MX2015004024A - Proceso para la produccion de perfiles compuestos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de perfiles compuestos que comprenden al menos dos carcasas de metal que están unidas por tirantes que comprenden un material termoplástico y un núcleo que comprende espuma de poliuretano rígida, que comprende la introducción de los componentes de inicio de la espuma rígida de poliuretano en un espacio hueco formado por las carcasas de metal, con la espuma rígida de poliuretario en formación, y posterior aplicación de un revestimiento superficial a la superficie exterior del perfil de material compuesto por medio de un revestimiento en polvo o bicarbonato de esmalte, donde la espuma rígida de poliuretano se obtiene por reacción de los siguientes componentes: A) al menos un poliisocianato, B) al menos un compuesto polifuncional que es reactivo frente a isocianatos, C) uno o más agentes de soplado que comprenden al menos ácido fórmico,D) opcionalmente uno o más retardantes de llama, E) opcionalmente uno o más catalizadores y F) opcionalmente otras sustancias auxiliares o aditivos, donde los componentes de inicio de la espuma rígida de poliuretano no comprenden ningún material de relleno inorgánico.

Description

PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE PERFILES COMPUESTOS Descripción La invención se refiere a un proceso para la producción de perfiles compuestos que comprenden carcasas metálicas, tirantes que comprenden un material termoplástico y un núcleo que comprende espuma de poliuretano rígida, como se utilizan, por ejemplo, para marcos de ventanas y marcos de puertas.

Las espumas de poliuretano rígido se conocen desde hace mucho tiempo y han sido ampliamente descriptas en la literatura. Se utilizan, por ejemplo, para el aislamiento térmico en aparatos de refrigeración, para la producción de elementos compuestos, también conocidos como elementos tipo sándwich, y también en la construcción.

Una aplicación de las espumas de poliuretano rígido es la producción de perfiles compuestos que se utilizan, en particular, para marcos de ventanas o marcos de puertas. En la presente, se produce un perfil hueco a partir de dos carcasas de metal, que comprenden por ejemplo aluminio, y dos tirantes de plástico, que comprenden por ejemplo poliamida, y los componentes de inicio líquidos de la espuma rígida de poliuretano se introducen en este donde a continuación se curan, para formar la espuma. Después del curado de la espuma, un revestimiento de superficie se aplica a los elementos compuestos. Para el revestimiento de la superficie, es habitual utilizar revestimientos en polvo o esmaltes de cocción. Este revestimiento de la superficie se lleva a cabo a alta temperatura, por lo general alrededor de 200°C, que puede conducir a la deformación de los elementos compuestos a causa de la expansión del gas en la espuma de poliuretano rígida y la diferente expansión termica de aluminio y espuma de poliuretano rígida.

Conceptos para evitar esta deformación se conocen de la téenica anterior.

Por lo tanto, el documento EP-A 1925417 describe un procedimiento para la producción de perfiles compuestos que están completamente llenos de espuma y que pueden revestirse en superficie a altas temperaturas sin deformación de los elementos compuestos que se producen. Sin embargo, tienen que añadirse materiales de relleno minerales a fin de contrarrestar la deformación de los elementos compuestos. Además, los agentes de soplado utilizados en la técnica anterior tienen un potencial de calentamiento global.

Sin embargo, los materiales de relleno son desventajosos para muchas aplicaciones. Durante el corte o aserrado de los perfiles de cámara hueca completamente llenos de espuma, a menudo se genera una gran cantidad de polvo. Esto causa fragilidad y reducciones en la flexibilidad, en particular en el rango de temperatura por debajo de 0°C.

Un proceso para la producción de tales elementos compuestos se describe en el documento DE-A 10035649. El problema de la deformación de los perfiles se resuelve por el espacio hueco entre las carcasas de metal y los tirantes de poliamida que se llena sólo parcialmente con espuma de poliuretano. Sin embargo, el llenado incompleto de los perfiles con la espuma de poliuretano puede conducir ya sea a un deterioro de las propiedades de aislamiento térmico de los perfiles o a la deformación de los elementos compuestos que han sido completamente llenos de espuma, en particular como resultado del revestimiento de la superficie.

Era un objetivo de la presente invención evitar las desventajas antes mencionadas. En particular, debe descubrirse un proceso para la producción de elementos compuestos del tipo mencionado al comienzo que genere perfiles que no presenten deformación en la aplicación de un revestimiento de superficie a altas temperaturas y tengan buenas propiedades mecánicas incluso a temperaturas por debajo de 0°C y se pueda cortar sin formación de polvo.

El objetivo se logra de acuerdo con la invención mediante un procedimiento para la producción de perfiles compuestos que comprenden al menos dos carcasas metálicas que están unidas por tirantes que comprenden un material termoplástico y un núcleo que comprende espuma de poliuretano rígida, que comprende la introducción de los componentes de inicio de la espuma rígida de poliuretano en un espacio hueco formado por las carcasas de metal, con la espuma rígida de poliuretano en formación, y posterior aplicación de un revestimiento superficial a la superficie exterior del perfil de material compuesto por medio de un revestimiento en polvo o bicarbonato de esmalte, donde se obtiene la espuma rígida de poliuretano por reacción de los siguientes componentes: A) al menos un poliisocianato, B) al menos un compuesto polifuncional que es reactivo frente a isocianatos, C) uno o más agentes de soplado que comprenden al menos ácido fórmico, D) opcionalmente uno o más retardantes de llama, E) opcionalmente uno o más catalizadores y F) opcionalmente otras sustancias auxiliares o aditivos, donde los componentes de inicio de la espuma rígida de poliuretano no comprenden ningún material de relleno inorgánico.

Para los propósitos de la invención, las espumas de poliuretano son espumas de acuerdo con DIN 7726. Las espumas de poliuretano rígidas utilizadas de acuerdo con la invención tienen una tensión de compresión al 10% de deformación mayor o igual que 80 kPa, preferiblemente mayor o igual que 150 kPa, particularmente preferiblemente mayor o igual que 180 kPa. Además, la espuma rígida de poliuretano de acuerdo con DIN ISO 4590 tiene una proporción de células cerradas mayor que 85%, preferiblemente mayor que 90%.

Las carcasas de metal utilizadas para la producción de los perfiles compuestos por lo general consisten en acero o aluminio. Por lo general se producen por conformación mecánica. El tamaño de la cáscara del metal depende del tamaño deseado de los marcos de ventanas y marcos de puertas. Los tirantes de polímero insertados, por lo general hechos de poliamida o ASA, forman un espacio hueco entre las carcasas de metal, en los que se introduce la espuma de poliuretano y que posteriormente se cierra.

Después de darle forma, la espuma de poliuretano se introduce en el perfil compuesto. Esto se efectúa mediante la mezcla de los poliisocianatos A) con los componentes B) a F) y luego por la introducción de la mezcla en el perfil compuesto donde los componentes se curan para formar la espuma rígida de poliuretano. La introducción normalmente se lleva a cabo, como se describe anteriormente, por medio de dispositivos de medición convencionales, usualmente por medio de cabezales de mezcla. La cantidad de espuma debe ser tal que el perfil compuesto esté completamente lleno, pero que la presión no se acumule hasta un punto tal que el perfil compuesto se destruya o deforme.

Después del curado de la espuma rígida de poliuretano, un revestimiento superficial se aplica al perfil de material compuesto de acuerdo la invención. De acuerdo con la invención, se utilizan esmaltes para hornear o revestimientos en polvo para el revestimiento superficial. Estos tipos de revestimiento superficial tienen una alta resistencia al rayado.

Los esmaltes de cocción son revestimientos superficiales que se curan a temperatura elevada, preferiblemente de 100 a 250°C.

Los esmaltes de cocción son generalmente revestimientos superficiales basados en acrílico, epoxi, fenólico, melamina, urea, silicona, resinas de poliuretano que se curan solas o combinadas entre sí o con un endurecedor normalmente bloqueado, por ejemplo, poliisocianatos bloqueados, a temperatura elevada, preferiblemente en el rango de 100 a 250°C. El curado se produce por medio de reacciones de reticulación provocadas por la activación de los enlaces dobles presentes en las moléculas de estos compuestos o por reacción de diversos grupos funcionales entre sí. Sólo en casos excepcionales también se añaden secadores. En la práctica, los esmaltes de cocción sobre las piezas de trabajo se curan en hornos de cocción u hornos de secado de varias dimensiones bajo condiciones de cocción específicas. Radiadores o aparatos infrarrojos que operan sobre la base de inducción electromagnética a menudo se utilizan para la generación de calor.

Las materias primas líquidas para esmaltes de cocción (en adelante denominados esmaltes de cocción a efectos de simplicidad) pueden ser tanto composiciones de revestimiento superficial a base de disolventes o transmitidas por el agua, pigmentadas, transparentes o claras. Los aglutinantes preferidos en los esmaltes de cocción son resinas de alquido, poliéster, acrílico o epoxi en combinación con resinas de melamina, aminas o poliisocianatos como reticulantes.

Los esmaltes de cocción se ajustan a la consistencia de procesamiento por medio de disolventes orgánicos o por medio de agua a la que se han añadido pequeñas cantidades de 2-propanol, butanol u otros alcoholes.

A efectos de la presente invención, los revestimientos en polvo son los materiales de revestimiento pulverulentos, libres de disolventes que dan un revestimiento después de la fusión y, opcionalmente, cocción. El rango de temperatura para el procesamiento es, como una función del actual sistema, de 80°C a 250°C. Se aplican predominantemente en forma de polvo a sustratos metálicos. Los revestimientos en polvo son generalmente sistemas termoestables. La fase de formación de película de los revestimientos en polvo se compone de aglutinantes, pares de reacción para estos aglutinantes, también conocidos como endurecedores, materiales de relleno, pigmentos y aditivos. Los aglutinantes y endurecedores utilizados esencialmente determinan las propiedades generales de la pintura en polvo y, por lo tanto, también su campo de uso preferido.

Los revestimientos en polvo generalmente se basan en resinas epoxi, mezclas de resina epoxi/poliéster, poliésteres, mezclas de poliéster/isocianatos y acrilatos. Los revestimientos en polvo producidos a partir de esto se denominan revestimientos de resina epoxi en polvo, revestimientos de en polvo resina epoxi/poliéste, revestimientos en polvo de poliéster, revestimientos en polvo de poliuretano o revestimientos en polvo de acrilato.

Los perfiles compuestos obtenidos de acuerdo con la invención se pueden utilizar ventajosamente para marcos de ventanas o marcos de puertas.

En cuanto a la producción de la espuma rígida de poliuretano y los compuestos de inicio utilizados para este propósito, se pueden proporcionar los siguientes detalles.

Componente A) A efectos de la presente invención, un poliisocianato es un compuesto orgánico que contiene al menos dos grupos ¡socianato reactivos por molécula, es decir, la funcionalidad es al menos 2. Si los poliisocianatos utilizados o una mezcla de una pluralidad de poliisocianatos no tienen una funcionalidad uniforme, la funcionalidad promedio en peso del componente A) utilizado es de al menos 2.

Los poliisocianatos A) posibles son los isocianatos polifuncionales alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y preferiblemente aromáticos, conocidos. Tales isocianatos polifuncionales son conocidos per se o pueden producirse según metodos conocidos per se. Los isocianatos polifuncionales pueden, en particular, también utilizarse como mezclas, en cuyo caso el componente A) comprende varios isocianatos polifuncionales. Los isocianatos polifuncionales que entran en cuestión como poliisocianato tienen dos (en adelante denominados diisocianatos) o más de dos grupos de isocianato por molécula.

Son ejemplos específicos, en particular: diisocianatos de alquileno que tienen de 4 a 12 átomos de carbono en el radical alquileno, por ejemplo, dodecano 1 , 12-diisocianato, 2-etlitetrametileno 1 ,4-diisocianato, 2-metilpentametileno 1 ,5-diisocianato, tetra etileno 1 ,4-diisocianato y preferiblemente hexametileno 1 ,6-diisocianato; diisocianatos cicloalifáticos tales como ciclohexano 1 ,3 y 1 ,4-diisocianato y cualquier mezcla de estos isómeros, 1 -isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano (IPDI), hexahidrotolileno 2,4 y 2,6- diisocianato y las correspondientes mezclas de isómeros, diciclohexilmetano 4,4'-, 2,2' y 2,4'-diisocianato y las correspondientes mezclas de isómeros, y preferiblemente poliisocianatos aromáticos, tales como tolileno 2,4 y 2,6-diisocianato y las correspondientes mezclas de isómeros, difenilmetano 4,4'-, 2,4' y 2,2'-diisocianato y las correspondientes mezclas de isómeros, mezclas de difenilmetano 4,4' y 2,2'-diisoc¡anatos, polifenilpolímetileno poliisocianatos, mezclas de difenilmetano 4,4'-, 2,4' y 2,2'-diisocianatos y poliisocianatos polifenilpolímetileno (MDI bruto) y mezclas de MDI bruto y tolileno diisocianatos.

Son poliisocianatos particularmente adecuados difenilmetano 2,2'-, 2,4'- y/o 4,4'-diisocianato (MDI), naftileno 1 ,5-diisocianato (NDI), tolileno 2.4- y/o 2,6-diisocianato (TDI), 3,3'-dimetildifenil diisocianato, 1 ,2-difeniletano diisocianato y/o p-fenileno diisocianato (PPDI), trimetileno, tetrametileno, pentametileno, hexametileno, heptametileno y/u octametileno diisocianato, 2-metilpentametileno 1 ,5-diisocianato, 2-etilbutileno 1 ,4-diisocianato, pentametileno 1 ,5-diisocianato, butileno 1.4-diisocianato, 1 -isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano (isoforona diisocianato, I PDI ) , 1 ,4 y/o 1 ,3-bis (isocianatometil)ciclohexano (HXDI), ciclohexano 1 ,4-diisocianato, 1 -metilciclohexano 2,4- y/o 2,6-diisocianato y diciclohexilmetano 4,4'-, 2,4' y/o 2,2'-diisocianato.

Frecuentemente tambien se hace uso de poliisocianatos modificados, es decir, productos que se obtienen por reacción química de poliisocianatos orgánicos y tienen al menos dos grupos isocianato reactivos por molécula. Se puede hacer particular mención de poliisocianatos que comprenden grupos éster, urea, biuret, alofanato, carbodiimida, isocianurato, uretdiona, carbamato y/o uretano.

Como poliisocianatos del componente A), se da preferencia particular a las siguientes realizaciones: i) isocianatos polifuncionales basados en tolileno diisocianato (TDI), en particular mezclas de 2,4-TDI o 2,6-TDI o de 2,4 y 2,6-TDI; ii) isocianatos polifuncionales basados en difenilmetano diisocianato (MDI), en particular 2,2'-MDI o 2,4’-MDI o 4,4'-MDI o MDI oligómero, tambien denominados polifenilpolimetileno isocianato, o mezclas de dos o tres de los difenilmetano diisocianatos mencionados anteriormente, o MDI en bruto que se obtienen en la preparación de MDI o mezclas de al menos un oligómero de MDI y al menos uno de los derivados de MDI de bajo peso molecular antes mencionados; iii) mezclas de al menos un isocianato aromático acuerdo con la realización i) y al menos un isocianato aromático acuerdo con la realización ii).

Como poliisocianato, se da preferencia muy particular a difenilmetano diisocianato polimérico. Difenilmetano diisocianato polimérico (en adelante denominado MDI polimérico) es una mezcla de MDI de dos anillos y productos oligoméricos de condensación y, por lo tanto, derivados de difenilmetano diisocianato (MDI). Los poliisocianatos también pueden preferiblemente estar formados por mezclas de diisocianatos aromáticos monoméricos y MDI polimérico.

MDI polimérico comprende, además de MDI de dos anillos, uno o más productos de condensación de MDI que tienen una funcionalidad de más de 2, en particular, 3, 4 o 5. MDI polimérico es conocido y se denomina con frecuencia polifenilpolimetileno isocianato o MDI oligómero. MDI polimérico se compone generalmente de una mezcla de isocianatos basados en MDI que tienen diversas funcionalidades. MDI polimérico se utiliza generalmente en una mezcla con MDI monomérico.

La funcionalidad (promedio en peso) de un poliisocianato que comprende MDI polimérico puede variar en el rango de aproximadamente 2,2 a aproximadamente 5, en particular 2,3 a 4, en particular 2,4 a 3,5. Una mezcla tal de isocianatos polifuncionales basados en MDI que tienen diferentes funcionalidades es, en particular, MDI bruto que se obtiene como producto intermedio en la preparación de MDI.

Isocianatos polifuncionales o mezclas de una pluralidad de isocianatos polifuncionales basados en MDI son conocidos y se comercializan, por ejemplo, por BASF Polyurethanes GmbH bajo el nombre Lupranat®.

La funcionalidad del componente A) es preferiblemente al menos dos, en particular al menos 2,2 y en particular preferiblemente al menos 2,4. La funcionalidad del componente A) es preferiblemente de 2,2 a 4 y particularmente preferiblemente de 2,4 a 3.

El contenido de grupos isocianato en el componente A) es preferiblemente de 5 a 10 mmol/g, en particular de 6 a 9 mmol/g, particularmente preferiblemente de 7 a 8,5 mmol/g. Aquellos con experiencia en la téenica comprenderán que el contenido de grupos isocianato en mmol/g y el peso equivalente en g/equivalente son inversamente proporcionales. El contenido de grupos isocianato en mmol/g se puede derivar a partir del contenido en % en peso de acuerdo con ASTM D-5155-96 A.

En una realización particularmente preferida, el componente A) comprende al menos un isocianato polifuncional seleccionado de 4,4'- diisocianato, difenilmetano 2,4'-diisocianato, difenilmetano 2,2'-diisocianato y difenilmetano diisocianato oligomérico. En esta realización preferida, el componente (a1 ), en particular preferiblemente comprende difenilmetano diisocianato oligomérico y tiene una funcionalidad de al menos 2,4.

La viscosidad del componente A) utilizado puede variar dentro de un amplio rango. El componente A) tiene preferiblemente una viscosidad de 100 a 3000 mPa*s, particularmente preferiblemente 200 a 2500 mPa*s.

Componente B De acuerdo con la invención, el componente B) comprende al menos un compuesto polifuncional que es reactivo frente a isocianatos. Compuestos polifuncionales reactivos con isocianatos son aquellos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno reactivos con isocianatos, en particular al menos dos grupos funcionales que son reactivos con isocianatos.

Los compuestos que se utilizan en el componente B) preferiblemente tienen una funcionalidad de 2 a 8, en particular de 2 a 6. Si se utiliza una pluralidad de compuestos diferentes en el componente B), la funcionalidad promedio en peso del componente b) es preferiblemente 2,2 a 5, particularmente preferiblemente 2,4 a 4, muy particularmente preferible 2,6 a 3,8. A efectos de la presente invención, la funcionalidad promedio en peso es el valor que resulta cuando la funcionalidad de cada compuesto B) se pesa de acuerdo con la proporción en peso de este compuesto en el componente B).

Se prefieren polioles de polieter como compuestos B). El término poliol de poliéter se utiliza como sinónimo con el término poliéterol y denota compuestos alcoxilados que tienen al menos dos grupos hidroxilo reactivos.

Los polioles de poliéter b) preferidos tienen una funcionalidad de 2 a 8 y tienen números de hidroxilo de 100 mg KOH/g a 1200 mg KOH/g, preferiblemente de 150 a 800 mg KOH/g, en particular de 200 mg KOH/g de 550 mg KOH/g. Todos los números de hidroxilo en el contexto de la presente invención se determinan de acuerdo con DIN 53240.

En general, la proporción del componente B), basada en la suma de los componentes B) a F) es 40 a 98% en peso, preferiblemente de 50 a 97% en peso, particularmente preferiblemente de 60 a 95% en peso.

Los polieteroles preferidos para el componente B) se pueden preparar por métodos conocidos, por ejemplo por polimerización aniónica de uno o más óxidos de alquileno que tienen de 2 a 4 átomos de carbono utilizando hidróxidos de metales alcalinos tales como hidróxido de sodio o de potasio, alcóxidos de metales alcalinos tales como metóxido de sodio, etóxido de sodio o de potasio o isopropóxido de potasio, o catalizadores de alcoxilación de amina tales como dimetiletanolamina (DMEOA), imidazol y/o derivados de imidazol con la adición de al menos una molécula iniciadora que comprende de 2 a 8, preferiblemente de 2 a 6, átomos de hidrógeno reactivos en forma unida o mediante polimerización catiónica usando ácidos de Lewis, tales como pentacloruro de antimonio, eterato de fluoruro de boro o tierra blanqueadora.

Son óxidos de alquileno adecuados, por ejemplo, tetrahidrofurano, óxido de 1 ,3-propileno, óxido de 1 ,2 o 2,3-butileno, óxido de estireno y preferentemente óxido de etileno y óxido de 1 ,2-propileno. Los óxidos de alquileno pueden emplearse individualmente, alternativamente en sucesión o como mezclas. Los óxidos de alquileno preferidos en particular son óxido de 1 ,2-propileno y óxido de etileno.

El componente B) comprende preferiblemente al menos un poliol poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 200 a 400 mg KOH/g, en particular 230-350 mg KOH/g, y una funcionalidad de 2 a 3. Los rangos antes mencionados aseguran un buen comportamiento de flujo de la mezcla de poliuretano reactivo.

Además, el componente B) comprende preferiblemente al menos un poliol poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 300 a 600 mg KOH/g, en particular 350-550 mg KOH/g, y una funcionalidad de 4 a 8, en particular de 4 a 6. Los rangos antes mencionados conducen a una buena reticulación química de la mezcla de poliuretano reactivo.

Las moléculas iniciadoras posibles son, por ejemplo: agua, ácidos dicarboxílicos orgánicos tales como ácido succínico, ácido adípico, ácido ftálico y ácido tereftálico, alifáticos y aromáticos, opcionalmente diaminas N-monoalquil, N,N y N,N'-dialquil-sustituidas que tienen de 1 a 4 átomos de carbono en el radical alquilo, por ejemplo, etilendiamina opcionalmente monoalquil y dialquil sustituida, dietilentriamina, trietilentetramina, 1 ,3-propilendiamina, 1 ,3 o 1 ,4-butilendiamina, 1 ,2-, 1 ,3-, 1 ,4-, 1 ,5 y 1 ,6-hexametilendiamina, fenilendiaminas, 2,3-, 2,4 y 2,6-toluendiamina y 4,4'-, 2,4' y 2,2'-diaminodifenilmetano. Se da particular preferencia a las aminas diprimarias mencionados, por ejemplo etilendiamina.

Son posibles moléculas iniciadoras adicionales: alcanolaminas tales como etanolamina, N-metiletanolamina y N-etiletanolamina, dialcanolaminas, tales como dietanolamina, N-metildietanolamina y N-etildietanolamina y trialcanolaminas tales como trietanolamina, y amoníaco.

Se da preferencia al uso de alcoholes divalentes o polivalentes, tales como etanodiol, 1 ,2 y 1 ,3-propanodiol, d ietileng I i col (DEG), dipropilenglicol, 1 ,4-butanodiol, 1 ,6-hexanodiol, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, sorbitol y sacarosa.

Además, son posibles como compuestos del componente B) alcoholes de poliéster con un número de hidroxilo de 100 a 1200 g KOH/g.

Se preparan alcoholes de poliéster preferidos por condensación de alcoholes polifuncionales, preferentemente dioles, que tienen de 2 a 12 átomos de carbono, preferiblemente de 2 a 6 átomos de carbono, con ácidos carboxílicos polifuncionales que tienen de 2 a 12 átomos de carbono, por ejemplo ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido decanodicarboxílico, ácido maleico, ácido fumárico y preferiblemente ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico y los ácidos naftalenodicarboxílico isoméricos.

Los compuestos preferidos del componente B) también incluyen los extensores de cadena y reticulantes que se utilizan opcionalmente de forma concomitante. La adición de los extensores de cadena bifuncionales, trifuncionales y agentes de reticulación de mayor funcionalidad o mezclas de los mismos, opcionalmente, puede llegar a ser ventajosa para modificar las propiedades mecánicas. Como extensores de cadena y/o reticulantes, se da preferencia al uso de alcanolaminas y, en particular, dioles y/o trioles que tienen pesos moleculares de menos de 400, preferiblemente 60 a 300.

Si se desea, extensores de cadena, reticulantes o mezclas de los mismos se utilizan ventajosamente en una cantidad de 1 a 20% en peso, preferiblemente de 2 a 5% en peso, basado en el peso del componente B).

Puede encontrarse más información sobre los alcoholes de poliéter y alcoholes de poliéster preferidos y su preparación, por ejemplo, en Kunststoffhandbuch, volumen 7 “Polyurethane”, editado por Günter Oertel, Carl-Hanser-Verlag, Munich, 3ra edición, 1993.

Componente C De acuerdo con la invención, los componentes de inicio utilizados en el proceso comprenden uno o más agentes de soplado. De acuerdo con la invención, el componente C) comprende al menos ácido fórmico. En una realización preferida, se utilizan en el componente C) no sólo ácido fórmico sino también al menos un agente de soplado adicional, en particular agua.

Como el agente de soplado C), se da preferencia particular a una solución acuosa de ácido fórmico. Preferentemente, particularmente se utiliza ácido fórmico disuelto en agua en una concentración de 50 a 99% en peso, en particular de 60 a 95% en peso, particularmente preferiblemente de 70 a 90% en peso, como agente de soplado C). Ácido fórmico (acuoso) se hace reaccionar con grupos isocianato para formar dióxido de carbono y monóxido de carbono. Dado que el ácido fórmico y el agua liberan el gas de soplado por medio de una reacción química con los grupos isocianato, se denominan agentes de soplado químicos.

Además, es posible utilizar agentes de soplado físicos tales como hidrocarburos de bajo punto de ebullición. Los agentes de soplado físicos adecuados son, en particular, líquidos que son inertes con los poliisocianatos A) y que tienen puntos de ebullición por debajo de 100°C, preferiblemente por debajo de 50°C, a presión atmosferica y por lo tanto se vaporizan bajo la acción de la reacción de poliadición exotérmica.

Son ejemplos de tales líquidos que se utilizan preferentemente de forma concomitante: alcanos, tales como heptano, hexano, n-pentano e isopentano, preferiblemente mezclas industriales de n-pentanos e isopentanos, n-butano e isobutano y propano, cicloalcanos tales como ciclopentano y/o ciclohexano, éteres tales como furano, éter dimetílico y éter dietílico, cetonas tales como acetona y metil etil cetona, carboxilatos de alquilo, tales como formiato de metilo, oxalato de dimetilo y acetato de etilo e hidrocarburos halogenados tales como cloruro de metileno, dicloromonofluorometano, difluorometano, trifluorometano, difluoroetano, tetrafluoroetano , clorodifluoroetanos, 1 , 1 -dicloro-2,2,2-trifluoroetano, 2,2-dicloro-2-fluoroetano y heptafluoropropano. Las mezclas de estos líquidos de bajo punto de ebullición entre sí y/o con otros hidrocarburos sustituidos o no sustituidos tambien se pueden utilizar de forma concomitante. Otros agentes de soplado adecuados son ácidos carboxílicos orgánicos tales como ácido acético, ácido oxálico, ácido ricinoleico y compuestos que comprenden carboxilo. Los agentes de soplado adicionales se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste en alcanos y cicloalcanos que tienen al menos 4 átomos de carbono, dialquil éteres, ésteres, cetonas, acétales, fluoralcanos que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, y tetraalquilsilanos con 1 a 3 átomos de carbono en la cadena de alquilo, en particular tetrametilsilano. Además los agentes de soplado adecuados son fluoroalcanos que se degradan en la troposfera y, por lo tanto, no dañan la capa de ozono, por ejemplo, trifluorometano, difluorometano, 1 , 1 , 1 ,3,3-pentafluorobutano, 1 , 1 , 1 , 3,3- pentafluoropropano, 1 , 1 , 1 ,2-tetrafluoroetano, difluoroetano y heptafluoropropano y también hidrofluoroolefinas (HFO).

Se da preferencia a no utilizar ningún hidrocarburo halogenado como agente de soplado. Preferiblemente se utilizan pentanos o mezclas de isómeros de pentano como componentes adicionales del componente C).

Los agentes de soplado se disuelven completamente o parcialmente en el componente de poliol (es decir, B + C + D + E + F) o se introducen a través de un mezclador estático inmediatamente antes de la formación de espuma del componente de poliol. Mezclas de ácido fórmico/agua o ácido fórmico preferiblemente se disuelven completamente o parcialmente en el componente de poliol. El agente de soplado físico (por ejemplo pentano) y opcionalmente parte del agente de soplado químico se dosifican opcionalmente en línea.

La cantidad de componente C) utilizada es de 1 a 45% en peso, preferiblemente de 1 a 30% en peso, particularmente preferiblemente de 2 a 15% en peso, en cada caso basado en el peso de los componentes B) a F).

Si exclusivamente ácido fórmico o una mezcla de ácido fórmico/agua sirve como agente de soplado, la proporción de componente C) en el peso de los componentes B) a F) es preferiblemente de 0,5 a 10% en peso, en particular de 1 a 8% en peso, particularmente preferiblemente de 2 a 6% en peso.

La adición del ácido fórmico y opcionalmente agua puede llevarse a cabo en combinación con el uso de otros agentes de soplado descritos. En una realización, el ácido fórmico o una mezcla de ácido fórmico/agua se utiliza en combinación con pentano, en particular, ciclopentano y / o n-pentano.

Componente D La reacción para formar la espuma rígida de poliuretano se lleva a cabo preferiblemente en presencia de uno o más retardantes de llama.

Como retardantes de llama D), generalmente es posible utilizar los retardantes de llama conocidos de la téenica anterior. Son retardantes de llama adecuados, por ejemplo, ésteres, éteres bromados bromados (IXOL) o alcoholes bromados, tales como alcohol dibromoneopentilglicol, alcohol tribromoneopentilo y RHT-4-diol y fosfatos también clorados tales como tris(2-cloroetil)fosfato, tris(2-cloropropil)fosfato (TCPP), tr i s ( 1 ,3-dicloropropil)fosfato, tricresilo fosfato, tris(2,3-dibromopropilo), tetrakis (2-cloroetil)etilendifosfato, dimetilo metanofosfonato, dietilo y dietanolaminometilfosfonato y también polioles retardantes de llama que comprenden halógeno comerciales. Como otros fosfatos o fosfonatos, es posible utilizar dietilo etanfosfonato (DEEP), trietilo fosfato e (TEP), dimetil propilfosfonato (DMPP), difenilo cresilo fosfato (DPC) como retardantes de llama líquidos.

Aparte de los retardantes de llama antes mencionados, también es posible utilizar retardantes de llama inorgánicos u orgánicos tales como fósforo rojo, preparaciones que comprenden fósforo rojo, hidrato de óxido de aluminio, trióxido de antimonio, óxido de arsénico, polifosfato de amonio y sulfato de calcio, grafito expandióle o derivados de ácido cianúrico tales como melamina o mezclas de al menos dos retardantes de llama, por ejemplo, polifosfatos de amonio y melamina y almidón de maíz opcionalmente o polifosfato amónico, melamina, grafito expandióle y poliésteres aromáticos opcionalmente para hacer las espumas de poliuretano rígido resistentes a las llamas.

Los retardantes de llama preferidos no tienen grupos reactivos con grupos isocianato. Los retardantes de llama son preferiblemente líquidos a temperatura ambiente. Se da preferencia particular a TCPP, DEEP, TEP, DMPP y DPC.

A efectos de la presente invención, los retardantes de llama se utilizan preferiblemente en una cantidad de 0 a 65% en peso, preferiblemente de 5 a 60% en peso, particularmente preferiblemente de 5 a 50% en peso, en particular de 6 a 15% en peso, basado en el peso total de los componentes B) a F).

Componente E La reacción para formar la espuma rígida de poliuretano se lleva a cabo preferiblemente en presencia de uno o más catalizadores.

Los catalizadores E) utilizados para la producción de espumas de poliuretano rígido son, en particular, compuestos que aceleran fuertemente la reacción de los compuestos que comprenden átomos de hidrógeno reactivos, en particular grupos hidroxilo, en los componentes B) a F) con los poliisocianatos A).

Se hace uso ventajosamente de catalizadores de poliuretano básicos, por ejemplo aminas terciarias tales como trietilamina, tributilamina, dimetilbencilamina, diciclohexilmetilamina, dimetilciclohexilamina, bis(N,N-dimetilammoetil)eter, bis(dimetilaminopropil)urea, N-metilmorfolina o N-etilmorfolina, N- cicloheximorfolina N,N,N',N'-tetrametiletilendiamina, N,N,N,N- tetrametilbutanodiamina, N,N,N,N-tetrametilhexano-1 ,6-diamina, pentametildietilentriamina, bis(2-dimetilaminoetil)éter, dimetilpiperazina, N-dimetilaminoetilpiperidina, 1 ,2-dimetilimidazol, 1 -azabiciclo[2.2.0] octano, 1 ,4-diazabiciclo[2.2.2]octano (DABCO) y compuestos de alcanolamina como trietanolamina, triisopropanolamina, N- metildietanolamina y N-etildietanolamina, dimetilaminoetanol, 2-(N,N- dimetilaminoetoxi) etanol, N,N',N"tris(dialquMaminoalquilo) hexahidrotriazinas, por ejemplo, N,N ',N"tris(dimetilaminopropil)-s-hexahidrotriazina, y trietilendiamina. Sin embargo, también son adecuadas sales de metales tales como cloruro de hierro (II), cloruro de zinc, octoato de plomo y preferiblemente sales de estaño tales como dioctoato de estaño, dietilhexanoato de estaño y dilaurato de dibutilestaño y en particular mezclas de aminas terciarias y sales de estaño orgánicas.

Otros catalizadores posibles son: amidinas tales como 2,3-dimetil-3,4,5,6-tetrahidropirimidina, hidróxidos de tetraalquilamonio tales como hidróxido de tetrametilamonio, hidróxidos de metales alcalinos tales como hidróxido de sodio y alcóxidos de metales alcalinos tales como metóxido de sodio e isopropóxido de potasio, carboxilatos de metales alcalinos y también sales de metales alcalinos de ácidos grasos de cadena larga que tienen de 10 a 20 átomos de carbono y opcionalmente grupos OH laterales. Se da preferencia al uso de 0,001 a 10 partes en peso de catalizador o combinación de catalizador, basado en (es decir, calculado para) 100 partes en peso del componente B). También es posible permitir que la reacción transcurra sin catálisis. En este caso, se explota la actividad catalítica de polioles iniciados con amina.

Si un gran exceso de poliisocianato se utiliza para la formación de espuma, otros catalizadores posibles para la reacción de trimerización de los grupos NCO en exceso entre sí son: catalizadores que forman grupos isocianurato, por ejemplo sales de amonio o sales de metal alcalino, especialmente carboxilatos de amonio o de metal alcalino, ya sea solos o en combinación con aminas terciarias. La formación de isocianurato conduce particularmente a espumas PIR resistentes a las llamas.

Pueden encontrarse más información sobre los materiales de inicio mencionados anteriormente y otros en la literatura especializada, por ejemplo Kunststoffhandbuch, volumen Vil, Polyurethane, Cari Hanser Verlag, Munich, Viena, 1 ra, 2da y 3ra ediciones, 1966, 1983 y 1993.

Componente F La reacción, además, puede llevarse a cabo utilizando otras sustancias auxiliares o aditivos.

Se pueden citar a modo de ejemplo sustancias tensioactivas, estabilizadores de espuma, reguladores celulares, materiales de relleno, colorantes, pigmentos, inhibidores de hidrólisis, sustancias fungistáticas y bacteriostáticas.

Las posibles sustancias de superficie activa son, por ejemplo, compuestos que sirven para ayudar a la homogeneización de los materiales de inicio y, opcionalmente, tambien son adecuadas para regular la estructura celular de los polímeros. Se pueden citar a modo de ejemplo emulsionantes tales como las sales de sodio de sulfatos de aceite de ricino o de ácidos grasos y también sales de ácidos grasos con aminas, por ejemplo, oleato de dietilamina, estearato de dietanolamina, ricinoleato de dietanolamina, sales de ácidos sulfónicos, por ejemplo, sales de metales alcalinos o de amonio de ácido dodecilbencenosulfónico o ácido dinaftilmetanodisulfónico y ricinoleico; estabilizadores de espuma tales como los copolímeros de siloxano- oxialquileno y otros organopolisiloxanos, alquilfenoles etoxilados, alcoholes grasos etoxilados, aceites de parafina, esteres de aceite de ricino o ésteres de ácido ricinoleico, aceite rojo turco y aceite de maní, y reguladores celulares, talescomo parafinas, alcoholes grasos y dimetilpolisiloxanos. Los acrilatos oligoméricos descritos anteriormente que tienen radicales polioxialquileno y fluoroalcano como grupos laterales también son adecuados para la mejora de la acción emulsionante, la estructura celular y/o la estabilización de la espuma. Las sustancias tensioactivas se emplean normalmente en cantidades de 0,01 a 10 partes en peso, basado en (es decir, calculados para) 100 partes en peso del componente B).

A efectos de la presente invención, los materiales de relleno, en particular, materiales de relleno de refuerzo, son los materiales de relleno orgánicos habituales, materiales de refuerzo, agentes de peso, agentes para mejorar el comportamiento de la abrasión en pinturas, composiciones de revestimiento, etc. Los materiales de relleno orgánicos posibles son, por ejemplo: resinas de carbono, melamina, colofonia, ciclopentadienilo y polímeros de injerto, así como también fibras de celulosa y poliamida, poliacrilonitrilo, poliuretano, fibras de poliéster a base de ésteres dicarboxílicos aromáticos y/o alifáticos y, en particular, fibras de carbono.

Las materiales de relleno orgánicos pueden utilizarse individualmente o como mezclas y se añaden ventajosamente a la mezcla de reacción en cantidades de 0,5 a 50% en peso, preferiblemente de 1 a 40% en peso, basado en el peso de los componentes A) a F), aunque el contenido de tapetes, telas no tejidas y tejidos compuestos de fibras naturales y sintéticas puede alcanzar valores de hasta el 80% en peso, basado en el peso de los componentes A) a F).

Puede encontrarse más información sobre los otros auxiliares y aditivos habituales mencionados anteriormente en la literatura especializada, por ejemplo, the Monograph by J.H. Saunders and K.C.

Frisch “High Polymers” volume XVI, Polyurethanes, Parts 1 and 2, Interscience Publishers 1962 and 1964, o Kunststoff-Handbuch, volume 7: “Polyurethane”, Carl-Hanser-Verlag, Munich, 3rd edition, 1993.

Para producir las espumas de poliuretano rígido, los poliisocianatos A) y el componente poliol B) a F) se hacen reaccionar preferiblemente en cantidades tales que el índice de isocianato esté en el rango de 90 a 700, preferiblemente de 100 a 500.

Las espumas de poliuretano rígido utilizadas de acuerdo con la invención generalmente se producen por el proceso de dos componentes. En este proceso, los componentes B) a F) se mezclan para formar el componente de poliol y este se hace reaccionar con los poliisocianatos A).

Los componentes de inicio se mezclan habitualmente a una temperatura de 15 a 35°C, preferiblemente de 20 a 30°C. La mezcla de reacción se puede introducir en los perfiles compuestos por medio de máqumas de dosificación de alta o baja presión.

Las espumas de poliuretano rígido utilizadas para el proceso de la invención sorprendentemente no muestran hinchazón de la espuma rígida de poliuretano en la aplicación de un revestimiento superficial. Además, los perfiles pueden ser procesados fácilmente y mostrar buenas propiedades de uso, incluso a temperaturas bajo cero.

La invención se ilustra mediante los siguientes ejemplos.

Se utilizaron los siguientes polioles.

Poliol B-1 : poliol poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 490 mg KOH/g y basado en óxido de propileno y sorbitol como iniciador Poliol B-2: poliol poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 248 mg KOH/g y basado en óxido de propileno y g I icol de propileno como iniciador Componente C-1 : ácido fórmico 85% Componente C-2: agua Compuesto D-1 : tris(2-cloroisopropilo)fosfato Compuesto E-1 : N, N-dimetilciclohexilamina Compuesto F-1 : estabilizador basado en silicona, Niax Silicone L- 6900 Los componentes mostrados en la Tabla 1 se mezclaron para formar un componente de poliol.

Tabla 1 : Una mezcla de difenilmetano 2,4' y 4,4’-diisocianato con oligómeros e isómeros de funcionalidad superior (MDI bruto) con un contenido de NCO de 31 ,5% (IsoPMDI 92410 de BASF) se utilizó como componente de isocianato. Los experimentos de formación de espuma en la escala de laboratorio se realizaron a un índice de isocianato de 115.

En los experimentos de producción, se hicieron reaccionar componentes de poliol e isocianato en una planta de baja presión a un índice de isocianato de 115 y se utilizaron para llenar los perfiles compuestos de aluminio-poliamida que tienen una altura de 70 mm y una anchura de 250 mm con espuma. Estos perfiles fueron posteriormente sometidos a revestimiento en polvo.

Además, se fabricaron perfiles compuestos de aluminio-poliamida que tenían una altura de 3 cm y una anchura de 6 cm utilizando las espumas de poliuretano rígido descritas y se sometieron a revestimiento en polvo a 200°C.

En el caso del ejemplo 1 , el perfil no muestra ninguna deformación incluso después del revestimiento superficial.

En contraste, cuando los perfiles compuestos de aluminio-poliamida se llenaron con diversas formulaciones de espuma sin material de relleno utilizando agua como agente de soplado, tanto en la escala de laboratorio como en la escala de producción, se observó una deformación de los elementos compuestos totalmente rellenos de espuma, especialmente como un resultado del revestimiento superficial (ejemplo 2).

Además, las formulaciones que comprenden ácido fórmico como agente de soplado y que comprenden cantidades crecientes de carbonato de calcio (contenido de carbonato de calcio de 0-50% en peso) se probaron en experimentos de laboratorio y de producción. En la presente, la incorporación de materiales de relleno finamente divididos en la mezcla, de reacción implicó demandas severas referentes a la resistencia al desgaste de las bombas dosificadoras. Las formulaciones correspondientes se probaron con el aumento de la flexibilidad a baja temperatura. Además, el aumento indeseable en el polvo después del corte o aserrado de los perfiles de cámara hueca completamente rellenos con espuma se observó en muchos casos en el proceso de fabricación. En adición, el aumento de la densidad de la espuma de poliuretano que comprende material relleno terminada es desventajosa en muchos casos.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un proceso para la producción de perfiles compuestos que comprenden al menos dos carcasas metálicas que están unidas por tirantes que comprenden un material termoplástico y un núcleo que comprende espuma de poliuretano rígida, que comprende la introducción de los componentes de inicio de la espuma rígida de poliuretano en un espacio hueco formado por las carcasas de metal, con la espuma rígida de poliuretano en formación, y posterior aplicación de un revestimiento superficial a la superficie exterior del perfil de material compuesto por medio de un revestimiento en polvo o bicarbonato de esmalte, donde la espuma rígida de poliuretano se obtiene por reacción de los siguientes componentes: A) al menos un poliisocianato, B) al menos un compuesto polifuncional que es reactivo frente a isocianatos, C) uno o más agentes de soplado que comprenden al menos ácido fórmico, D) opcionalmente uno o más retardantes de llama, E) opcionalmente uno o más catalizadores y F) opcionalmente otras sustancias auxiliares o aditivos, donde los componentes de inicio de la espuma rígida de poliuretano no comprenden ningún material de relleno inorgánico. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , donde el componente C) es una solución acuosa de ácido fórmico 3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, donde el componente C) es una solución de 70 a 95% en peso de ácido fórmico en agua. 4. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 3, donde la cantidad de ácido fórmico basado en el peso total de los componentes B) a F) es de 2 a 6% en peso. 5. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, donde el componente B) comprende exclusivamente compuestos que se obtienen por alcoxilación de un iniciador por medio de exclusivamente óxido de propileno. 6. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 5, donde el componente B) comprende al menos un poliol poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 200 a 400 mg KOH/g y una funcionalidad de 2 a 3. 7. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 6, donde el componente B) comprende al menos un poliol poliéter que tiene un índice de hidroxilo de 300 a 600 mg KOH/g y una funcionalidad de 4 a 8. 8. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 7, donde la funcionalidad promedio en peso del componente B) es 2,4 a 5. 9. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 8, donde el revestimiento de la superficie se lleva a cabo a una temperatura de 100 a 250°C. 10. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 9, donde la espuma rígida de poliuretano se obtiene por reacción de los siguientes componentes: A) al menos un poliisocianato, B) al menos un compuesto polifuncional que es reactivo frente a isocianatos, C) uno o más agentes de soplado que comprenden al menos ácido fórmico, D) uno o más retardantes de llama, E) uno o más catalizadores y F) opcionalmente otras sustancias auxiliares o aditivos. 11. Un perfil compuesto que puede obtenerse de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 10. 12. El uso de perfiles compuestos de acuerdo con la reivindicación 11 como marcos de ventanas o marcos de puertas.