización al menos una resina epoxídica y al menos un poliuretano. El documento WO 22/88214 divulga composiciones térmicamente endurecióles para espumas estructurales que contienen un producto de reacción de una resina de isocianato con una resina epoxídica que porta grupos reactivos frente a isocianatos, por ejemplo grupos hidroxilo.

Hoy en día se fabrican piezas tridimensionales de espumas estructurales habitualmente mediante el procedimiento de moldeo por inyección. Debido a la pegajosidad de los materiales a temperaturas por encima de 3 °C, el material de partida no puede usarse como granulado para la fabricación de piezas mediante el procedimiento de moldeo por inyección. Sin embargo, para poder fabricar piezas mediante este procedimiento, la alimentación del material a la máquina de moldeo por inyección debe modificarse con un alto coste. Es necesaria una alimentación especial y, por ello, no es posible efectuar la fabricación de piezas en todas las máquinas de moldeo por inyección disponibles comercialmente. Si se usan formulaciones con un alto punto de fusión para elevar el punto de reblandecimiento en aproximadamente 4 °C, la pieza de espuma estructural debe procesarse en la máquina de moldeo a temperaturas más altas en la máquina de moldeo por inyección para llenar los moldes. Las temperaturas superiores 1 °C no son admisibles, ya que de lo contrario se promovería la reacción de endurecimiento de la composición, y esto conduciría al bloqueo de la máquina. Debido a la alta viscosidad a temperaturas apenas superiores al punto de fusión de la

resina epoxídica y, en particular, a la pegajosidad de la resina epoxídica líquida, la fabricación de las piezas de moldeo por inyección es muy difícil y solo es posible en condiciones técnicas considerablemente costosas.

La presente invención propone una solución a este problema. Se basa en que, en vez de un material de viscosidad elevada se bombean o se inyectan dos premezclas de baja viscosidad al molde y se forma solo mediante una reacción de formación de poliuretano en el molde un cuerpo de moldeo estable de forma a temperatura ambiente o superior (por ejemplo hasta 4 °C).

A este respecto, la presente invención se refiere a una premezcla de dos componentes para la preparación de un material térmicamente expandióle y endurecióle basado en epóxido, que comprende un componente A y un componente B, en la que el componente A contiene al menos un isocianato y el componente B contiene al menos un di- o poliol y en la que adicionalmente al menos uno de los componentes A o B contiene al menos un prepolímero epoxídico, al menos uno de los componentes A o B contiene un endurecedor térmicamente actlvable para prepolímeros epoxídicos y al menos uno de los componentes A y B contiene un agente de expansión térmicamente actlvable.

A este respecto, para una mejor manipulación (por ejemplo, viscosidad adecuada de ambos componentes) es preferente que el componente A contenga al menos un prepolímero epoxídico y al menos un Isocianato y el componente B contenga al menos un prepolímero epoxídico y al menos un di- o poliol, conteniendo adlclonalmente al menos uno de los componentes A o B un endurecedor térmicamente activable para prepolímeros epoxídicos y al menos uno de los componentes A o B un agente de expansión térmicamente activable.

En otra forma de realización de la presente invención, no obstante, se ha demostrado que es también ventajoso que el componente A contenga al menos un isocianato y el componente B contenga al menos un prepolímero epoxídico y al menos un di- o poliol, conteniendo adicionalmente al menos uno de los componentes A o B un endurecedor térmicamente activable para prepolímeros epoxídicos y al menos uno de los componentes A o B un agente de expansión térmicamente actlvable.

En una forma de realización muy particularmente preferente se ha demostrado que es ventajoso que solo el componente B contenga una resina epoxídica, es decir, que los componentes A se formulen de forma exenta de resinas epoxídicas. Las preparaciones están "exentas de resinas epoxídicas" según la invención si contienen menos del 3 % en peso, preferentemente menos del 1 % en peso, de modo muy particularmente preferente menos del ,1 % en peso de una resina epoxídica. Las composiciones de este tipo destacan particularmente por una estabilidad en almacenamiento aumentada.

Los prepolímeros epoxídicos, en adelante denominados también "resinas epoxídicas" pueden ser básicamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Premezcla de dos componentes para la preparación de un material térmicamente expandióle y endurecióle óasado en epóxido, que comprende un componente A y un componente B, en la que el componente A contiene al menos un isocianato y el componente B contiene al menos un di- o pollol y en la que adicionalmente al menos uno de los componentes A o B contiene al menos un prepolímero epoxídlco, al menos uno de los componentes A o B contiene un endurecedor térmicamente activadle para prepolímeros epoxídicos y al menos uno de los componentes A y B contiene un agente de expansión térmicamente activable.

2. Premezcla de dos componentes según la reivindicación 1, en la que el componente A contiene al menos un isocianato

y el componente B contiene al menos un prepolímero epoxídico y al menos un di- o pollol

y en la que adicionalmente al menos uno de los componentes A o B

contiene un endurecedor térmicamente activadle para prepolímeros epoxídicos y

al menos uno de los componentes A o B contiene un agente de expansión térmicamente activable.

3. Premezcla según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizada porque al menos uno de los componentes A o B, preferentemente el componente B, contiene un prepolímero epoxídlco líquido a 22 °C.

4. Premezcla según la reivindicación 3, caracterizada porque al menos uno de los componentes A y B, preferentemente el componente B, contiene adiclonalmente un prepolímero epoxídico sólido o semisólido a 22 °C.

5. Premezcla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque al menos uno de los componentes A o B contiene adicionalmente un acelerador del endurecimiento para prepolímeros epoxídicos.

6. Premezcla según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque al menos uno de los componentes A y B contiene adiclonalmente un catalizador del endurecimiento para ¡socianatos.

7. Premezcla según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el componente A, con respecto al componente A total, contiene del 5 al 1 % en peso, preferentemente del 8 al 85 % en peso de isocianato.

8. Premezcla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque para la composición del componente A tienen validez una o ambas de las condiciones siguientes:

- La proporción en peso del prepolímero epoxídlco, con respecto al componente A total, es del al 5 % en peso, preferentemente del al 45 % en peso;

- La proporción en peso del isocianato, con respecto al componente A total, es del 5 al 9 % en peso, preferentemente del 1 al 85 % en peso.

9. Premezcla según la reivindicación 7 y/o 8, caracterizada porque el componente A contiene adiclonalmente uno o varios de los componentes siguientes, preferentemente todos, con respecto al componente A total:

I) del al 2 % en peso, preferentemente del 2 al 1 % en peso de agente de expansión térmicamente activable,

¡i) del al 3 % en peso, preferentemente del 5 al 2 % en peso de cargas ligeras,

iii) del ,5 al 6 % en peso, preferentemente del 1 al 5 % en peso de agente higroscópico tal como, por ejemplo, óxido de calcio,

¡v) del al 1 % en peso, preferentemente del 1 al 4 % en peso de acelerador del endurecimiento para epóxidos, v) del al 5 % en peso, preferentemente del 5 al 2 % en peso de agente de endurecimiento.

1. Premezcla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque para la composición del componente B tienen validez una o ambas de las condiciones siguientes:

- La proporción en peso del prepolímero epoxídlco, con respecto al componente B total, es del 35 al 8 % en peso, preferentemente del 4 al 65 % en peso;

- La proporción en peso del di- o poliol, con respecto al componente B total, es del 2,5 al 35 % en peso, preferentemente del 4 al 25 % en peso;

11. Premezcla según la reivindicación 1, caracterizada porque el componente B contiene adicionalmente uno o varios de los componentes siguientes, preferentemente todos, con respecto al componente B total:

i) del ,5 al 5 % en peso, preferentemente del 1 al 3 % en peso de agente de expansión térmicamente activable,

ii) del al 3 % en peso, preferentemente del 5 al 2 % en peso de cargas ligeras,

jj¡) del ,5 al 6 % en peso, preferentemente del 1 al 5 % en peso de agente higroscópico tal como, por ejemplo, óxido de calcio,

iv) del ,5 al 15 % en peso, preferentemente del 1 al 1 % en peso de endurecedor térmicamente activable para epóxido,

v) del ,5 al ,5 % en peso, preferentemente del ,2 al ,1 % en peso de acelerador del endurecimiento para isocianatos tal como se ha descrito anteriormente, en particular dilaurato de dibutilestaño,

vi) del al 1 % en peso, preferentemente del 1 al 4 % en peso de acelerador del endurecimiento para epóxidos, y

vii) del al 5 % en peso, preferentemente del 5 al 2 % en peso de agente de endurecimiento.

12. Premezcla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque tanto para el componente A como también para el componente B la relación de mezcla de componentes líquidos a una temperatura de como máximo 1 °C a presión normal con respecto a componentes sólidos en estas condiciones se elige de modo que tanto el componente A como también el componente B presente a una temperatura de como máximo 1 °C una viscosidad tal que este sea bombeable.

13. Procedimiento de preparación de un material térmicamente expandióle y endurecióle basado en epóxido, caracterizado porque los componentes A y B según una o varias de las reivindicaciones 1 a 12 se mezclan entre sí a una temperatura en el intervalo de 2 a 1 °C, se introduce la mezcla en un molde y se deja endurecer en el molde a una temperatura en el intervalo de 2 a 1 °C dando un material estable de forma hasta los 4 °C.

14. Material estable de forma a 22 °C que puede obtenerse según la reivindicación 13.

15. Procedimiento para reforzar y/o aislar un elemento estructural, caracterizado porque se aplica al elemento estructural o se introduce en el elemento estructural un material según la reivindicación 14 y se espuma y endurece a una temperatura en el intervalo de 12 - 22 °C.

16. Vehículo o elemento estructural metálico que se ha hecho rígido o se ha reforzado con al menos un cuerpo de moldeo que se ha obtenido según la reivindicación 13.


 

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