Composición de dos componentes para la fabricación de gelcoats de poliuretano para materiales compuestos de resina epoxi y de resina de viniléster.

Utilización de una composición de dos componentes, la cual

A) presenta un componente de poliol,

el cual contiene uno o varios polioles y una o varias aminas aromáticas y una concentración de grupos hidroxilo de 0, 5 a 10 moles de grupos hidroxilos por kg de componente de poliol, y

B) comprende un componente de poliisocianato, que contiene uno o varios poliisocianatos aromáticos, para la fabricación de gelcoats de poliuretano para materiales compuestos, comprendiendo la resina sintética resina epoxi y/o resina de viniléster y, al hacerla entrar en contacto con el gelcoat, no está endurecida, o no está endurecida completamente, y conteniendo el componente de poliol

A1) uno o varios polioles de bajo peso molecular con un peso molecular de 150 a 600 g/mol y una concentración de grupos hidroxilo de 4 a 20 moles de grupos hidroxilo por kg de poliol de bajo peso molecular y/o

A2) uno o varios polioles de alto peso molecular, y

A3) una o varias aminas aromáticas.

Composición de dos componentes para la fabricación de gelcoats de poliuretano para materiales compuestos de resina epoxi y de resina de viniléster.

La invención se refiere a la utilización de una composición de dos componentes, la cual comprende un componente de poliol y un componente de poliisocianato, para la fabricación de gelcoat de poliuretano para materiales compuestos de resina epoxi y de resina de viniléster. La invención se refiere además a un procedimiento de fabricación para el material compuesto y al material compuesto.

Las superficies de materiales compuestos (por ejemplo materiales compuestos realizados a partir de tejido o napa de fibra de vidrio y resina epoxi/resina de viniléster) son frecuentemente poco atractivos y además no son resistentes a la luz ni a la intemperie. El revestimiento superficial de materiales compuestos de resina epoxi/resina de viniléster tiene que ser amolado y emplastecido, dado que en el revestimiento superficial directo del material compuesto se produce la orientación de fibras. Una alternativa a ello es la utilización de un gelcoat.

El documento US nº 4.267.299 A1 se refiere a composiciones pulverizables, libres de disolvente, para la fabricación de revestimientos de poliuretrano y poliuretano (urea) a partir de prepolímero con terminación con isocianato o cuasiprepolímero, los productos de esta composición y un procedimiento para la fabricación de productos de este tipo.

Un gelcoat es un sistema de resina, el cual se puede aplicar sobre piezas preformadas en forma constructiva compuesta para la fabricación de superficies lisas de componentes y que, al mismo tiempo, da una superficie atractiva. En el procedimiento "In-Mold" el sistema de resina gelcoat debe ser introducido, tras la mezcla de sus componentes de reacción, durante el tiempo de procesamiento (tiempo de fundición) como primera capa en un molde. La capa que se obtiene tras la gelificación es suficientemente resistente mecánicamente para no resultar dañada durante la aplicación de la resina sintética (por ejemplo, de una resina epoxi) y, en su caso, de una napa inorgánica o orgánica o un tejido (por ejemplo, un tejido de fibra de vidrio o napa de fibra de vidrio) . Es válido lo correspondiente en procedimientos de inyección y en caso de aplicación de laminados en húmedo así como durante la aplicación de productos preimpregnados.

Con el fin de garantizar una adherencia suficiente entre la (i) resina epoxi y/o la resina de viniléster (resina sintética) y el (ii) gelcoat el revestimiento con resina sintética debe tener lugar durante el tiempo de laminado del gelcoat. A continuación, la resina sintética y el gelcoat son endurecidos por completo.

En la descripción de la invención son válidas las siguientes determinaciones de conceptos:

El tiempo de laminación es el intervalo de tiempo que se inicia con el instante del tiempo libre de pegado de la película de gelcoat aplicada en el molde, en el cual la película de gelcoat debe ser sobrelaminada, para asegurar además una adherencia entre el gelcoat y el laminado.

El tiempo de fundición es el intervalo de tiempo que se inicia con la mezcla de ambos componentes de reacción hasta la gelificación de la mezcla de reacción. Tras la finalización del tiempo de fundición la mezcla de reacción ya no se puede procesar.

El tiempo libre de pegado es el intervalo de tiempo que se inicia con la aplicación de la mezcla de reacción homogénea mezclada sobre la superficie del molde hasta que se alcanza la libertad de pegado de la película aplicada.

Por tiempo de gelificación se entiende el tiempo hasta la gelificación de la mezcla de reacción descrito en E-DIN VDE 0291-2 (VDE 0291-Parte 2) : 1997-06, en el punto 9.2.1.

Como sistema de resina gelcoat se utilizan, por ejemplo, formulaciones a base de resinas que se endurecen radicalmente como por ejemplo poliésteres insaturados (UP) , vinilésteres (VE) o oligómeros con terminación con acrilato. Estos sistemas de resina son seguros durante el procesamiento, durante la utilización en relación con resinas sintética UP (materiales compuestos UP) y presentan una buena adherencia con un gran número de resinas sintéticas (adherencia de material compuesto) dado que, debido a las reacciones de endurecimiento inhibidas por el oxígeno del aire en la superficie de gelcoat situada en el interior, un endurecimiento de la superficie límite tiene lugar después de la aplicación de la resina sintética. Muchos gelcoats comerciales sobre la base de UP no presentan, sin embargo, una resistencia superficial suficiente y tienden a marcar con tiza y a la formación de fisuras capilares. Otras desventajas de los gelcoats a base de UP son las inevitables emisiones de monómeros, una contracción frecuentemente muy fuerte durante el endurecimiento, que conduce a tensiones en la superficie límite resina sintética/gelcoat - y con ello a una peor resistencia de la superficie límite - así como la adherencia, usualmente mala, con respecto a materiales compuestos a base de resina epoxi (resina EP) y resina de viniléster (resina VE) .

Para la utilización en relación con materiales compuestos EP se pueden utilizar, por ejemplo, gelcoats EP (por ejemplo de la empresa SP-Systems) . Los gelcoats EP presentan, en comparación con gelcoats UP, una adherencia

mucho mejor con respecto a los materiales compuestos EP. Los gelcoats EP no contienen tampoco monómeros volátiles y provocan por ello menos prevenciones desde el punto de la higiene en el trabajo que los gelcoats UP que contienen generalmente estireno. Una desventaja de los gelcoats EP es, sin embargo, la poca tolerancia frente a imprecisiones en la relación de mezcla. Esto puede conducir, en ciertas circunstancias, a una resistencia mecánica fuertemente reducida. La reacción de endurecimiento, fuertemente exotérmica, condiciona además que en caso de tamaños de utilización que tengan sentido técnicamente se puedan utilizar únicamente concentraciones de aceleración pequeñas. Esto conduce a tiempos libres de pegado excesivamente largos y con ello a tiempos de ocupación del molde largos. Los tiempos de ocupación del molde constituyen un factor de coste decisivo durante la fabricación de componentes hechos de materiales compuestos.

Con el fin de hacer posible un sobrelaminado temprano se utilizan con frecuencia gelcoats EP con una densidad de reticulación elevada. Una densidad de reticulación elevada tiene como resultado sin embargo una temperatura de transición vítrea Tg elevada del gelcoat endurecido (por ejemplo Tg = 70ºC para un gelcoat EP pigmentado comercialmente de SP-Systems) . La temperatura de utilización de componentes tales como palas de rotor, que son mejorados con gelcoats de este tipo, está usualmente muy por debajo de la temperatura de transición vítrea del gelcoat. En estas condiciones de utilización los gelcoats de este tipo tienden a romperse de forma frágil en caso de carga mecánica. Una posibilidad de obtener gelcoats más flexibles es la utilización de poliuretanos con terminación de isocianato, bloqueados con nonil fenol, como componentes de la receta. Esto conduce a gelcoats EP flexibilizados con alargamiento a la rotura mejorado. Los gelcoats de este tipo presentan, sin embargo, también tiempos libres de pegado comparativamente largos. Además, durante el endurecimiento de sistema de resina epoxi modificado de poliuretano de este tipo se libera nonil fenol. Esto es cada vez menos aceptado a causa de la toxicidad del nonil fenol.

Fundamentalmente habría que dar preferencia por ello a gelcoats a base de poliuretanos alifáticos. Durante la formulación de gelcoats PUR hay que tener en cuenta, sin embargo, que las mezclas convencionales de poliol y poliisocianato gelifican sólo en reacciones que han avanzado mucho. Entonces está, sin embargo, fuertemente limitada ya la capacidad de reacción y con ello la capacidad de adherencia del gelcoat PU frente a la resina sintética utilizada para el material compuesto (es decir, el tiempo libre de pegado es comparativamente largo, el tiempo de laminado es, por el contrario, comparativamente corto) . La utilización de un producto convencional de este tipo sería difícil de realizar, desde el punto de vista de la técnica de procesos, y además no sería fiable con respecto a la adherencia gelcoat/resina sintética.

Los gelcoats PUR alifáticos comerciales (de Relius Coatings o de Bergolin) presentan, por regla general, temperaturas de transición vítrea comparativamente bajas (<40ºC) . Por este motivo son menos frágiles en... [Seguir leyendo]

1. Utilización de una composición de dos componentes, la cual A) presenta un componente de poliol, el cual contiene uno o varios polioles y una o varias aminas aromáticas y una concentración de grupos hidroxilo de 0, 5 a 10 moles de grupos hidroxilos por kg de componente de poliol, y B) comprende un componente de poliisocianato, que contiene uno o varios poliisocianatos aromáticos, para la fabricación de gelcoats de poliuretano para materiales compuestos, comprendiendo la resina sintética resina epoxi y/o resina de viniléster y, al hacerla entrar en contacto con el gelcoat, no está endurecida, o no está endurecida completamente, y conteniendo el componente de poliol

A1) uno o varios polioles de bajo peso molecular con un peso molecular de 150 a 600 g/mol y una concentración de grupos hidroxilo de 4 a 20 moles de grupos hidroxilo por kg de poliol de bajo peso molecular y/o A2) uno o varios polioles de alto peso molecular, y A3) una o varias aminas aromáticas.

2. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque el gelcoat a 23ºC presenta un alargamiento a la rotura (medido según DIN EN ISO 527) de por lo menos el 3%, preferentemente superior al 4%, en particular superior al 5%.

3. Utilización según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el gelcoat de poliuretano, al entrar en contacto con la resina sintética, no está completamente endurecido, siendo la puesta en contacto con la resina sintética preferentemente una aplicación de resina sintética sobre el gelcoat.

4. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la resina sintética utilizada comprende uno o varios materiales de refuerzo.

5. Utilización según la reivindicación 4, caracterizada porque el material de refuerzo es tejido de fibra de vidrio, napa de fibra de vidrio, tejido de fibra de carbono y/o tejido no tejido de fibra de carbono, siendo la resina sintética utilizada de manera particularmente preferida un producto preimpregnado o resina de inyección, en particular una resina de inyección o producto preimpregnado de resina epoxi con tejido de fibra de vidrio y/o napa de fibra de vidrio.

6. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente de poliol comprende uno o varios polieter polioles.

7. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la amina aromática, disuelta en toluol (20% en peso de amina en toluol) , a 23ºC, mezclada con una cantidad equimolar de un isocianato HDI oligómero con un contenido de NCO de aproximadamente 5, 2 mol/kg y una viscosidad en el intervalo comprendido entre 2750 y 4250 mPas, disuelto en toluol (80% en peso de isocianato en toluol) , da como resultado un tiempo de gelificación de más de 30 segundos, preferentemente de más de 3 minutos, de forma más preferida de más de 5 minutos, en particular de más de 20 minutos (determinada según E-DIN VDE 0291-2, 1997-06, Punto 9.2.1) .

8. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la amina aromática es una metilendianilina, en particular una 4, 4'-mitilendia (2, 6-dialquil anilina) .

9. Utilización según la reivindicación 8, caracterizada porque la amina aromática es 4, 4'-metilendia (3-cloro-2, 6 dietilanilina) .

10. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la proporción de amina aromática en el componente de poliol, referida a la cantidad total de poliol y de amina aromática, está en el intervalo comprendido entre el 0, 1 y el 20% en peso, preferentemente entre el 0, 3 y el 10% en peso, de forma más preferida entre el 0, 5 y el 5% en peso y en particular entre el 1 y el 3% en peso.

11. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de poliol de bajo peso molecular en el componente de poliol, referida a la cantidad total de poliol y de amina aromática, está en el intervalo comprendido entre el 2 y el 70% en peso.

12. Utilización según la reivindicación 11, caracterizada porque la proporción de poliol de bajo peso molecular en el componente de poliol, referida a la cantidad total de poliol y de amina aromática, está en el intervalo comprendido entre el 5 y el 60% en peso, preferentemente entre el 10 y el 50% en peso, de forma más preferida entre el 20 y el

45% y, en particular, entre el 35 y el 45% en peso.

13. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración de grupos hidroxilo del poliol de bajo peso molecular está en el intervalo comprendido entre el 4, 5 y el 15, preferentemente en el intervalo comprendido

entre el 5 y el 12 y en particular en el intervalo comprendido entre el 6 y 10 moles de grupos hidroxilos por kg de poliol de bajo peso molecular.

14. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol de bajo peso molecular se selecciona de entre polioles de poiliéster de cadena lineal o ramificada, poliéterpolioles, tales como polieterglicoles, polioles de 10 acrilato y polioles a base de ácidos grasos dímeros.

15. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol de alto peso molecular se selecciona de entre poliéster polioles y polieter polioles, polioles de acrilato y polioles a base de ácidos grasos dímeros.

16. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción de poliol de alto peso molecular en el componente de poliol, referida a la cantidad total de poliol y de amina aromática, está en el intervalo comprendido entre el 75 y el 10%, preferentemente entre el 65 y el 10% en peso, de forma más preferida entre el 50 y el 12% y, en particular, entre el 30 y el 15% en peso.

17. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el poliisocianato aromático es poliisocianato monómero, oligómero o polímero.

18. Procedimiento para la fabricación de materiales compuestos de resina sintética con gelcoats de poliuretano, que comprende 25

(i) la mezcla de una composición de dos componentes, la cual A) presenta un componente de poliol, el cual contiene uno o varios polioles y una o varias aminas aromáticas y una concentración de grupos hidroxilo de 0, 5 a 10 moles de grupos hidroxilos por kg de componente de 30 poliol, y B) comprende un componente de poliisocianato, que contiene uno o varios poliisocianatos aromáticos, y por lo menos un endurecimiento parcial de la mezcla y 35

(ii) la puesta en contacto de la mezcla con resina sintética, comprendiendo la resina sintética resina epoxi y/o resina de viniléster y que al hacerla entrar en contacto con el gelcoat, no está endurecida, o no está completamente endurecida, y conteniendo el componente de poliol

A1) uno o varios polioles de bajo peso molecular con un peso molecular de 150 a 600 g/mol y una concentración de grupos hidroxilo de 4 a 20 moles de grupos hidroxilo por kg de poliol de bajo peso molecular y/o 45 A2) uno o varios polioles de alto peso molecular, y A3) una o varias aminas aromáticas.

19. Material compuesto de resina sintética con gelcoat de poliuretano, que se puede fabricar de acuerdo con el 50 procedimiento según la reivindicación 18.

20. Material compuesto según la reivindicación 19, caracterizado porque es una pala de turbina eólica o una parte de ella.