ES2293582T3 - Elementos compuestos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de elementos compuestos, que presentan la siguiente estructura estratificada: (i) desde 1 mm hasta 20 mm de metal, material sintético o material mineral, (ii) desde 5 mm hasta 300 mm de material sintético, (iii) desde 1 mm hasta 20 mm de metal, caracterizado porque se cargan los componentes de partida líquidos para la fabricación de (ii), en el recinto comprendido entre la capa superior (i), orientada esencialmente de manera horizontal y la capa inferior (iii) orientada esencialmente de manera horizontal, al menos a través de un orificio (v) en la capa inferior (iii) y el aire, que es expulsado por los componentes de partida líquidos se escapa a través de, al menos, otro orificio (iv) en la capa inferior (iii), estando fijado sobre el borde del orificio (iv) una pared (x), cuyo borde superior se acerca hasta una distancia comprendida entre 0 mm y 6 mm a la superficie de la capa superior (i) dirigida hacia la capa (ii), permaneciendo un orificio entre el canto superior de la pared (x) y la superficie de la capa (i), dirigida hacia la capa (ii), a través del cual puede escapar el aire expulsado.
Description
Elementos compuestos.
La invención se refiere a procedimientos para la
fabricación de elementos compuestos que presentan la siguiente
estructura estratificada
- (i)
- desde 1 mm hasta 20 mm, de manera preferente desde 2 mm hasta 10 mm, de manera especialmente preferente desde 3 mm hasta 10 mm, de manera especial desde 5 mm hasta 10 mm de metal, material sintético o material mineral,
- (ii)
- desde 5 mm hasta 300 mm, de manera preferente desde 10 mm hasta 100 mm, de manera especialmente preferente desde 10 mm hasta 60 mm, de manera especial desde 10 mm hasta 30 mm de material sintético, de manera preferente de productos de poliadición de poliisocianato, de manera especialmente preferente de poliuretano,
- (iii)
- desde 1 mm hasta 20 mm, de manera preferente desde 2 mm hasta 10 mm, de manera especialmente preferente desde 3 mm hasta 10 mm, de manera especial desde 5 mm hasta 10 mm de metal.
La invención se refiere, además, a elementos
para embarcaciones, de manera especialmente preferente a la pared
de una embarcación o, de manera especial, a la cubierta de una
embarcación, de manera preferente de un buque tanque o de una
embarcación de pasajeros, o a plataformas de petróleo o a pontones o
puentes, a elementos para puentes o a construcciones civiles, que
contengan los elementos compuestos, que pueden ser obtenidos de
conformidad con la invención. Las indicaciones correspondientes a la
longitud, indicadas las capas (i), (ii) y (iii) se refieren al
espesor de las capas correspondientes.
Para la construcción de embarcaciones, por
ejemplo para cascos de embarcaciones y para las cubiertas de las
bodegas, los puentes, los techos o los edificios elevados tienen que
emplearse piezas de construcción, que puedan soportar notables
solicitaciones debidas a fuerzas externas. Tales piezas de
construcción están constituidas, debido a estas exigencias, de
manera usual por placas de metal o por vigas metálicas, que están
reforzadas por medio de una geometría correspondiente o por medio
de tirantes adecuados. De este modo, los cascos de los buques
tanque están constituidos usualmente, debido a que las normas de
seguridad han sido aumentadas, por un casco interno y por un casco
externo, estando constituido cada casco por placas de acero de 15 mm
de espesor, que están unidas entre sí por medio de tirantes de
acero con una longitud de 2 m aproximadamente. Puesto que estas
placas de acero están sometidas a fuerzas considerables, se
rigidifican los revestimientos de acero tanto externos así como,
también, los internos por medio de elementos de refuerzo soldados en
la superficie. El inconveniente de estas piezas de construcción,
clásicas, se traducen tanto en las considerables cantidades de
acero, que son necesarias, así como, también, en una fabricación que
requiere mucho tiempo y trabajo. Además, tales piezas de
construcción presentan un peso considerable, con lo cual resulta un
menor tonelaje de las embarcaciones y mayores necesidades de
combustible. Además, tales elementos de construcción, clásicos, a
base de acero, requieren un entretenimiento intenso, puesto que
tienen que protegerse periódicamente contra la corrosión tanto las
superficies externas, así como, también, las superficies de las
piezas de acero comprendidas entre el revestimiento externo y el
revestimiento interno.
Se conocen los elementos SPS (sistema de placa
en forma de sándwich) para reemplazar a las construcciones de
acero, cuyos elementos contienen un material compuesto constituido
por metal y por material sintético. Mediante la adherencia del
material sintético sobre las dos capas metálicas se forman elementos
compuestos con ventajas extraordinarias frente a las conocidas
construcciones de acero. Tales elementos SPS son conocidos por las
publicaciones US 6 050 208, US 5 778 813, DE-A 198
25 083, DE-A 198 25 085, DE-A 198 25
084, DE-A 198 25 087 y DE-A 198 35
727.
La publicación
DE-A-100 56 377 divulga un
procedimiento para la fabricación de elementos compuestos, que
presentan la siguiente estructura estratificada:
- (i)
- desde 2 hasta 20 mm de metal;
- (ii)
- desde 10 hasta 300 mm de material sintético;
- (iii)
- desde 2 hasta 20 mm de metal.
La estructura estratificada se caracteriza
porque las capas metálicas (i) e (iii) se fijan de tal manera, que
se forme entre las mismas el recinto (R), destinado a capa (ii), (R)
se cierra herméticamente con excepción de, al menos, un orificio
para el rellenado de (R) así como de, al menos, otro orificio y se
controla la estanqueidad mediante la medida de la diferencia de
presión en los orificios, como paso previo al rellenado de (R) con
los componentes de partida para la fabricación de (ii).
Se plantea un requisito especial cuando tengan
que fabricarse elementos compuestos correspondientes dentro de las
estructuras o de las construcciones existentes. Debido a las
condiciones previas, relativas a la construcción, puede tener una
clara ventaja la fabricación de los correspondientes elementos
compuestos desde la parte inferior, es decir, especialmente,
rellenar desde abajo los compuestos de partida líquidos, para la
fabricación de la capa de material sintético (ii), en un recinto
formado, esencialmente, por las capas (i) e (iii) orientadas de
manera horizontal. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando el lado
inferior de las construcciones tengan que ser reparado de manera,
que se fije por debajo del lado inferior (la capa (i)) de la
construcción otra capa (la capa (iii)), dejándose un espacio entre
las dos capas (i) e (iii), que debe rellenarse con (ii), y se
rellena el recinto comprendido entre (i) e (iii) sin dañar la capa
(i), es decir sin dañar la construcción.
Por lo tanto, la presente invención tenía como
tarea desarrollar procedimientos para la fabricación de los
elementos compuestos, indicados al principio, en los cuales la capa
(ii) está unidad, de manera preferente por adherencia con las capas
(i) e (iii), mediante los cuales sea posible la fabricación de
elementos compuestos, cuyo recinto, que debe ser rellenado con
(ii), comprendido entre las capas (i) e (iii), no sea accesible
desde arriba.
Esta tarea se resolvió porque se cargan los
componentes de partida líquidos, para la fabricación de (ii), en el
recinto, que se forma entre la capa superior (i), esencialmente
orientada de manera horizontal, y la capa inferior (iii),
esencialmente orientada de manera horizontal y que, de manera
preferente, está estanqueizado lateralmente, a través de medio de,
al menos, un orificio (v) en la capa inferior (iii) y el aire
expulsado por los componentes de partida líquidos se escapa a
través de, al menos, otro orificio (iv) en la capa inferior (iii),
estando fijada sobre el borde del orificio (iv) una pared, de manera
preferente un tubo (x), cuyo canto superior se aproxima a la
superficie de la capa superior (i), dirigida hacia la capa (ii),
hasta una distancia comprendida entre 0 mm y 6 mm, de manera
preferente comprendida entre 0,2 mm y 6 mm, de manera especialmente
preferente comprendida entre 0,2 mm y 3 mm, permaneciendo un
orificio entre el canto superior de la pared (x) y la superficie de
la capa (i), dirigida hacia la capa (ii), a través del cual puede
escaparse el aire expulsado.
El procedimiento, de conformidad con la
invención, se caracteriza porque es posible desde abajo un relleno
del recinto con los componentes de partida para la fabricación de
(ii) y, además, puede extraerse el aire que se escapa, sin que se
deteriore la capa superior. Cuando se rellene con los componentes de
partida líquidos para la fabricación de (ii), el recinto
comprendido entre las capas (i) e (iii), que, de manera preferente,
es estanco de manera lateral de tal manera, que se impida un
rebosamiento de los componentes de partida líquidos, entonces el
aire expulsado saldrá por el tubo preferente y se rellenará el
recinto, hasta que los componentes de partida líquidos salgan a
través del tubo preferente. Como consecuencia de que el intersticio,
comprendido entre el lado inferior de la capa superior (i) y el
canto superior del tubo preferente, es estrecho, rebosará del
recinto desde luego a través del tubo solamente cuando los
componentes líquidos se encuentren ya en contacto con el lado
inferior de la capa superior (i).
Tras el relleno completo del recinto con (ii),
es decir una vez que se ha producido el rebose a través del tubo
preferente, pueden cerrarse, por ejemplo pueden cerrarse a rosca,
los orificios (iv) y (v).
En la figura 1 se ha mostrado una
representación, a título de ejemplo, de la disposición de
conformidad con la invención de (i), (ii), (iii), (iv), (v) y
(x).
La distancia entre el canto superior de la pared
(x), de manera preferente del tubo hasta el lado inferior de la
capa superior (i) puede ser variable. En este caso, incluso una
parte del canto puede formar tope sobre el lado inferior de la capa
superior (i). Lo esencial consiste, únicamente, en que permanezca un
orificio entre la pared (x) y la capa (i), a través del cual pueda
escapar el aire expulsado por los componentes de partida líquidos a
partir del recinto a ser rellenado, comprendido entre (i) e (iii).
Como consecuencia de la pequeña distancia, de conformidad con la
invención, entre el cantos y la capa (i) es posible ventilar el
recinto desde la parte inferior, es decir que es posible no
deteriorar la capa superior (i) y que, sin embargo, es posible
rellenar por completo el recinto, es decir hasta que los componentes
de partida líquidos para la fabricación de la capa (ii) entren en
contacto con la capa (i).
La pared (x), de conformidad con la invención,
puede estar constituida por una pared que haya sido conformada de
manera arbitraria. De este modo, la pared, que, de manera
preferente, está unida herméticamente con el orificio (iv) de tal
manera, que no puedan rebosar entre la capa (iii) y la pared los
componentes de partida líquidos para la fabricación de (ii), puede
tener una sección transversal circular, oval o poligonal. De manera
preferente, la pared (x) está constituida por un tubo, de manera
especialmente preferente está constituida por un tubo, que se
inserta en el orificio (iv) y que, a continuación, se une
herméticamente con el canto del orificio (iv), de manera preferente
se suelda con la capa (iii). De manera especialmente preferente, la
pared puede estar constituida por un tubo, que esté enroscado en el
orificio (iv), por ejemplo cuando el canto de la capa (iii) en el
orificio (iv) presente una rosca, en la que se enrosque el tubo, que
presenta una rosca correspondiente en su superficie lateral.
El orificio (iv) puede presentar, de manera
preferente, una superficie circular en su base y puede presentar,
de manera preferente, un diámetro comprendido entre 8 mm y 30 mm, de
manera preferente comprendido entre 10 mm y 25 mm.
De manera usual, puede llevarse a cabo el
procedimiento de tal manera que, tras la formación de los realces,
se fijen las capas (i) e (iii) y que, a continuación, se rellene el
recinto, comprendido entre (i) e (iii), con componentes de partida
líquidos para la fabricación de (ii). En este caso se cerrará
herméticamente, de manera preferente, el recinto, que debe ser
rellenado con los componentes de partida líquidos para la
fabricación de (ii), comprendido entre las capas (i) e (iii), con
excepción de los orificios (v), que sirven para el relleno con los
componentes de partida para la fabricación de (ii), de tal manera,
que se impida un rebosamiento indeseado de los componentes de
partida líquidos y, a continuación, se cargan los componentes de
partida líquidos para la fabricación de (ii) en el recinto que debe
ser rellenado. La estanqueización puede llevarse a cabo por medio
de los procedimientos conocidos en general, por ejemplo pegándose o
soldándose los bordes laterales entre las capas (i) e (iii). La
capa superior (i) puede estar constituida, de manera preferente, por
el lado inferior de una construcción que, de manera preferente, ya
exista. Esto significa que se fija la capa (iii), de manera
especialmente preferente, sobre el lado inferior de una construcción
ya existente como capa (i), a una distancia, que define el espesor
de la capa (ii) y, a continuación, de manera especialmente
preferente, se cierran herméticamente los bordes laterales del
recinto, que está comprendido entre (i) e (iii), es decir del
recinto que forma la capa (ii).
La capa (ii) puede estar constituida por
materiales sintéticos conocidos en general, de manera preferente
(ii) está basada en productos de poliadición de poliisocianato.
Estos productos de poliadición de poliisocianato, los
procedimientos para su obtención y sus materias primas son conocidos
en general y han sido descritos en múltiples ocasiones. De manera
usual, se preparan los productos de poliadición de poliisocianato
mediante la reacción de los materiales de partida líquidos
constituidos por (a) el isocianato y (b) los compuestos reactivos
frente a los isocianatos. Los componentes de partida para la
obtención del material sintético se cargan, de manera preferente,
en forma líquida en el recinto, que debe ser rellenado, comprendido
entre (i) e (iii). La fabricación de los elementos compuestos, que
comprende las etapas (i), (ii) e (iii), como se ha descrito al
principio por medio del estado de la técnica, es conocida en general
y se ha descrito en múltiples ocasiones.
Los elementos compuestos, de conformidad con la
invención, presenta, de manera preferente, una anchura comprendida
entre 0,2 m y 5 m, de manera preferente comprendida entre 0,5 y 3 m,
y una longitud comprendida entre 0,5 m y 10 m, de manera preferente
comprendida entre 1 m y 5 m.
De manera preferente, los materiales de partida
para la fabricación de (ii) se introducen de manera continua, sin
interrupciones, en una sola etapa de trabajo, en el recinto, que
debe ser rellenado, comprendido entre (i) e (iii), de manera
especialmente preferente se incorporan, por ejemplo se rellenan, los
materiales de partida por medio de un aparato a alta presión a
través de una o de varias cabezas mezcladoras.
De manera usual las capas (i) e (iii) no
presentan características que pudiesen servir para una fijación de
un extremo de salida para rellenar con líquidos el recinto
comprendido entre (i) e (iii). La expresión "extremo de
salida" puede referirse a instalaciones usuales, con cuya ayuda
se cargan líquidos, por ejemplo tubuladuras de tanques, extremos de
mangueras, cabezas mezcladoras, mezcladores estáticos o similares.
De manera preferente, el extremo de salida está constituido por una
cabeza mezcladora. Tales cabezas mezcladoras son conocidas en
general y pueden ser adquiridas en el comercio, por ejemplo, en
relación con las instalaciones dosificadoras usuales para sistemas
de poliuretano. La fijación del extremo de salida, de manera
preferente de la cabeza mezcladora, puede llevarse a cabo, de
manera preferente, de tal modo que se enrosque el extremo de salida
de la instalación de transporte o un soporte para el extremo de
salida de la instalación de transporte sobre, al menos, tres
puntos, de manera preferente sobre tres hasta seis puntos, de manera
especialmente preferente sobre cuatro o cinco puntos con la capa
(i) y, de manera preferente, se cierre herméticamente. De manera
preferente, se cargará el líquido a través de, al menos, un
orificio (v) en (i) y/o (iii) en el recinto comprendido entre (i) e
(iii).
El relleno del recinto, comprendido entre (i) e
(iii), puede llevarse a cabo con instalaciones de transporte
usuales, de manera preferente en continuo, por ejemplo con máquinas
a alta presión y con máquinas a baja presión, de manera preferente
con máquinas a alta presión. De manera preferente se lleva a cabo el
relleno con una máquina a alta presión a través de una o varias
cabezas mezcladoras, de manera preferente a través de una cabeza
mezcladora, mezclándose los componentes de partida, en una o en
varias etapas de trabajo, de manera preferente mediante un proceso
de inyección. La realización en un proceso de inyección único
significa, que el rellenado del recinto, comprendido entre (i) e
(iii), no se interrumpe antes de que se produzca el rellenado
completo, por ejemplo con los materiales de partida para la
fabricación de (ii). Por lo tanto, los materiales de partida se
introducen en el recinto comprendido entre (i) e (iii), de manera
preferente, de una sola vez, bajo presión. Esto es válido, de
manera especial, cuando el líquido esté constituido por una mezcla
reactiva, que se endurezca con la reacción. De manera preferente se
introducen, por lo tanto, los materiales de partida por medio de un
aparato a alta presión a través de una o de varias cabezas
mezcladoras, de manera preferente a través de una cabeza
mezcladora. El rellenado del recinto, comprendido entre (i) e (iii),
puede lle-
varse a cabo tanto en orientación vertical de (i) y de (iii), así como, también, en orientación horizontal de (i) y de (iii).
varse a cabo tanto en orientación vertical de (i) y de (iii), así como, también, en orientación horizontal de (i) y de (iii).
De manera preferente, las capas (i) e (iii)
pueden ser empleadas como placas metálicas usuales, por ejemplo
placas de hierro, de acero, de cobre y/o de aluminio, con los
espesores de conformidad con la invención. El acero o el hierro son
preferentes. De manera preferente, es posible que la capa superior
(i) esté constituida por el lado inferior de una construcción. Este
lado inferior, es decir la capa (i), puede estar fabricado con
materiales minerales, por ejemplo, piedra, mortero, revoque, cemento
o, de manera preferente, hormigón o metal.
Tanto (i) como también (iii) pueden emplearse en
la fabricación de los elementos compuestos, de conformidad con la
invención, recubiertas, por ejemplo, sellados, con una capa de
fondo, barnizadas y/o recubiertas con los materiales sintéticos
usuales. De manera preferente, (i) e (iii) se emplearán en estado no
recubierto y, de manera preferente, por ejemplo, se emplearán una
vez limpiadas mediante chorreado usual con arena.
De manera preferente, la o las aberturas (v)
están constituidas por taladros en (iii) con un diámetro comprendido
entre 0,5 y 5,0 cm.
El recinto, que se rellena entre (i) e (iii) con
los materiales de partida para la fabricación de (ii), no tiene que
representar todo el recinto comprendido entre (i) e (iii). Tanto (i)
como también (iii) pueden sobresalir en los bordes más allá de
(ii), es decir que, únicamente se lleva a cabo en una zona parcial
de (i) y de (iii) una unión de (i) a través de (ii) sobre (iii). A
título de ejemplo, el recinto comprendido entre (i) e (iii) puede
cerrarse herméticamente como paso previo al rellenado con los
materiales de partida de tal manera, que se encuentre el cierre
hermético dentro del recinto rodeado por (i) y por (iii) y que
sobresalgan los bordes de (i) y/o de (iii).
La potencia de transporte puede modificarse en
función del volumen que debe ser rellenado. Para garantizar un
endurecimiento transversal homogéneo de (ii), se elegirán la
potencia de transporte y la instalación de transporte de manera
preferente de tal modo, que el recinto a ser rellenado pueda ser
rellenado en el transcurso de 0,5 hasta 20 minutos con los
componentes para la fabricación de (ii). De manera preferente, se
tratará de máquinas de baja presión o, de manera especialmente
preferente, de máquinas de alta presión, de manera preferente con
dosificación mediante pistón, de manera especialmente preferente
mediante dosificación con pistón axial, estando configurado, de
manera preferente, el recipiente de depósito con dispositivo
agitador y, de manera preferente, de tal modo que pueda ser
calentado y, de manera preferente, que se presente en un circuito
cerrado constituido por el recipiente de
depósito-cabeza
mezcladora-recipiente de depósito, estando
comprendida, de manera preferente, la potencia de descarga entre 0,1
y 3,0 kg/seg.
De manera preferente, el líquido para la
fabricación de (ii) contiene (a) isocianatos y (b) compuestos
reactivos frente a los isocianatos. La capa (ii) representa, por lo
tanto, de manera preferente, productos de poliadición de
poliisocianato. En esta descripción se entenderá por los conceptos
de "material de partida" o "componentes de partida"
especialmente (a) isocianatos y (b) compuestos reactivos frente a
los isocianatos, así como también, en tanto en cuanto se utilicen,
(c) gases, (d) catalizadores, (e) agentes auxiliares y/o (f) agentes
propulsores.
De manera preferente, se lleva a cabo la
reacción de (a) con (b) para dar (ii) en presencia de un 1 hasta un
50% en volumen de gases (c). De manera preferente, se emplean
polioles polímeros a título de (b). De manera preferente, se lleva
a cabo la reacción de (a) con (b) en presencia de (f) agentes
propulsores.
Los componentes de partida para la obtención de
los productos de poliadición de poliisocianato se mezclan
usualmente a una temperatura comprendida entre 0 y 100ºC, de manera
preferente comprendida entre 20 y 60ºC y, como ya se ha descrito,
se introducen en el recinto comprendido entre (i) e (iii). La mezcla
puede llevarse a cabo mecánicamente, por medio de un agitador o por
medio de un husillo de agitación, pero, de manera preferente, puede
llevarse a cabo por medio del principio de la contracorriente, usual
en las máquinas a alta presión, según el cual los chorros de los
componentes A y B se encuentran en la cabeza mezcladora
respectivamente a presión elevada y se mezclan, pudiendo estar
también subdividido el chorro de cada uno de los componentes. La
temperatura de la reacción, es decir la temperatura a la que se
lleva a cabo la reacción toma un valor, en función del espesor del
material, usualmente > 20ºC, de manera preferente comprendido
entre 50 y 150ºC.
Los productos de poliadición de poliisocianato
(ii) de los elementos compuestos, fabricados de conformidad con la
invención, presentan, de manera preferente, un módulo de elasticidad
> 275 MPa en el intervalo de temperaturas comprendido entre -45
y +50ºC (según la norma DIN 53457), una adhesión con respecto a (i)
e (iii) > 4 MPa (según la norma DIN 53530), una dilatación >
30% en el intervalo de temperaturas comprendido entre -45 y +50ºC
(según la norma DIN 53504), una resistencia a la tracción > 20
MPa (según la norma DIN 53504) y una resistencia a la compresión
> 20 MPa (según la norma DIN 53421).
La fabricación de los elementos compuestos, de
conformidad con la invención, puede llevarse a cabo de tal manera
que se preparan entre (i) e (iii) productos de poliadición de
poliisocianato (ii), usualmente poliuretanos, que pueden presentar,
en caso dado, estructuras de urea y/o de isocianurato, mediante la
reacción de (a) isocianatos con (b) compuestos reactivos frente a
los isocianatos, en caso dado en presencia de agentes propulsores
(f), entre un 1 y un 50% en volumen, referido al volumen de los
productos de poliadición de poliisocianato, al menos de un gas (c),
(d) catalizadores y/o (e) agentes auxiliares, adhiriéndose de manera
preferente (ii) sobre (i) y sobre (iii). La obtención de tales
productos de poliadición de poliisocianato (ii) ha sido descrita en
múltiples ocasiones.
Las superficies de (i) y de (iii) pueden
someterse a un chorreado con arena o con bolas de acero, de manera
preferente con corindón o con granalla de hierro como paso previo a
la fabricación de los elementos compuestos, para su limpieza y para
aumentar la rugosidad superficial. Este chorreado puede llevarse a
cabo según los procedimientos usuales, según los cuales el producto
del chorro choca, por ejemplo, bajo elevada presión sobre las
superficies. Los aparatos adecuados para un tratamiento de este tipo
pueden ser adquiridos en el comercio.
Mediante este tratamiento de las superficies de
(i) y de (iii), que entran en contacto con (ii) tras la reacción de
(a) con (b), se consigue una adherencia claramente mejorada de (ii)
sobre (i) y sobre (iii). De manera preferente, el chorreado se
lleva a cabo inmediatamente antes de la introducción de los
componentes para la fabricación de (ii) en el recinto comprendido
entre (i) e (iii). Las superficies de (i) y de (iii), sobre las
cuales debe adherirse (ii), están, de manera preferente, exentas de
productos inorgánicos y/o de productos orgánicos, que impedirían
una adherencia, por ejemplo el polvo, la suciedad, los aceites y los
grasas o los productos, conocidos en general, como agentes para el
desmoldeo.
\newpage
Los materiales de partida (a), (b), (c), (d),
(e) y (f) en el procedimiento, de conformidad con la invención, se
describen a continuación a título de ejemplo:
Como isocianatos (a) entran en consideración los
isocianatos, de manera preferente los diisocianatos, alifáticos,
cicloalifáticos, aralifáticos y/o aromáticos, en sí conocidos, que
pueden haber sido convertidos con biuret y/o con isocianurato, en
caso dado, según los procedimientos conocidos en general. En
particular pueden citarse, a título de ejemplo: los
alquilendiisocianatos con 4 hasta 12 átomos de carbono en el resto
alquileno, tales como el 1,12-dodecanodiisocianato,
el
2-etil-tetrametilendiisocianato-1,4,
el
2-metilpentametilendiisocianato-1,5,
el tetrametilendiisocianato-1,4, el
lisinaésterdiisocianato (LDI), el
hexametilendiisocianato-1,6 (HDI), el
ciclohexano-1,3- y/o el
1,4-diisocianato, el 2,4- y el
2,6-hexahidrotoluilendiisocianato así como las
correspondientes mezclas de isómeros, el 4,4'-, el 2,2'- y el
2,4'-diciclohexilmetanodiisocianato así como las
correspondientes mezclas de isómeros, el
1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano
(IPDI), el 2,4- y/o el 2,6-toluilendiisocianato
(TDI), el 4,4'-, el 2,4'- y/o el
2,2'-difenilmetanodiisocianato (MDI), los
poliisocianatos de polifenilpolimetileno y/o mezclas que contengan,
al menos, dos de los isocianatos citados. Además, pueden emplearse
en el procedimiento, de conformidad con la invención, los
diisocianatos y/o los poliisocianatos que contengan grupos éster,
urea, alofanato, carbodiimida, uretodiona y/o uretano. De manera
preferente se emplearán el 2,4'-, el 2,2'- y/o el
4,4'-MDI y/o los poliisocianatos de
polifenilpolimetileno, de manera especialmente preferente las
mezclas que contengan poliisocianatos de polifenilpolimetileno y,
al menos, uno de los isómeros del MDI.
Como compuestos reactivos frente a los
isocianatos (b) pueden emplearse, por ejemplo, compuestos que
presenten como grupos reactivos frente a los isocianatos, grupos
hidroxilo, tiol y/o grupos amino primarios y/o secundarios y que
presenten, de manera usual, un peso molecular comprendido entre 60 y
10.000 g/mol, por ejemplo polioles elegidos entre el grupo de los
polímerpolioles, poliéterpolialcoholes, poliésterpolialcoholes,
politioésterpolioles, poliacetales que contengan grupos hidroxilo y
policarbonatos alifáticos que contengan grupos hidroxilo o mezclas
formadas por, al menos, dos de los polioles citados. Estos
compuestos presentan, usualmente, una funcionalidad frente a los
isocianatos comprendida entre 2 y 6 y un peso molecular comprendido
entre 400 y 8.000 y son conocidos, en general, por el técnico en la
materia.
Como componente (c) para la fabricación de (ii)
pueden emplearse compuestos conocidos en general, que presenten un
punto de ebullición, a una presión de 1 bar, menor que (es decir a
temperaturas por debajo de) -50ºC, por ejemplo el aire, el dióxido
de carbono, el nitrógeno, el helión y/o el neón. De manera
preferente se empleará el aire. El componente (c) es, de manera
preferente, inerte frente al componente (a), de manera especialmente
preferente es inerte frente a los componentes (a) y (b), es decir
que apenas puede detectarse, de manera preferente no puede
detectarse una reactividad de los gases frente a (a) y frente a (b).
El empleo del gas (c) se diferencia básicamente del empleo de los
agentes propulsores usuales para la obtención de los poliuretanos
espumados. Mientras que los agentes propulsores (f) usuales se
emplean en estado líquido o son solubles en un pequeño porcentaje
en el componente poliol, en el caso de los agentes propulsores
físicos en estado gaseoso, y se evaporan durante la reacción bien
debido al desprendimiento de calor o bien se desprende dióxido de
carbono gaseoso en el caso del agua, debido a la reacción con los
grupos isocianato, en la presente invención se emplea el componente
(c) de manera preferente ya en estado gaseoso en forma de aerosol
por ejemplo en el componente poliol.
Como catalizadores (d) pueden emplearse
compuestos conocidos en general, que aceleren en gran medida la
reacción de los isocianatos con los compuestos reactivos frente a
los isocianatos, empleándose, de manera preferente, un contenido
total en catalizador comprendido entre un 0,001 y un 15% en peso, de
manera especial comprendido entre un 0,05 y un 6% en peso, referido
al peso de los compuestos empleados en conjunto, reactivos frente a
los isocianatos.
La mezcla de la reacción para la obtención de
los productos de poliadición de poliisocianato (ii) pueden contener,
en caso dado, agentes auxiliares (e). A título de ejemplo pueden
citarse cargas, substancias tensioactivas, colorantes, pigmentos,
agentes protectores contra la llama, agentes protectores contra la
hidrólisis, substancias con efecto fungiestático, bacteriostático y
estabilizantes de la espuma.
Como agentes propulsores (f) pueden emplearse
los agentes propulsores conocidos en general en la química de los
poliuretanos, por ejemplo agentes propulsores físicos y/o químicos.
Tales agentes propulsores físicos presentan, en general, un punto
de ebullición, a una presión de 1 bar, mayor que -50ºC (es decir a
temperaturas por encima de). Ejemplos de los agentes propulsores
físicos son, por ejemplo, los FCKW, HFCKW, HFKW, los hidrocarburos
alifáticos, los hidrocarburos cicloalifáticos, respectivamente, por
ejemplo, con 4 hasta 6 átomos de carbono o mezclas de estos
productos, por ejemplo el tricloroflúormetano (punto de ebullición
24ºC), el clorodiflúormetano (punto de ebullición -40,8ºC), el
dicloroflúoretano (punto de ebullición 32ºC), el clorodiflúoretano
(punto de ebullición -9,2ºC), el diclorotriflúoretano (punto de
ebullición 27,1ºC), el tetraflúoretano (punto de ebullición
-26,5ºC), el hexaflúorbutano (punto de ebullición 24,6ºC), el
iso-pentano (punto de ebullición 28ºC), el
n-pentano (punto de ebullición 36ºC), el
ciclopentano (punto de ebullición 49ºC). Como agentes propulsores
químicos, es decir como agentes propulsores que forman productos
gaseosos como consecuencia de una reacción, por ejemplo con los
grupos isocianato, entran en consideración, por ejemplo, el agua,
los compuestos que contengan agua de hidratación, los ácidos
carboxílicos, los terc.-alcoholes, por ejemplo el
t-butanol, los carbamatos, por ejemplo los
carbamatos descritos en la publicación EP-A 1000955,
de manera especial en la página 2, líneas 5 hasta 31 así como en la
página 3, líneas 21 hasta 42, los carbonatos, por ejemplo el
carbonato de amonio y/o el hidrógenocarbonato de amonio y/o el
carbamato de guanidina. De manera preferente se emplearán el agua
y/o los carbamatos como agentes propulsores (f).
De manera preferente, se emplearán los agentes
propulsores (f) en una cantidad que sea suficiente para obtener las
densidades preferentes de (ii) comprendidas entre 350 y 1.200
kg/m^{3}. Esto puede determinarse por medio de simples
experimentos de rutina, que son conocidos en general por el técnico
en la materia. De manera especialmente preferente, los agentes
propulsores (f) se emplearán en una cantidad comprendida entre un
0,05 y un 10% en peso, de manera especial comprendida entre un 0,1
y un 5% en peso, referido respectivamente al peso total de los
productos de poliadición de poliisocianato.
El peso de (ii) corresponde, por definición, al
peso de los componentes (a), (b) y, en caso dado, (c), (d), (e) y/o
(f) empleados para la fabricación de (ii).
Para la obtención de los productos de
poliadición de poliisocianato, de conformidad con la invención, se
harán reaccionar los isocianatos y los compuestos reactivos frente
a los isocianatos en cantidades tales que la relación equivalente
entre los grupos NCO de los isocianatos (a) y la suma de los átomos
de hidrógeno reactivos de los compuestos reactivos frente a los
isocianatos (b) y, en caso dado, (f), sea de 0,85 hasta 1,25 : 1,
de manera preferente de 0,95 hasta 1,15 : 1 y, de manera especial,
de 1 hasta 1,05 : 1. Cuando (ii) contenga enlazados grupos
isocianurato, al menos en parte, se empleará, de manera usual, una
relación entre los grupos NCO y la suma de los átomos de hidrógeno
reactivos de 1,5 hasta 60 : 1, de manera preferente de 1,5 hasta 8 :
1.
Los productos de poliadición de poliisocianato
se preparan, de manera usual, según el procedimiento de una sola
etapa (one shot) o según el procedimiento de prepolimerización por
ejemplo con ayuda de técnicas a alta presión o de técnicas a baja
presión.
Se ha revelado como especialmente ventajoso
trabajar según el procedimiento de dos componentes y reunir los
compuestos reactivos frente a los isocianatos (b), en caso dado los
agentes propulsores (f) y, en caso dado, los catalizadores (d) y/o
los agentes auxiliares (e) en el componente (A) (componente poliol)
y, de manera preferente, mezclarlos íntimamente entre sí y emplear
como componente (B) los isocianatos (a).
El componente (c) puede añadirse a la mezcla de
la reacción, que contiene (a), (b) y, en caso dado, (f), (d) y/o
(e), y/o a los componentes individuales, ya descritos (a), (b), (A)
y/o (B). El componente, que se mezcla con (c), se presenta
usualmente en estado líquido. De manera preferente se mezclarán los
componentes en el componente (b).
La mezcla de los componentes correspondientes
con (c) puede llevarse a cabo según procedimientos en sí conocidos.
A título de ejemplo, (c) puede alimentarse a los componentes
correspondientes por medio de instalaciones de carga conocidas en
general, por ejemplo instalaciones de carga con aire, de manera
preferente bajo presión, por ejemplo a partir de un recipiente a
presión o comprimido por medio de un compresor, por ejemplo por
medio de una tobera. De manera preferente se lleva a cabo un amplio
removido de los componentes correspondientes con (c), de tal manera
que, las burbujas de gas de (c) en los componentes usualmente
líquidos presenten, de manera preferente, un tamaño comprendido
entre 0,0001 y 10, de manera especialmente preferente comprendido
entre 0,0001 y 1 mm.
El contenido en (c) en la mezcla de la reacción
para la fabricación de (ii) puede determinarse en el conducto de
reciclo de la máquina a alta presión con dispositivos de medición,
conocidos en general, por medio de la densidad de la mezcla de la
reacción. El contenido en (c) en la mezcla de la reacción puede
regularse mediante una unidad de control, de manera preferente
automática, tomándose como base esta densidad. La densidad de los
componentes puede determinarse en línea y regularse durante la
circulación usual del material a través de la máquina incluso en el
caso de velocidades de circulación muy pequeñas.
Los elementos compuestos, que pueden ser
obtenidos de conformidad con la invención, encuentran aplicación,
ante todo, en aquellos sectores en los cuales se requieran elementos
de construcción, que soporten grandes fuerzas, por ejemplo como
piezas de construcción en la construcción de embarcaciones, por
ejemplo en cascos de embarcaciones, por ejemplo en cascos dobles de
embarcaciones con una pared externa y con una pared interna, y en
cubiertas de bodegas, en paredes de bodegas, en trampillas de carga
o en construcciones civiles, por ejemplo en puentes o como
elementos de construcción en la construcción de casas, especialmente
en edificios altos.
Los elementos compuestos, de conformidad con la
invención, no deben ser confundidos con los elementos sándwich,
clásicos, que contienen como núcleo una espuma de poliuretano y/o
una espuma de poliisocianurato y que usualmente se emplean para el
aislamiento térmico. Tales elementos sándwich, conocidos, no serían
adecuados para los campos de aplicación citados debido a que su
capacidad para soportar cargas mecánicas es comparativamente
menor.
Claims (8)
1. Procedimiento para la fabricación de
elementos compuestos, que presentan la siguiente estructura
estratificada:
- (i)
- desde 1 mm hasta 20 mm de metal, material sintético o material mineral,
- (ii)
- desde 5 mm hasta 300 mm de material sintético,
- (iii)
- desde 1 mm hasta 20 mm de metal,
caracterizado porque se
cargan los componentes de partida líquidos para la fabricación de
(ii), en el recinto comprendido entre la capa superior (i),
orientada esencialmente de manera horizontal y la capa inferior
(iii) orientada esencialmente de manera horizontal, al menos a
través de un orificio (v) en la capa inferior (iii) y el aire, que
es expulsado por los componentes de partida líquidos se escapa a
través de, al menos, otro orificio (iv) en la capa inferior (iii),
estando fijado sobre el borde del orificio (iv) una pared (x), cuyo
borde superior se acerca hasta una distancia comprendida entre 0 mm
y 6 mm a la superficie de la capa superior (i) dirigida hacia la
capa (ii), permaneciendo un orificio entre el canto superior de la
pared (x) y la superficie de la capa (i), dirigida hacia la capa
(ii), a través del cual puede escapar el aire
expulsado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa (i) está constituida por el lado
inferior de una construcción existente.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared está constituida por un tubo,
que se inserta en el orificio (iv) y a continuación se une
herméticamente con el borde del orificio (iv).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el tubo se suelda con la capa (iii).
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la pared está constituida por un tubo
que se enrosca en el orificio (iv).
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el orificio (iv) presenta un diámetro
comprendido entre 8 mm y 30 mm.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque (ii) está constituida por productos de
poliadición de poliisocianato que pueden ser obtenidos mediante la
reacción los materiales de partida líquidos constituidos por (a)
isocianato y (b) compuestos reactivos frente a los isocianatos.
8. Elemento compuesto que puede ser obtenido
mediante un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a
7.
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