BRPI0710383A2 - cilindro em pu - Google Patents
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Abstract
CILINDRO EM PU. A invenção se refere a um processo para a fabricação de um revestimento de cilindro ou revestimento de rolo (1) de um cilindro de uma plástico de poliuretano com base em PPDI. Neste caso, deverá ser alcançada uma superação o mais rápida possível das debilidades da resistência básica para evitar fendas devido à tensão pelo fato de que o endurecedor adicionado ao poliuretano abrevia o tempo de endurecimento de 5 a 60 s. A invenção se refere também a um poliuretano a base de PPDI para a produção de um revestimento de cilindro ou revestimento de rolo (1) de um cilindro formado com a mistura de um pré-polímero à base de PPDI com um endurecedor, em especial, para a realização do processo, sendo que é importante que o endurecedor consista de 60% a 90% de 1,4-butanodiol, máximo de 40% de diamina e no máximo 1% de um catalisador.
Description
A invenção se refere a um processo para afabricação de um revestimento de cilindro ou revestimento de rolode um cilindro de plástico de poliuretano à base de PPDI.
A invenção se refere também a um poliuretano àbase de PPDI para a produção de um revestimento de cilindro ourevestimento de rolo de um cilindro formado pela mistura de umpré-polímero â base de PPDI com um endurecedor.
São conhecidos há várias décadas os elastômerosde poliuretano resultantes de uma reação de uma ou várias fases dePPDI (diisocianato de p-fenileno) com misturas de poliols, diols ediaminas.
Os elastômeros de poliuretano à base de PPDI sedestacam pela elevada resistência à tração e à tração contínua,pela elevada resistência ao desgaste, pela elevada resistência àhidrólise e elevada elasticidade.
Entretanto, ocorre um encolhimento intenso e umaresistência básica ruim quando do endurecimento.
Portanto, o objetivo da invenção é reduzir oencolhimento e melhorar a resistência básica para ampliar aspossibilidades de utilização do plástico.
De acordo com a invenção, esse objetivo ésolucionado pelo fato de que o endurecedor adicionado aopoliuretano reduz o tempo de endurecimento de 5 a 60 s.
Com o tempo de endurecimento reduzido, ocorre umarápida superação das debilidades da resistência básica, o quediminui consideravelmente o risco de fendas devido à tensãodurante o tratamento do plástico.Neste caso, é vantajoso que o tempo deendurecimento seja reduzido de 8 a 20 s, em especial, de 8 a 12 s.
Com a escolha adequada do endurecedor, avelocidade de reação e o aumento de viscosidade poderão sercontrolados, no curso da reação em cadeia entre o pré-polímero àbase de PPDI e o endurecedor, permitindo que a produção dorevestimento de cilindro ou do revestimento de rolo seja realizadapor meio de fundição rotativa.
Esse processo ainda é reforçado pelo fato de que,com a reação em cadeia acelerada, ocorre um rápido avanço doperíodo da consistência do material de endurecimento, na qual omaterial é sólido, mas sem resistência e elasticidade mecânicasubstancial.
Neste caso, o plástico é aplicado sobre umaestrutura de fundição cilíndrica, instalada de forma rotativa, comum injetor de fundição que se movimenta paralelamente em relaçãoao eixo da estrutura de fundição, sendo que a temperatura doplástico aplicado deverá ficar entre 70 e 110°C.
Para reduzir a tendência à formação de fendasdevido à tensão do plástico aplicado durante o tratamento, esseplástico deverá conter um catalisador, que é selecionado, depreferência, a partir do grupo dos catalisadores parapolimerização de PU. Fazem parte desse grupo os mais diversoscompostos metalorgânicos e sais de Zn, Co, Bi, Hg, Cd, K e muitosoutros, como por exemplo:
Dibutil estanho dilaurato, octoato de estanho,diacetato de dioctilestanho, mercaptídeo de dibutil-estanho, óxidode dibutil-estanho, mercaptídeo de dimetilestanho, mercaptídeo dedioctilestanho, carboxilato de dimetilestanho, ...
E ainda todas as aminas terciárias, como porexemplo:
Bis-(2-dimetilaminoetil) -éter, alquilmoforlina,1,4-diazabiciclooctano, N,N-alquilbenzilamina, 1,2-dimetilimida-zol, N, N-dimetilciclohexilamina, Ν,Ν,Ν',N'-tetrametiletilendiami-na.
Sobretudo na fundição de componentes cilíndricosocos grandes, como por exemplo, revestimentos de prensas ourevestimentos de rolos, revelou-se vantajoso quando a velocidadeperiférica da estrutura de fundição fica entre 15 e 80 m/min e oinjetor de fundição é movimentado axialmente com uma velocidadeentre 5 a 10 mm/U.
Para obter uma boa mistura dos componentes, amistura com o endurecedor deverá ser realizada em uma câmara demistura de acordo com o princípio do rotor/estator.
É vantajoso que o rotor e o estator sejamprojetados com uma construção que atenda às seguintes condições:
A distribuição da largura da fenda entre o rotore estator resultante da configuração construtiva deverá ficar naárea de 1 a 5 mm e ser o mais estreita possível para obter umatensão de cisalhamento o mais homogênea possível da mistura dereação, evitando assim um entupimento da câmara de mistura nasáreas com menor velocidade de cisalhamento.
O volume morto da câmara de mistura deverá ser omenor possível. As câmaras de mistura se revelaram eficientes comum volume morto de 5 a 50 ml para mistura de um fluxo de volume dematerial de 0,5 a 10 l/min.Os breves tempos de permanência resultantes desseprocesso implicam uma mistura muito eficaz, que é obtida, por umlado, pelos elevados números de rotação do rotor na área de 1000 a5000 U/min e, por outro lado, pelos elementos divisores de fluxono rotor e estator, que impedem uma fluência retilínea da câmarade mistura.
Com relação ao poliuretano à base de PPDI, érelevante para invenção que o endurecedor consiste de 60% a 90% de1,4-butanodiol, máximo de 40% de diamina e no máximo 1% de umcalatalisador.
Com uma composição de endurecedor dessa espécie,é possível obter, de uma forma especificadamente simples, ainfluência desejada da velocidade de reação e o aumento deviscosidade no curso da reação em cadeia.
Neste caso, é vantajoso quando o endurecedorcontém no mínimo 1% de diamina e/ou pelo menos 0,01% de umcatalisador.
A diamina na mistura do endurecedor deverá serselecionado, de preferência, a partir do seguinte grupo:
Dietiltoluoldiamina, dimetiltiotoluoldiamina,hexametilenodiamina, tetrametilenodiamina, etilenodiamina, o-fenilenodiamina, m-fenilenodiamina, p-fenilenodiamina, 1,4-diaminociclohexano, 1,2-diaminociclohexano, 4,4'-diaminodifenil-metano, isoforondiamina, 4,4'-diaminodiciclohexilenometano, 4,4'-metiIeno-bis-(3-cloroanilina), 4,4'-metiIeno-bis-(3-cloro-2 , 6-dietilanilina), trime-tilenoglicoldi-p-amino-benzoato, l,2-bis-(2-aminofeniltio)etano, 4,4'-diamino-3,3'-dimetil-diciclohexilmetano .
0 pré-polímero à base de PPDI é selecionadovantajosamente a partir do grupo dos seguintes produtos da empresaCrompton ou de um produto equivalente de um outro fabricante:
Adiprene LFP 590P, Adiprene LFP 950A, AdipreneLFP 85OA, Adiprene LFP 1950A, Adiprene LFP 2950A.
A estoquiometria da mistura, e também a relaçãomolar entre o teor de isocianato e o teor de hidrogênio reativo,deverão ficar entre 0,85 e 1,15 para obter um espectro daspropriedades do material bem equilibrado.
Um revestimento de cilindro ou revestimento derolo produzido dessa forma é muito resistente ao desgaste, de altacapacidade de carga e durável e é apropriado, devido às elevadasexigências, em especial, para a utilização em cilindros emmáquinas para a fabricação e/ou acabamento de um folha de papel,papelão, tecido ou de uma outra folha fibrosa.
Neste caso, o endurecimento do poliuretano à basede PPDI deverá ficar entre 80 shore A e 75 shore D.
A seguir, a invenção deverá ser esclarecida emdetalhes em um exemplo de configuração. No desenho anexado, afigura mostra um corte transversal esquemático de um dispositivode fundição.
Neste caso, o plástico é aplicado sobre umaestrutura de fundição 2, instalada de forma rotativa, na forma deuma estrutura básica cilíndrica, no processo de fundição rotativa,para a formação de um revestimento de cilindro 1.
Esse processo é realizado por meio de um injetorde fundição 3 projetado como injetor de fenda larga, que recebe oplástico líquido com uma temperatura entre 70 e 90°C de uma câmarade mistura 4.A câmara de mistura dinâmica 4 opera de acordocom o princípio do rotor/estator.
Durante a aplicação, a estrutura de fundição 2gira com uma velocidade periférica de preferência constante, quefica entre 15 e 80 m/min. O injetor de fundição 3 que transcorreparalelamente em relação ao eixo de rotação 5 da estrutura defundição 2, é movimentado com uma velocidade entre 2 e 15,normalmente entre 5 e 10 mm/rotação, aplicando um revestimentosimetricamente forte sobre a estrutura de fundição 2.
A ejeção do injetor de fundição 3 fica entre 500e 1000 g/min.
Para produzir um revestimento de cilindro 1 com amaior resistência possível, o plástico é formado por poliuretano àbase de PPDI, resultante da mistura de um pré-polímero à base dePPDI com um endurecedor na câmara de mistura 4.
Neste caso, o endurecedor deverá reduzir o tempode endurecimento a valores entre 8 e 12 s. Esse cadeia aceleradapermite primeiramente a aplicação do processo de fundiçãorotativa.
Isto é possível, neste caso, com um endurecedorque consiste de 92% de 1,4-butanodiol, 7,95% de p-fenilenodiaminae 0,05% de mercaptídeo de dioctilestanho.
A porção de diamina determina, devido ã suavelocidade de reação extremamente rápida, o comportamento de fluxoda mistura de plástico no momento da saída do injetor de fundição3 e nos primeiros 2 a 5 segundos posteriores. Esse comportamentode fluxo é decisivo para uma condução de processo bem sucedida. Umrápido fluxo e centrifugação do material utilizado implica umapequena viscosidade dependendo do número de rotação e do diâmetroda estrutura de fundição 2 rotativa, limitando conseqüentemente aespessura de camada a ser atingida. A elevada viscosidade impedeum fluxo homogêneo do plástico, o que implica uma estrutura desuperfície (nervuras) grossas e indesejadas, bem como a inclusõesde ar.
Na seqüência, o catalisador implica uma rápidadeterminação da reação em cadeia do isocianato de butanodiol. Porisso, ele é responsável por um rápido avanço do período daconsistência do material de endurecimento (cheesy state /resistência básica ruim) tornando a peça bruta extremamentesuscetível à manifestação de fendas fatais devidas à tensão.
Somente a utilização combinada de ambos oscomponentes de endurecimento permite tanto ajustar o comportamentode fluxo necessário para o processo de fundição rotativa damistura de plástico quanto garantir um produto final sem fendasdevidas à tensão.
A estoquiometria da mistura é de 95% (excesso deisocianato).
Esse fato é especif icadamente vantajoso nafabricação de cilindros para utilização em máquinas para aprodução e/ou acabamento de folhas de papel, papelão, tecido ou deuma outra folha fibrosa. Os cilindros dessa espécie são expostas auma carga muito elevada e possuem comprimentos de até 10 m ediâmetros de até 2 m.
Tanto o processo quanto o plástico também sãoapropriados para a fabricação de revestimentos flexíveis decilindro. Esses são intensificado, na maioria das vezes, porfibras, fios ou similares integrados ao plástico, e são utilizadossobretudo na drenagem e alisamento das folhas fibrosas.
Os revestimentos de cilindro são produzidos,neste caso, de forma análoga, pela aplicação do plástico sobre umaestrutura de fundição cilíndrica 2, sendo que o revestimento decilindro produzido é retirado da estrutura de fundição 2 ou aestrutura de fundição 2 é afastada do revestimento de cilindrofundido.
Os revestimentos de rolo 1 ou revestimentos decilindro produzidos desta forma se destacam devido a um aumento dacapacidade de carga contínua com relação à carga linear evelocidade da máquina, bem como pela prorrogação dos possíveisintervalos de polimento para o processamento da superfície dorevestimento.
Claims (17)
1. Processo para a fabricação de um revestimentode cilindro ou revestimento de roto (1) de um cilindro de plásticode poliuretano à base de PPDI, caracterizado pelo fato de que oendurecedor adicionado ao poliuretano reduz o tempo deendurecimento de 5 a 60 s.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tempo de endurecimento é reduzidode 8 a 12 s.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou-2, caracterizado pelo fato de que a fabricação é realizada pormeio de fundição rotativa.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que o plástico é aplicado sobre umaestrutura de fundição (2) cilíndrica, instalada de forma rotativa,com um injetor de fundição (3) que se movimenta paralelamente emrelação ao eixo (5) da estrutura de fundição (2).
5. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que atemperatura do plástico aplicado fica entre 70 e IlO0C.
6. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que oendurecedor contém um catalisador, que provém, de preferência, dogrupo dos catalisadores para polimerização de PU e é formado, emespecial, por compostos metalorgânicos, sais ou aminas terciárias.
7. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 4 a 6, caracterizado pelo fato de que avelocidade periférica da estrutura de fundição (2) fica entre 15 e-80 m/min.
8. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 4 a 7, caracterizado pelo fato de que o injetorde fundição (3) é movimentado axialmente com uma velocidade entre-2 e 15, em especial, entre 5 e 10 mm/U.
9. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que amistura com o endurecedor é realizada em uma câmara de mistura (4)de acordo com o princípio do rotor/estator.
10. Poliuretano à base de PPDI para a fabricaçãode um revestimento de cilindro ou revestimento de rolo (1) de umcilindro formado com a mistura de um pré-polímero à base de PPDIcom um endurecedor, em especial, para a realização do processo, deacordo com qualquer uma das reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de que o endurecedor consiste de 60% a 99%de 1,4-butanodiol, máximo de 40% de diamina e no máximo 1% de umcatalisador.
11. Poliuretano ã base de PPDI, de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o endurecedorcontém no mínimo 1% de diamina.
12. Poliuretano à base de PPDI, de acordo com areivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que oendurecedor contém no mínimo 0,01% de um catalisador.
13. Poliuretano à base de PPDI, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 10 a 12, caracterizado pelofato de que a diamina provém do seguinte grupo:Dietiltoluoldiamina, dimetiltiotoluoldiamina, hexametilenodiamina,tetrametilenodiami-na, etilenodiamina, o-fenilenodiamina, m-fenilenodiamina, p-fenilenodiamina, 1,4-diaminociclohexano, 1,2-diaminociclohexano, 4,4'-diaminodifenilmetano, isoforondiamina, 4,4'-diaminodiciclo-hexilenometano, 4,4'-metiIeno-bis -(3 -cloroanilina) , 4,4'-metiIeno-bis-(3-cloro-2,6-dietilanilina) ,trime-tilenoglicoldi-p-aminoben-zoato, l,2-bis-(2-aminofeniltio)etano, 4,4'-diamino-3,3'-dimetil-diciclohexilmetano.
14. Poliuretano à base de PPDI, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 10 a 13, caracterizado pelofato de que o catalisador provém do grupo dos catalisadores parapolimerização de PU e é formado, de preferência, por compostosmetalorgânicos, sais e aminas terciárias.
15. Poliuretano à base de PPDI, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 10 a 14, caracterizado pelofato de que a relação de mistura entre o pré-polímero e oendurecedor corresponde a 85% até 115% na estoquiometria.
16. Poliuretano à base de PPDI, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 10 a 15, caracterizado pelofato de que o endurecimento fica entre 80 shore A e 75 shore D.
17. Aplicação do cilindro, de acordo com uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é em umamáquina para a fabricação e/ou acabamento de uma folha de papel,papelão, tecido ou de uma outra folha fibrosa.
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